“动物细胞融合与单克隆抗体”教学设计

彭金刚 陈智耀

摘 要： 在此教学设计中，教师引导学生利用纸质细胞模型进行小组合作探究学习，有效突破了单克隆抗体这一教学难点。结合学生代表讲解单克隆抗体的应用等活动培养了搜集资料、解决问题的能力。整个教学设计针对不同知识点运用不同教学手段取得了良好的教学效果。

關键词： 单克隆抗体 细胞模型 合作探究学习

一、教学分析

本节内容为人教版高中生物选修三《现代生物技术》中细胞工程的内容，课标要求为“举例说出动物细胞融合与单克隆抗体”，而高考考纲中为较高的Ⅱ级“理解”要求。单克隆抗体的制备和应用是近几年生物科学和医学发展的热点之一，也是高考的常考题型，比如2012江苏卷第22题、2011年江苏卷第14题、2010福建理综第32题、2010广东理综第24题、2010江苏卷第17题中都曾涉及。

高二理科学生有较强的自主学习、归纳知识能力，可以要求学生在课前利用教辅资料和学案进行预习，完成植物体细胞杂交技术和动物细胞融合的比较表格，并思考单克隆抗体制备过程的相关问题，以锻炼学生的自主学习和思考能力。学生在前一节已经学习了植物体细胞杂交技术，为动物细胞融合的学习做了知识铺垫。单克隆抗体的制备是本节的重点难点，学生在必修一第6章知道了癌细胞的特点、必修三第2章学习了免疫的相关知识，这些将有助于对单克隆抗体的理解。制备过程中多次实验操作的原因及结果是学生较难理解的内容，笔者设计了小组合作进行细胞模型模拟操作的探究活动突破这一难点。

二、教学目标

1.知识与能力

举例说出动物细胞融合与单克隆抗体技术及应用。

2.过程与方法

（1）运用必修一中细胞的知识分析动物细胞融合与单克隆抗体的理论基础；（2）小组合作探究活动中培养合作学习、探究式学习的能力；（3）搜集有关单克隆抗体应用的资料，进行整理、分析和交流。

3.情感态度和价值观

（1）感受科学探究的魅力，受到创新精神的教育；（2）关注动物细胞融合与单克隆抗体的发展和应用前景。

三、教学重点和教学难点

1.教学重点

动物细胞融合、单克隆抗体的制备和应用。

2.教学难点

单克隆抗体的制备过程。

四、教学策略

通过填写比较表格培养学生的自主学习、知识迁移能力；通过一段关于“蓝猫——单克隆抗体及生物导弹”视频激发学生兴趣，让学生获得感性认识；通过利用纸质细胞模型模拟单克隆抗体制备过程的小组探究活动，培养学生的合作精神和探究学习能力；通过两位学生利用PPT讲解单克隆抗体的应用锻炼学生搜集整理信息的能力、语言表达能力等。

五、教学过程

1.情景引入

（1）教师行为

课件展示番茄—马铃薯杂交植物图片和必修一中“小鼠细胞和人细胞融合实验示意图”。两幅图片利用了什么生物技术呢？（细胞融合）动物细胞是否也能进行融合呢？展示教材中动物细胞融合的图片，指出这就是要学习的内容：“动物细胞融合与单克隆抗体”（板书）。

（2）学生行为

回顾思考上一节课中植物体细胞杂交的知识，积极思考、回答，自然过渡到新知识的学习。

（3）设计意图

温故知新，体现新旧知识的联系、必修知识和选修知识的联系。

2.动物细胞融合

（1）动物细胞融合概念、与植物体细胞杂交的比较

①教师行为

课件展示教材中动物细胞融合的概念，并强调关键词：两个或多个、杂交细胞。

图片展示两个实例：受精作用、鸡血细胞融合。同一张课件中展示植物体细胞杂交和动物细胞融合的图片，让学生说出两者的相同点和不同点。点评学生的回答。引导学生思考细胞两两融合后可产生几种杂交细胞并讲解。请同学们拿出预习学案中的比较表格来，根据PPT中的答案进行更正。

②学生行为

理解动物细胞融合的概念，利用实例加深对概念的认识。填写植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较表格。

③设计意图

通过强调关键词、举例等方法加深学生对概念的理解。学生通过填写与植物体细胞杂交的比较表格培养知识迁移、构建知识网络的能力。通过让学生思考细胞两两融合后会产生三种杂交细胞为单克隆抗体的知识做好铺垫。

（2）动物细胞融合的意义与应用

①教师行为

请学生结合植物体细胞杂交的意义思考动物细胞融合的意义。在实际应用中，多数动物细胞融合都是为了制备单克隆抗体。那么什么是单克隆抗体？有何作用？如何制备呢？播放视频：“蓝猫——单克隆抗体及生物导弹”。请同学们观看的同时思考两个问题：制备单克隆抗体运用了什么技术？单克隆抗体的优点？

