“例证法”在“蛋白质工程”教学中的应用

史文婷

摘 要 将科研课题简化为本节课教学案例，整节课该案例为主线采用例证法的概念教学方法将知识体系在案例中铺展开，结合支架式问题串引导以学生自主合作学习，加深对蛋白质工程的认识。

关键词 例证法 支架式问题串 概念教学

中图分类号 G633.91 文獻标志码 B

例证法是指以典型实例为研究基础，通过观察与分析，寻找关键的本质的特征进而形成概念的方法。具体案例为抽象难理解的概念学习提供有力支撑，符合由感性认识上升到理性认识的认知规律，利于学生领悟概念内涵。

1 教材分析

蛋白质工程被称为第二代基因工程，能够根据人类的需要创造全新的蛋白质。随着科学技术发展，目前该工程已经成为研究热点。人教版高中生物教材选修3的“蛋白质工程”这节内容主要介绍了蛋白质工程崛起缘由、蛋白质工程的概念、原理、应用和前景五方面的内容，其中蛋白质工程的概念和原理是本节课的教学重难点。

2 教学目标

知识目标：能结合具体例子说明了解蛋白质工程的概念和基本原理。

能力目标：通过案例学习自主构建概念图；在合作交流过程中培养分析材料、发现问题、思考问题和解决问题的能力。

情感、态度与价值观目标：关注生物学科的前沿技术，拓宽学生视野；认同蛋白质工程取得的成果对人伙有益，认同“后基因组时代—蛋白质组时代”的到来。

3 设计思路

将高校科研课题简化为教学案例，并设计为贯穿课堂的主线，利用精心设计层层递进的问题串，以引导学生自主领悟核心概念的内涵。采用例证法教学方式旨在让学生对蛋白质工程概念的认识由感性上升到理性，培养学生提取有效信息、分析问题、解决问题以及归纳总结的能力，让学生了解科研流程的同时也了解生物学科前沿领域研究成果和技术、认同科技改变生活。

4 教学过程

4.1 创设情境，导入新课

教师展示自身免疫疾病的图片，让学生了解自身免疫病种类繁多、病情严峻、目前依赖抗炎药物的临床治疗并不能有效控制病情，引导学生认识到寻找“有效治疗药物”成为亟待解决的科学难题，驱动学生积极思考。

4.2 案例展示，确定课题

教师展示“新型B淋巴细胞阻断剂（TACI）的蛋白质工程”科研课题改编的案例资料与图片：

① 人体内BAFF蛋白过量，与B细胞表面的TACI蛋白结合，导致B淋巴细胞过度增殖分化而引起自身免疫疾病；

② 外源性的TACI蛋白能与BAFF结合，抑制B淋巴细胞过度活化从而抑制自身免疫疾病；

③ 某蛋白能够通过CRD2区域增强与BAFF特异性结合能力；

④ 蛋白类药物在体内易被消除，Ig蛋白的FC区域能延缓改蛋白被消除速度，延长药物蛋白作用时间。

教师要求学生结合文字资料和图片（图1），思考：能否根据现有的研究成果设计一种“新型蛋白”，使其成为治疗自身免疫疾病的有效药物？这样从而确定探究课题：构建“CRD2—TACI—FC”新型药物蛋白。

4.3 问题引导，确立方案

教师提出问题：

① 直接对天然蛋白质TACI直接改造是否能长期获得稳定新型蛋白药物？② 有没有更好的方案？③ 如何改造TACI基因呢？思考问题①，学生考虑到改造后的新型药物蛋白不能遗传，而且改造蛋白质难度大，直接改造TACI蛋白的方案并不是最佳方案。学生积极探讨达成共识，即改造TACI基因后表达出相应的药物蛋白为最佳方案。教师提供建议支架（图2），按照“结构决定功能”原则，为确保新型蛋白具有预期功能的前提是构建新型药物蛋白空间结构，在此基础上对TACI基因进行改造。支架性问题会启发学生积极思考，展开小组讨论，设计可行方案。

