問題式教學在高中生物課堂中的應用

【摘 要】問題式教學模式是通過創設多個相互聯系的問題情境，讓學生在解決問題的過程中獲取知識，并培養自主學習與探究的能力的一種教學。本文以“單克隆抗體的制備”為例，探究該模式在高中生物教學中的應用。

【關鍵詞】高中生物;問題式教學;單克隆抗體

【中圖分類號】G633.91? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2020）28-0125-02

《普通高中生物課程標準（2017版）》強調學生的學習過程是主動參與的過程，要讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過參與探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神，進而用科學的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現實生活中的某些問題[1]。問題式教學符合新課程標準的要求，是一種師生共同參與的教學活動，是以問題為線索，注重學生的探究性學習，注重學生獨立思考的過程，突出學生在學習過程中的主體地位，激發學生的學習動力，從而實現學生的知識構建和生物學素養的培養，促進學生的全面發展[2]。本文以“單克隆抗體的制備”為例，探究問題式教學在高中生物教學中的應用。

1? ?創設問題情境，導入新課

問題串1如下：

（1）如果不小心被一只小狗咬了，應該做些什么？

生：注射狂犬疫苗。

（2）為什么注射疫苗？在什么情況下會產生抗體？抗體是由什么細胞產生的？抗體的化學本質是什么？主要分布在哪里？

生：（回顧必修三中免疫調節的相關知識）當機體受到抗原刺激的時候;漿細胞（效應B細胞）;蛋白質;主要分布在血清中。

（3）我們如何獲得抗體呢？

生：可以從血清中提取分離。

（4）血清中抗體的種類很多，所以通過這種方法獲得抗體的數量少，純度低，特異性差，而且成本也比較高。那么如何獲得純度高、特異性強，產量又高的抗體呢？今天我們帶著這個問題進入新課的學習。

設計意圖：接種疫苗是學生親身經歷的事情，貼近日常生活，可以一下子吸引學生的注意力。同時回顧抗體相關的知識，溫故知新，一步步引導學生得出獲取抗體的傳統方法和該方法的不足，從而順理成章地引出單克隆抗體的概念[由單個B淋巴細胞經過無性繁殖（克隆）形成基因型相同的細胞群，這一細胞群所產生的抗體，化學性質單一、特異性強，稱為單克隆抗體]以及接下來制備過程的學習。

2? ?問題引導，探究學習

問題串2如下：

（1）一種漿細胞只能產生一種抗體，如果想滿足純度高的要求，那是否可以在體外培養漿細胞，從而獲得大量的抗體？

生：漿細胞是高度分化的細胞，不再分裂，不能無限增殖，因此不可以通過體外培養漿細胞的方法獲得大量的抗體。

（2）哪種細胞具有無限增殖的能力？

生：（聯系必修一中細胞癌變的相關知識）癌細胞或腫瘤細胞。

（3）有沒有辦法將這兩種細胞的特點結合到一起？

生：（聯系植物體細胞雜交技術，思考討論）可以將漿細胞與癌細胞融合。

（4）融合成功的雜種細胞應該具有什么樣的特點？

生：應該兼具有漿細胞和癌細胞二者的遺傳特性，既能產生特異性抗體，又能無限增殖。

設計意圖：通過層層遞進的問題，引導學生思考，在已學習內容的基礎上進行知識遷移，最后得出單克隆抗體制備的原理。

3? ?師生互動，深入學習

情境：學生自主閱讀課本相關知識后，教師通過課件分步展示單克隆抗體的制備流程，通過問題逐步引導學生掌握整個過程的原理與目的。

問題串3如下：

（1）如何獲得產生特定抗體的B淋巴細胞？

生：給小鼠注射特定的抗原，繼而刺激機體產生免疫反應。

（2）只注射一次抗原，可以嗎？

生：（回顧必修三中免疫學知識）不可以，要反復多次注射，以加強免疫。

（3）誘導動物細胞融合常用的方法有幾種？相比于植物原生質體的融合，特有的是哪種？

生：有3種，物理法（離心，振動，電刺激等）、化學法（聚乙二醇）、生物法（滅活的病毒）;其中特有的是生物法。

（4）細胞的融合是隨機的，僅考慮兩兩融合的情況，融合之后培養液中可能有幾種細胞？每種細胞都是我們想要的嗎？

生：可能有5種細胞，分別是B淋巴細胞兩兩融合的細胞、B淋巴細胞和骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞（雜交瘤細胞）、骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞、未融合的B淋巴細胞以及未融合的骨髓瘤細胞。雜交瘤細胞是需要的。

