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摘要 通过一些科学事实的呈现进而设计问题，引发学生科学思维和科学探究，是新课标背景下生物课堂教学的一个重要特征。以“动物细胞融合与单克隆抗体”一节教学为例，闡述了基于系列事实和问题链的课堂教学设计。
关键词 科学事实 问题链 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2020）08-0026-03
生物学是一门自然科学，自然科学崇尚理性思维，尊重事实和逻辑。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，要尊重生物学事实和证据，倡导教学中基于生物学事实和证据去训练和发展学生的科学思维。生物学教学要加强“事实”意识、“证据”意识，通过大量的事实、证据来引发学生思维。教师在生物学事实证据与学生思维之间还需要设置问题，才能让事实证据有效地激发起学生的思维。教师所设计的问题之间最好有一定的连续性和递进性，形成连贯的问题链，这样课堂就会显得自然流畅。下面以高中生物选修3“动物细胞融合与单克隆抗体”一节教学为例，来说明基于系列事实与问题链的教学设计。
（1）基因工程中用什么方法检测目的基因表达产物蛋白质？
教师直接用该问题引入本节教学，虽然简洁，但可以起到复习旧知的作用。复习旧知的作用又可以利用该问题引出本节的学习话题——抗体。问题快速解决后，教师呈现事实1和事实2。
事实1：基因工程中用抗原-抗体杂交法检测基因表达产物蛋白质，需用到纯度很高的抗体。
事实2：传统获得抗体的方法是，把某种抗原反复注射到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体。用这种方法获得的抗体，不仅产量低，而且抗体的纯度低、特异性差，反应不够灵敏。
这两个事实相联系，事实1说明了抗原-抗体杂交法对抗体的要求，事实2说明了传统方法所生产抗体的不足。在这两个事实的基础上，教师抛出下一个问题。
（2）抗体由什么细胞产生？主要分布在哪里？为什么要注射抗原？动物体只产生一种抗体吗？要获得单一的纯抗体你有什么思路？
设置该问题的目的是引导学生回顾动物体内抗体产生的基本过程，为后面利用工程技术生产单一抗体做知识上的铺垫。针对最后一个小问题，教师可以引导学生开拓思路，讨论交流。很多学生会想到提纯的思路。在学生有了一定思考和讨论后，教师再呈现事实3。
事实3：动物在免疫反应过程中，体内产生的特异性抗体种类可多达百万种，但是每一种浆细胞只分泌一种特异性抗体。
呈现该事实是为了启发学生想到制各单一纯抗体的新思路，但这有个过程，思维需要慢慢展开，教师可以抛出下面过渡性问题。
（3）可以通过动物细胞培养技术培养某一种浆细胞大量生产某种抗体吗？
这是学生容易想到的生产单一纯抗体的思路，此问题的设置把学生思维往更深处。教师不要急着明确答案，而是让学生充分地自主思考、质疑、交流，最终想到高度分化的浆细胞难以再大量增殖，因此不能产生大量抗体。到此，学生思维可能会卡住，教师则抛出下一个启发性的问题。
（4）什么细胞可以无限增殖呢？
这个问题的答案非常简单，是学生所熟悉的癌细胞。到此，不少学生顿悟开窍，如果一个细胞能融合浆细胞与癌细胞的特点，就能大量产生单一的纯抗体了。这样通过动物细胞融合的思路来大量生产单一纯抗体的思路就水到渠成、跃然纸上。此时，教师再呈现事实4。
事实4：德国科学家科勒用绵羊红细胞免疫小鼠后，取小鼠的脾脏里的淋巴细胞与一株能持续体外培养的小鼠骨髓瘤细胞系进行融合，以期得到具有两个亲本细胞特点的融合细胞，即能持续培养又能产生抗绵羊红细胞抗体。经过7个星期的工作，在1974年圣诞节期间，血细胞噬斑试验成功，表明了这一伟大发明的成功。
这一事实呈现有两个目的：①作为证据，证明上述思路是可行的，历史上早有科学家通过此思路成功获得单一纯抗体。②让学生了解一些实验操作中的方法，如可以从脾脏中获取经免疫的B淋巴细胞，也即浆细胞;所利用的癌细胞一般是小鼠的骨髓瘤细胞;检测红细胞抗体可以用血细胞噬斑实验。
（5）诱导植物原生质体融合的方法有哪些？诱导动物细胞融合的方法又有哪些？
在学生已经有基本思路的基础上，通过此问题引导学生关注操作中的诱导融合环节。这两个小问题的设置有递度：前面已经学过诱导植物原生质体融合的方法，在回顾旧知的基础上，教师引导学生关注诱导动物细胞融合有不同的方法，进而说明灭活病毒诱导法。
模拟活动：将一定数量的浆细胞和骨髓瘤细胞放在一起（图1），诱导细胞间两两融合，但融合率不是100%，将得到几种类型细胞？
