張年逢 闞雯雯

摘要 通過一些科學(xué)事實的呈現(xiàn)進而設(shè)計問題，引發(fā)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究，是新課標(biāo)背景下生物課堂教學(xué)的一個重要特征。以“動物細(xì)胞融合與單克隆抗體”一節(jié)教學(xué)為例，闡述了基于系列事實和問題鏈的課堂教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞 科學(xué)事實 問題鏈 教學(xué)設(shè)計

中圖分類號 G633.91

文獻標(biāo)志碼 B

文件編號：1003-7586（2020）08-0026-03

生物學(xué)是一門自然科學(xué)，自然科學(xué)崇尚理性思維，尊重事實和邏輯?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，要尊重生物學(xué)事實和證據(jù)，倡導(dǎo)教學(xué)中基于生物學(xué)事實和證據(jù)去訓(xùn)練和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。生物學(xué)教學(xué)要加強“事實”意識、“證據(jù)”意識，通過大量的事實、證據(jù)來引發(fā)學(xué)生思維。教師在生物學(xué)事實證據(jù)與學(xué)生思維之間還需要設(shè)置問題，才能讓事實證據(jù)有效地激發(fā)起學(xué)生的思維。教師所設(shè)計的問題之間最好有一定的連續(xù)性和遞進性，形成連貫的問題鏈，這樣課堂就會顯得自然流暢。下面以高中生物選修3“動物細(xì)胞融合與單克隆抗體”一節(jié)教學(xué)為例，來說明基于系列事實與問題鏈的教學(xué)設(shè)計。

（1）基因工程中用什么方法檢測目的基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)？

教師直接用該問題引入本節(jié)教學(xué)，雖然簡潔，但可以起到復(fù)習(xí)舊知的作用。復(fù)習(xí)舊知的作用又可以利用該問題引出本節(jié)的學(xué)習(xí)話題——抗體。問題快速解決后，教師呈現(xiàn)事實1和事實2。

事實1：基因工程中用抗原-抗體雜交法檢測基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)，需用到純度很高的抗體。

事實2：傳統(tǒng)獲得抗體的方法是，把某種抗原反復(fù)注射到動物體內(nèi)，然后從動物血清中分離出所需抗體。用這種方法獲得的抗體，不僅產(chǎn)量低，而且抗體的純度低、特異性差，反應(yīng)不夠靈敏。

這兩個事實相聯(lián)系，事實1說明了抗原-抗體雜交法對抗體的要求，事實2說明了傳統(tǒng)方法所生產(chǎn)抗體的不足。在這兩個事實的基礎(chǔ)上，教師拋出下一個問題。

（2）抗體由什么細(xì)胞產(chǎn)生？主要分布在哪里？為什么要注射抗原？動物體只產(chǎn)生一種抗體嗎？要獲得單一的純抗體你有什么思路？

設(shè)置該問題的目的是引導(dǎo)學(xué)生回顧動物體內(nèi)抗體產(chǎn)生的基本過程，為后面利用工程技術(shù)生產(chǎn)單一抗體做知識上的鋪墊。針對最后一個小問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開拓思路，討論交流。很多學(xué)生會想到提純的思路。在學(xué)生有了一定思考和討論后，教師再呈現(xiàn)事實3。

事實3：動物在免疫反應(yīng)過程中，體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體種類可多達百萬種，但是每一種漿細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。

呈現(xiàn)該事實是為了啟發(fā)學(xué)生想到制各單一純抗體的新思路，但這有個過程，思維需要慢慢展開，教師可以拋出下面過渡性問題。

（3）可以通過動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)某一種漿細(xì)胞大量生產(chǎn)某種抗體嗎？

這是學(xué)生容易想到的生產(chǎn)單一純抗體的思路，此問題的設(shè)置把學(xué)生思維往更深處。教師不要急著明確答案，而是讓學(xué)生充分地自主思考、質(zhì)疑、交流，最終想到高度分化的漿細(xì)胞難以再大量增殖，因此不能產(chǎn)生大量抗體。到此，學(xué)生思維可能會卡住，教師則拋出下一個啟發(fā)性的問題。

（4）什么細(xì)胞可以無限增殖呢？

這個問題的答案非常簡單，是學(xué)生所熟悉的癌細(xì)胞。到此，不少學(xué)生頓悟開竅，如果一個細(xì)胞能融合漿細(xì)胞與癌細(xì)胞的特點，就能大量產(chǎn)生單一的純抗體了。這樣通過動物細(xì)胞融合的思路來大量生產(chǎn)單一純抗體的思路就水到渠成、躍然紙上。此時，教師再呈現(xiàn)事實4。

事實4：德國科學(xué)家科勒用綿羊紅細(xì)胞免疫小鼠后，取小鼠的脾臟里的淋巴細(xì)胞與一株能持續(xù)體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞系進行融合，以期得到具有兩個親本細(xì)胞特點的融合細(xì)胞，即能持續(xù)培養(yǎng)又能產(chǎn)生抗綿羊紅細(xì)胞抗體。經(jīng)過7個星期的工作，在1974年圣誕節(jié)期間，血細(xì)胞噬斑試驗成功，表明了這一偉大發(fā)明的成功。

