问题串辅助生物思维导图的构建——以“动物细胞融合与单克隆抗体”一节为例

来源:中小学教育 作者:武传兰

 

山东省寿光现代中学    武传兰
高中生物课堂教学不论采用何种教学方式，都是在不断提出问题、分析问题、解决问题的过程中展开。问题串的设计和运用可以让课堂教学更加有的放矢，把学生的思维引向一定的高度和深度，从而激发学生学习的兴趣。让学生找到解决问题的途径和方法，变被动学习为主动学习。结合教材分析和学情分析提出并运用合理的问题串，能为学生有效的构建思维导图提供思路。下面以“动物细胞培养和单克隆抗体”为例，来说明利用问题串构建思维导图的基本思路。
1、教材分析与思路设计
   《动物细胞融合与单克隆抗体》是人教版普通高中课程标准实验教科书生物选修3专题二第2节动物细胞工程中第2小节的内容。细胞工程是建立在细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术，而动物细胞融合又是细胞工程中基本技术之一，所以第2小节是第1小节动物细胞培养教学后的深入和拓展。它又以植物体细胞杂交、免疫等知识为基础。让学生从整体上把握植物体细胞杂交与动物细胞融合的区别、动物细胞融合的意义及应用即单克隆抗体的产生。“动物细胞融合”的学习结合资料、细胞融合过程的示意图及小字的动物细胞融合技术发展简史，同时对比植物体细胞杂交的过程，使学生更好地理解动物细胞融合的概念、原理、方法、意义及应用。单克隆抗体是动物细胞融合的应用，是动物细胞工程的新技术，也是本节教材的重点、难点内容。按照教材顺序先由动物细胞融合的应用引入单克隆抗体，接着对传统方法生产抗体存在的问题分析，引出单克隆抗体的概念。接着提出怎样获得单克隆抗体这一问题，由此自然过渡到单克隆抗体的制备上。关于单克隆抗体的制备，用问题的形式展现，从对问题的解决中理解单克隆抗体的制备的过程。学生可以从其中认识到大量的联系和想象在科学创新中的重要作用，有利于培养积极探索的精神。
1.1 教学目标
1.1.1 知识目标
⑴ 把握动物细胞融合与植物体细胞杂交的区别和联系。
⑵ 简述动物细胞融合和单克隆抗体制备的过程。
⑶ 了解单克隆抗体在医学实践中的应用。
1.1.2 能力目标
⑴通过植物体细胞杂交技术与动物细胞融合过程的比较，培养知识迁移能力。
⑵ 学生尝试绘制单克隆抗体的制备过程思维导图，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法以及培养学生动手操作的能力。
1.1.3 情感目标
关注动物细胞融合与单克隆抗体技术的发展和应用前景，初步培养学生勇于探索，不断创新的精神。
1.2教学重点、难点
教学重点：在动物细胞工程中，最基本和最具代表性的三项技术是动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体。在上述三项技术的操作过程，动物细胞培养是基础，动物细胞融合技术目前较成熟的用途便是制备单克隆抗体。所以教学重点是动物细胞融合原理和单克隆抗体的制备。
教学难点：单克隆抗体技术属于较高层次的动物细胞工程技术，它的学习有助于学生较深刻地领悟动物细胞工程的真谛。单克隆抗体技术本身环节多、技术复杂，又是近几年来的热点问题，而对此学生缺乏必要的感性认识，所以是本课的难点。
2说教法、学法
    依据主体性教育理论，要营造平等、民主的教学环境；通过教师的设疑，以“探究式”教学过程为思路，以教师为“导”，导之有法，使其富有启发性、科学性和简洁性；进行师生互动，生生互动，以激发学生兴趣，活跃学生思维。通过在老师创设的情境中，学生观察、分析、设疑、推理、对比，思考，从而解决问题。在开放的活动空间中，通过阅读、小组讨论等，展示学生个性，做到真正的自主性学习和合作性学习。
3 教学过程
3.1案例引入，激发兴趣
展示图片，1970年，有两位科学家做了人—鼠细胞融合的实验，证明细胞膜上蛋白质分子是运动的。那么，如何实现人—鼠细胞的融合？动物细胞融合后有什么用途呢？通过两个问题引发学生思考，并将学生引入到新课要讲的内容上来。
3.2设计问题串，构建思维导图
3.2.1动物细胞的融合
   （1）动物细胞融合的概念是什么？（2）动物细胞融合的原理、方法和过程如何？（3）动物细胞融合的意义和应用有哪些？（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交有哪些异同点？
解决方案：学生已经学习了植物体细胞的杂交的内容，在这个基础上学习动物细胞融合就显得比较简单了。通过学生阅读课本，自主学习解决并这组问题。再通过思维导图对其进行归纳和整合，帮助学生将这些零散的小知识点形成知识网络体系，有利于学生对这部分知识的理解和把握（图1）。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 图1  动物细胞的融合
3.2.2单克隆抗体
（1）抗体是那种细胞的产生的？分布在哪里？化学本质是？（2）传统生产抗体的方法、缺点有哪些？（3）单克隆抗体是什么？
解决方案：解决这组问题，需借助回忆必修三的知识展开。传统生产抗体的方法是向动物体内反复地注射抗原，在这个过程中产生了多种抗体。因此这种方法产生的抗体产量低、纯度低、特异性差。解决第一个问题的同时第二个问题也找到了答案。第三个问题难度比较大，需要总结和概括。（图2）。
 
图2  抗体的产生
（4）注射抗原的作用？（5）培养液中细胞的种类（仅考虑两两融合）有哪些？（6）杂交瘤细胞有哪些特点？（7）两次筛选的目的分别是？（8）生产单克隆抗体的技术手段和原理是什么？
解决方案：学生对照课本，自主学习学成学案的内容，对单克隆抗体有一个整体的把握，并依据提出的问题串进行小组讨论，合作学习，并构建自己的思维导图。单克隆抗体的制备过程的细节问题比较繁琐，难以理解，如两次筛选的目的，特别是第二次筛选。利用导图从而让学生在把握重点、突破难点，高质量地完成教学内容（图3）。
 
图3  单克隆抗体的制备
 
3.2.3单克隆抗体的应用
（1）单克隆抗体的优点有哪些？（2）单克隆抗体的应用有哪些？最广泛的应用是？（3）什么是生物导弹？
解决方案：让学生结合问题串，归纳总结并绘制思维导图。
 
 
图4  单克隆抗体的应用
4小结
解决方案：以学生为主体，师生共同总结，并引导学生思考、提出问题。对于学生总结不全面的，让其他同学补充，最后由老师进行整体归纳总结，从而加深学生对知识的理解（图5）。
 
图5  小结
5教后反思
本节课的实施与教学预设仍存在差异，基于学生的实际情况，课堂教学需要不断的改进和优化。在授课结束后，让不同水平的同学进行了反馈，并对拓展的问题进行了展示，发现了他们对思维导图的绘制能力上有很大的提高。虽然他们对知识的把握和理解存在很大的差异，但都对思维导图的构建过程很感兴趣。如何让多数同学从思维导图中获益，还需要我们进一步的深入学习和探索。