模拟活动可以让学生对细胞间融合产生感性的认识，并注意到不是每个细胞都能融合，会产生5种类型细胞（图2），为接下来的筛选做铺垫。模拟活动的开展可以让学生在黑板上拖动卡片操作，也可以分小组进行，然后展示。
事实5：在细胞内DNA合成一般有两条途径：①在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径;②在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此途径。
（6）利用两条DNA合成途径的不同特点，培养基中添加的____成分则具有筛选杂交瘤细胞的作用。
完成模拟活动后，教师呈现事实5和该问题，将学生的思维带入新的角度。事实5为杂交瘤细胞的筛选做知识上的铺垫，问题引导学生思路进一步明确化。教师要注意让学生分析上面得到的五种细胞在添加了氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培养基（简称HAT培养基）上的生长情况，并结合黑板上的卡片操作，把不能生长的细胞卡片一一移除，起到模拟筛选的作用。
事实6：培养中发现通过上述HAT培养基筛选出的杂交瘤细胞，有的能分泌所需抗体，有的不能，如图3所示。
（7）如何进一步筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞呢？
在筛选出杂交瘤细胞后，教师呈现事实6和该问题，相当于随着事情的发展又出现了新的问题。但学生根据已有知识较难解决这个问题，稍作停留，教师呈现相关方法介绍。
方法介绍：有限稀释法——用培养液稀释细胞，然后加入多孔细胞培养板的培养孔中，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。
（8）稀释细胞到3～10个/mL，每孔加入细胞稀释液____mL（选填“0.1”“1”或“10”），可达到单克隆培养的目的。
根据上面的方法介绍，学生可以回答该问题。教师再呈现杂交瘤细胞专一抗体检测示意图，学生也就理解了筛选分泌特定抗体的杂交瘤细胞的基本原理和操作。
得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞后，只要进行动物细胞培养，再提取。就可以得到大量的单克隆抗体。教师可以进一步说明细胞培养的两种方式：体内培养和体外培养。
至此，在逐步的事实呈现和系列设问中，整个单克隆抗体制备的思路和过程就全部呈现出来。接着，教师再做一些相关的说明、归纳和小结，如动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较、单克隆抗体的应用。
这节课就是在不断的呈现事实和抛出问题，并且所呈现的事实和问题之间有一定的递进性。学生通过对这些事实的了解和问题的思考，自然得出一些思路和结论。教师不断通过科学事实和实验数据来设计问题，引发学生科学思维和科学探究，是新课标背景下生物课堂教学的一个重要特征。如何有机地整合事实与问题，让课堂显得更流畅、更生动、更有深度，值得教师去尝试和摸索。
关键词 科学事实 问题链 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2020）08-0026-03
生物学是一门自然科学，自然科学崇尚理性思维，尊重事实和逻辑。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，要尊重生物学事实和证据，倡导教学中基于生物学事实和证据去训练和发展学生的科学思维。生物学教学要加强“事实”意识、“证据”意识，通过大量的事实、证据来引发学生思维。教师在生物学事实证据与学生思维之间还需要设置问题，才能让事实证据有效地激发起学生的思维。教师所设计的问题之间最好有一定的连续性和递进性，形成连贯的问题链，这样课堂就会显得自然流畅。下面以高中生物选修3“动物细胞融合与单克隆抗体”一节教学为例，来说明基于系列事实与问题链的教学设计。
（1）基因工程中用什么方法检测目的基因表达产物蛋白质？
教师直接用该问题引入本节教学，虽然简洁，但可以起到复习旧知的作用。复习旧知的作用又可以利用该问题引出本节的学习话题——抗体。问题快速解决后，教师呈现事实1和事实2。
事实1：基因工程中用抗原-抗体杂交法检测基因表达产物蛋白质，需用到纯度很高的抗体。
事实2：传统获得抗体的方法是，把某种抗原反复注射到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体。用这种方法获得的抗体，不仅产量低，而且抗体的纯度低、特异性差，反应不够灵敏。