②学生行为

动物细胞融合突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。观看视频，思考问题。

③设计意图

由动物细胞融合的应用自然引入单克隆抗体的知识，然后以一段视频展示单克隆抗体的概念、制备，视频中幽默的语言激发了学生的学习兴趣。

3.单克隆抗体

（1）传统抗体与单克隆抗体

①教师行为

利用问题串引出单克隆抗体。问题1：获得抗体的传统方法是什么？有何缺陷？问题2：抗体由什么细胞产生的？（课件展示：必修三免疫调节一节中的图片，说明一种B淋巴细胞只能产生一种抗体。）问题3：如何才能让B淋巴细胞产生单一大量抗体？（课件展示：一个B淋巴细胞→细胞群→抗体，即为单克隆抗体。）问题4：什么细胞是可以无限增殖的？（课件展示：骨髓瘤细胞是一种癌细胞）问题5：如何才能将两种细胞的特点结合起来？（课件展示：如果将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，那么融合后的细胞就可能既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。）很好，同学们都想到了利用动物细胞融合的方法，其实早在1975年两位科学家成功制备了单克隆抗体，并因此获得了1984年的诺贝尔奖。PPT展示两位科学家的照片。

②学生行为

依次回答。问题1：向动物体内反复注射某种抗原，然后从血清中提取。缺陷是产量低，纯度低，特异性差。问题2：由B淋巴细胞分化来的浆细胞分泌。问题3：一个B淋巴細胞增殖形成的细胞群，就能生产种类单一、特异性强的抗体。问题4：癌细胞。问题5：动物细胞融合。

③设计意图

通过环环相扣、层层递进的问题串引发认知冲突，引导学生联想到只有将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合才能获得单克隆抗体。充分调动学生的旧知识构建新知识，体现必修与选修知识的联系，帮助学生构建单克隆抗体的概念。

（2）单克隆抗体的制备过程

①教师行为

下面同学们认真理解教材图2-24，阅读P54，思考学案上制备过程的8个小问题，然后分4人一个小组用纸质细胞模型模拟单克隆抗体的制备过程。此时向每个学生小组提供纸质细胞模型和剪刀、双面胶等工具。模型由一张细胞模型和一个流程示意图组成，均由一张A4纸打印而成。（8个问题为：为什么向小鼠注射羊红细胞？从小鼠脾脏中获到的B淋巴细胞有哪些类型？细胞两两融合后，产生几种融合细胞？如何把杂交瘤细胞筛选出来？杂交瘤细胞有何特点？如何得到大量杂交瘤细胞？如何挑选出分泌羊抗红细胞抗体的细胞群？利用抗体阳性的杂交瘤细胞得到大量单克隆抗体的两种途径是什么？）教师在学生活动期间了解各小组的活动过程，不时加以指导。随后让某个小组代表展示完成的流程图。教师按照8个问题的顺序讲解单克隆抗体的制备过程，同时点评学生做的流程图。注意强调三种融合细胞、两次筛选、克隆化培养、抗体检测等知识要点。总结归纳单克隆抗体的优点，注意与传统抗体的特点相比较。

②学生行为

学生先自主学习，阅读教材。再组成探究小组集体讨论每一个实验操作的原理和结果，以及流程示意图中每个位置应该贴哪些细胞。最后进行粘贴纸质细胞模型的操作，在操作中体验单克隆抗体制备中的每一个实验步骤的操作及原理。得出单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点。

③设计意图

这一部分是本节课的核心环节，能否有效充分地实施这一环节直接关系到本节课的教学效果。此环节大约需要15分钟。学生在之前的视频中已经对单克隆抗体的制备有了感性认识，在这一探究活动的开始阶段再结合教师给出的8个问题进行自主学习，加深了理解。随后小组成员在讨论如何粘贴细胞模型的过程中必然会有观点的交流碰撞，这种交流又一次加深了学生的认识。学生在探究活动中培养了自主学习能力、小组合作探究和交流能力及动手实践能力，等等。教师点评一个小组探究结果的同时讲解单克隆抗体制备过程，强调科学实验的严谨性，使学生感受科学探究的魅力，受到创新精神教育。

（3）单克隆抗体的应用

①教师行为

下面请两位同学与大家分享单克隆抗体的应用。（点评）

②学生行为

两位学生利用PPT讲解单克隆抗体在诊断试剂、治疗疾病方面的应用。在讲解诊断试剂时，学生以淘宝店主的身份介绍了验孕棒的原理和使用方法，其搞笑幽默的语言、夸张的表情博得了学生的阵阵掌声。其后举例说明了生物导弹的原理。

③设计意图

学生对单克隆抗体应用的内容比较感兴趣，且易于理解，因此课前让学生小组合作搜集整理信息，然后在课堂上与全班同学进行分享交流，培养学生获取整合信息的能力、语言表达能力。学生了解了单克隆抗体的应用的同时体会科学、技术、社会三者的联系，受到了STS教育思想的影响。

4.课堂小结

（1）教师行为

以流程图的形式对本节内容进行归纳、总结。

（2）学生行为

学生随着老师的思路集体回答问题，总结、归纳、反刍知识。

（3）设计意图

有利于学生的知识构建，达到了巩固升华的目的。

参考文献：

[1]杜永娟，樵福奎.小纸片、大用处.中学生物学，2012（2）：33-34.

[2]孔爱华.“单克隆抗体的制备”的教学设计.生物学教学，2010（2）：14-15.

[3]阎明博.“单克隆抗体制备过程及其应用”解读.中学生物教学，2010（7）：36-37.