這一事實呈現(xiàn)有兩個目的：①作為證據(jù)，證明上述思路是可行的，歷史上早有科學(xué)家通過此思路成功獲得單一純抗體。②讓學(xué)生了解一些實驗操作中的方法，如可以從脾臟中獲取經(jīng)免疫的B淋巴細(xì)胞，也即漿細(xì)胞;所利用的癌細(xì)胞一般是小鼠的骨髓瘤細(xì)胞;檢測紅細(xì)胞抗體可以用血細(xì)胞噬斑實驗。

（5）誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合的方法有哪些？誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法又有哪些？

在學(xué)生已經(jīng)有基本思路的基礎(chǔ)上，通過此問題引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注操作中的誘導(dǎo)融合環(huán)節(jié)。這兩個小問題的設(shè)置有遞度：前面已經(jīng)學(xué)過誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合的方法，在回顧舊知的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合有不同的方法，進而說明滅活病毒誘導(dǎo)法。

模擬活動：將一定數(shù)量的漿細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞放在一起（圖1），誘導(dǎo)細(xì)胞間兩兩融合，但融合率不是100%，將得到幾種類型細(xì)胞？

模擬活動可以讓學(xué)生對細(xì)胞間融合產(chǎn)生感性的認(rèn)識，并注意到不是每個細(xì)胞都能融合，會產(chǎn)生5種類型細(xì)胞（圖2），為接下來的篩選做鋪墊。模擬活動的開展可以讓學(xué)生在黑板上拖動卡片操作，也可以分小組進行，然后展示。

事實5：在細(xì)胞內(nèi)DNA合成一般有兩條途徑：①在細(xì)胞內(nèi)由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑;②在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)酶催化合成DNA，而骨髓瘤細(xì)胞的DNA合成沒有此途徑。

（6）利用兩條DNA合成途徑的不同特點，培養(yǎng)基中添加的____成分則具有篩選雜交瘤細(xì)胞的作用。

完成模擬活動后，教師呈現(xiàn)事實5和該問題，將學(xué)生的思維帶入新的角度。事實5為雜交瘤細(xì)胞的篩選做知識上的鋪墊，問題引導(dǎo)學(xué)生思路進一步明確化。教師要注意讓學(xué)生分析上面得到的五種細(xì)胞在添加了氨基喋呤、次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培養(yǎng)基（簡稱HAT培養(yǎng)基）上的生長情況，并結(jié)合黑板上的卡片操作，把不能生長的細(xì)胞卡片一一移除，起到模擬篩選的作用。

事實6：培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)通過上述HAT培養(yǎng)基篩選出的雜交瘤細(xì)胞，有的能分泌所需抗體，有的不能，如圖3所示。

（7）如何進一步篩選出能分泌特定抗體的雜交瘤細(xì)胞呢？

在篩選出雜交瘤細(xì)胞后，教師呈現(xiàn)事實6和該問題，相當(dāng)于隨著事情的發(fā)展又出現(xiàn)了新的問題。但學(xué)生根據(jù)已有知識較難解決這個問題，稍作停留，教師呈現(xiàn)相關(guān)方法介紹。

方法介紹：有限稀釋法——用培養(yǎng)液稀釋細(xì)胞，然后加入多孔細(xì)胞培養(yǎng)板的培養(yǎng)孔中，使每個孔內(nèi)不多于一個細(xì)胞，達到單克隆培養(yǎng)的目的。

（8）稀釋細(xì)胞到3～10個/mL，每孔加入細(xì)胞稀釋液____mL（選填“0.1”“1”或“10”），可達到單克隆培養(yǎng)的目的。

根據(jù)上面的方法介紹，學(xué)生可以回答該問題。教師再呈現(xiàn)雜交瘤細(xì)胞專一抗體檢測示意圖，學(xué)生也就理解了篩選分泌特定抗體的雜交瘤細(xì)胞的基本原理和操作。

得到能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞后，只要進行動物細(xì)胞培養(yǎng)，再提取。就可以得到大量的單克隆抗體。教師可以進一步說明細(xì)胞培養(yǎng)的兩種方式：體內(nèi)培養(yǎng)和體外培養(yǎng)。

至此，在逐步的事實呈現(xiàn)和系列設(shè)問中，整個單克隆抗體制備的思路和過程就全部呈現(xiàn)出來。接著，教師再做一些相關(guān)的說明、歸納和小結(jié)，如動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較、單克隆抗體的應(yīng)用。

這節(jié)課就是在不斷的呈現(xiàn)事實和拋出問題，并且所呈現(xiàn)的事實和問題之間有一定的遞進性。學(xué)生通過對這些事實的了解和問題的思考，自然得出一些思路和結(jié)論。教師不斷通過科學(xué)事實和實驗數(shù)據(jù)來設(shè)計問題，引發(fā)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究，是新課標(biāo)背景下生物課堂教學(xué)的一個重要特征。如何有機地整合事實與問題，讓課堂顯得更流暢、更生動、更有深度，值得教師去嘗試和摸索。