学生展示讨论方案1：限制酶切割获得TACI基因、CRD2基因和FC基因后采用DNA连接酶拼接。方案2：为获得预期功能的新型药用蛋白→先构建新型药用蛋白空间结构→测定氨基酸排列顺序→推测DNA碱基排列顺序→采用化学方法合成DNA。学生比较2种方案利弊最终确定方案，同时提出方案实施中可能遇到的困难：

困难1：如何才能构建蛋白质复杂的空间结构呢？教师介绍一些科学研究的前沿技术，如X衍射仪、核磁共振技术、蛋白质结构数据库、Discovery studio软件，以拓展学生认知。

困难2：如何让改造的TACI基因表达大量获取新型药用蛋白？教师引导学生学会将已学知识进行迁移尝试解决新问题。例如可以通过基因工程改造的工程菌、乳腺生物反应器、膀胱生物反应器大量生产药用蛋白，最后提取蛋白质并检测药用蛋白是否具有预期功能。

4.4 模型演示，促进内化

案例中生产新型药物的流程是蛋白质工程，教师在黑板上展示7张蛋白质工程流程卡片，组织学生小组讨论、动手给卡片进行排序、学生互评，最后教师归纳蛋白质工程正确流程。卡片排序活动环节设置直观形象地加深学生对蛋白质工程流程和原理认识，帮助学生从案例中提取一般规律，提高学生归纳能力。

教师组织学生辨别蛋白质工程和基因工程之间有的区别和联系，引导学生完善知识结构，以加深理解，提升对蛋白质工程的认知高度。

4.5 成果汇总，价值认同

蛋白质工程除了在生物制药领域取得一定成果，在其他领域也有不菲成绩。教师利用表格汇总蛋白质工程取得的重大成果，让学生认识到蛋白质工程应用的广泛性和重要性，认同科技改变生活。教师进行变式训练，如天然干扰素的DNA如何改造便可得到易于保存的干扰素？这样以引导学生明白通过基因合成方法或采用基因修饰的“小改”或“大改”的方式可创设满足人类需求的新蛋白，进一步完善对蛋白质工程认识。

4.6 形成概念，领悟内涵

教师追问学生通过本节课学习对蛋白质工程的认识和了解，引导学生尝试给蛋白质工程下定义，促进学生对蛋白质工程内涵的领悟。

4.7 思维拓展，展望未来

教师：蛋白质几乎关系到所有的生命活动，尽管目前面临着了解蛋白质复杂空间结构的挑战，但科学技术的进步将不断推动蛋白质工程发展，人们应认识到蛋白质组时代的来临。中国科学家开启的“人类肝脏蛋白质组计划”和美国科学家开启的“人类血浆蛋白质组计划”等重大科研事件，标志着人类蛋白质组计划的帷幕已经拉开。你了解人类蛋白质组计划的未来吗？它与今天学习的蛋白质工程有什么关系呢？教师提供蛋白质组学的相关资料供学生课后阅读，拓展学生视野，帮助学生了解生物学科前沿研究领域。

5 教学反思

本节教学内容主要采用例证法教学，对教材进行适当拓展，将科研课题改编为案例材料，通过问题情境驱动学生，在问题解决过程中掌握蛋白质工程的基本流程，结合案例分析形成蛋白质工程的概念，实现对学生处理材料提取信息和归纳能力的培养，拓宽学生视野，养成基本的科学素养，激发学生的科学探究的热情。

参考文献：

[1] 王冬梅.例析高中生物学概念的教学方法[J].生物学通报，2010，45（5）：31-34.

[2] 姜海瑞.“支架式教学”在高中生物学教学中的应用[J].生物学通报，2012，47（11）：32-34.

[3] 王瑞.新型B淋巴细胞阻断剂（TACI）的蛋白质工程[D]. 上海：复旦大学，2011.endprint