（5）那如何將這些細胞分離，或者是如何只保留我們想要的細胞類型呢？（教師給出提示信息：細胞合成DNA的途徑有兩條，即D和S途徑。化學物質氨基嘌呤可以阻斷D途徑。B淋巴細胞合成這兩種途徑都有，而骨髓瘤細胞只有D途徑，缺乏S途徑。）

生：（學生分組討論）可在培養基中加入氨基嘌呤。

教師補充與點撥：這種培養基稱為選擇培養基，一般采用的是HAT培養基。其中，未融合的B淋巴細胞和B淋巴細胞兩兩融合的細胞，D途徑受阻，S途徑正常，但這兩類細胞存活能力有限，一般10天左右就會死亡;骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞和未融合的骨髓瘤細胞的D途徑受阻，而又缺乏S途徑，無法增殖，所以在HAT培養基中很快就會死亡，因此，只有B淋巴細胞和骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞（雜交瘤細胞）能在HAT培養基中存活并增殖。

（6）為什么還要進行第二次篩選？

生：因為小鼠體內的B淋巴細胞有多種。

教師補充：一種抗原存在多種抗原決定簇，一種抗原決定簇刺激機體可形成相對應的一種效應B細胞，由于反復多次注射抗原，小鼠體內存在多種針對該抗原的效應B細胞。針對該抗原的抗體有多種，它們的特異性是不同的，因此，融合形成的雜交瘤細胞也有很多種，需要進行第二次篩選。

（7）第二次篩選時所用的方法？

生：克隆化培養和抗體檢測。

教師拓展：經過第一次篩選可獲得多種雜交瘤細胞，需進行第二次篩選，通常采用“有限稀釋法”，利用多孔培養板對雜交瘤細胞進行稀釋培養，每個孔中最多放置一個細胞，通過培養使其增殖，這樣可保證產生的抗體的化學性質是單一的;然后檢測每個孔中的細胞產生的抗體，利用細胞的上清液進行抗體檢測。一般所用方法為酶聯免疫吸附試驗法（ELISA），利用抗原抗體特異性結合的原理，與抗原特異性結合的上清液所在的培養孔可稱為陽性孔。為了確保陽性孔中的細胞來自于單個細胞，可繼續將里面的細胞進行稀釋培養，一般需要進行3到4次，直到確保孔中的細胞為單克隆細胞為止。

（8）培養雜交瘤細胞的方法有幾種？

生：有體內培養和體外培養2種。

（9）總結單克隆抗體制備過程中，所涉及的技術手段與原理？

生：涉及的技術手段有動物細胞的融合、動物細胞的培養;原理有細胞膜的流動性、細胞增殖。

設計意圖：這部分內容是本節課的教學重點，以問題串的形式可以將難度大的問題分解成多個小問題，逐個突破，化難為易。其中問題（5）（6）（7）是教學難點，在解決這些問題時，學生利用已有的知識不一定能明白具體原理，因此，教師要給學生一些信息提示并適時地補充點撥，幫助學生更好理解。

4? ?強化知識的建構，總結課堂內容

課堂學習的過程是一個知識建構的過程。教師應發揮主導作用，引導學生構建單克隆抗體制備的流程圖，幫助學生構建知識體系，從而起到鞏固升華的作用。

5? ?布置課后問題，提升能力

問題：科學家從某些無限增殖細胞的細胞質中分離出無限增殖的基因，根據此信息，利用已學習過的生物技術設計單克隆抗體制備的新方案[3]。（提示：基因工程、核移植技術）

6? ?教學反思

對于本節教學內容，傳統的教學方式一般以教師講解的形式為主，學生往往印象不是很深刻，理解得也不是很透徹，這一情況的根本原因在于學生是被動地接收知識。問題式教學有利于增加課堂中師生的互動，提高學生的學習興趣，活躍整個課堂氣氛。教師不斷地拋出問題，引導學生在思考和解決問題的過程中逐漸地獲得知識，提升探究能力，從而達成教學目標。充分發揮教師的主導性和學生的主體性，以貼近學生日常生活的情境開展教學，有助于學生形成正確的生命觀念，可以幫助學生運用生物學知識和方法理解生活中相關的生物學問題，積極關注社會議題，提高辨別偽科學的能力。問題式教學有自身的優點，但并不適合所有的課程，在應用時還是應該遵循具體問題具體分析的原則。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]丁海華.“問題教學模式”在中學生物課堂教學中的應用[J].中學生物學，2014（1）.

【作者簡介】

李春霞（1992～），女，漢族，山西大同人，教師，碩士。研究方向：高中生物教學。