这两个事实相联系，事实1说明了抗原-抗体杂交法对抗体的要求，事实2说明了传统方法所生产抗体的不足。在这两个事实的基础上，教师抛出下一个问题。
（2）抗体由什么细胞产生？主要分布在哪里？为什么要注射抗原？动物体只产生一种抗体吗？要获得单一的纯抗体你有什么思路？
设置该问题的目的是引导学生回顾动物体内抗体产生的基本过程，为后面利用工程技术生产单一抗体做知识上的铺垫。针对最后一个小问题，教师可以引导学生开拓思路，讨论交流。很多学生会想到提纯的思路。在学生有了一定思考和讨论后，教师再呈现事实3。
事实3：动物在免疫反应过程中，体内产生的特异性抗体种类可多达百万种，但是每一种浆细胞只分泌一种特异性抗体。
呈现该事实是为了启发学生想到制各单一纯抗体的新思路，但这有个过程，思维需要慢慢展开，教师可以抛出下面过渡性问题。
（3）可以通过动物细胞培养技术培养某一种浆细胞大量生产某种抗体吗？
这是学生容易想到的生产单一纯抗体的思路，此问题的设置把学生思维往更深处。教师不要急着明确答案，而是让学生充分地自主思考、质疑、交流，最终想到高度分化的浆细胞难以再大量增殖，因此不能产生大量抗体。到此，学生思维可能会卡住，教师则抛出下一个启发性的问题。
（4）什么细胞可以无限增殖呢？
这个问题的答案非常简单，是学生所熟悉的癌细胞。到此，不少学生顿悟开窍，如果一个细胞能融合浆细胞与癌细胞的特点，就能大量产生单一的纯抗体了。这样通过动物细胞融合的思路来大量生产单一纯抗体的思路就水到渠成、跃然纸上。此时，教师再呈现事实4。
事实4：德国科学家科勒用绵羊红细胞免疫小鼠后，取小鼠的脾脏里的淋巴细胞与一株能持续体外培养的小鼠骨髓瘤细胞系进行融合，以期得到具有两个亲本细胞特点的融合细胞，即能持续培养又能产生抗绵羊红细胞抗体。经过7个星期的工作，在1974年圣诞节期间，血细胞噬斑试验成功，表明了这一伟大发明的成功。
这一事实呈现有两个目的：①作为证据，证明上述思路是可行的，历史上早有科学家通过此思路成功获得单一纯抗体。②让学生了解一些实验操作中的方法，如可以从脾脏中获取经免疫的B淋巴细胞，也即浆细胞;所利用的癌细胞一般是小鼠的骨髓瘤细胞;检测红细胞抗体可以用血细胞噬斑实验。
（5）诱导植物原生质体融合的方法有哪些？诱导动物细胞融合的方法又有哪些？
在学生已经有基本思路的基础上，通过此问题引导学生关注操作中的诱导融合环节。这两个小问题的设置有递度：前面已经学过诱导植物原生质体融合的方法，在回顾旧知的基础上，教师引导学生关注诱导动物细胞融合有不同的方法，进而说明灭活病毒诱导法。
模拟活动：将一定数量的浆细胞和骨髓瘤细胞放在一起（图1），诱导细胞间两两融合，但融合率不是100%，将得到几种类型细胞？
模拟活动可以让学生对细胞间融合产生感性的认识，并注意到不是每个细胞都能融合，会产生5种类型细胞（图2），为接下来的筛选做铺垫。模拟活动的开展可以让学生在黑板上拖动卡片操作，也可以分小组进行，然后展示。
事实5：在细胞内DNA合成一般有两条途径：①在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径;②在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此途径。
（6）利用两条DNA合成途径的不同特点，培养基中添加的____成分则具有筛选杂交瘤细胞的作用。
完成模拟活动后，教师呈现事实5和该问题，将学生的思维带入新的角度。事实5为杂交瘤细胞的筛选做知识上的铺垫，问题引导学生思路进一步明确化。教师要注意让学生分析上面得到的五种细胞在添加了氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培养基（简称HAT培养基）上的生长情况，并结合黑板上的卡片操作，把不能生长的细胞卡片一一移除，起到模拟筛选的作用。
事实6：培养中发现通过上述HAT培养基筛选出的杂交瘤细胞，有的能分泌所需抗体，有的不能，如图3所示。
（7）如何进一步筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞呢？
在筛选出杂交瘤细胞后，教师呈现事实6和该问题，相当于随着事情的发展又出现了新的问题。但学生根据已有知识较难解决这个问题，稍作停留，教师呈现相关方法介绍。
方法介绍：有限稀释法——用培养液稀释细胞，然后加入多孔细胞培养板的培养孔中，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。
（8）稀释细胞到3～10个/mL，每孔加入细胞稀释液____mL（选填“0.1”“1”或“10”），可达到单克隆培养的目的。
根据上面的方法介绍，学生可以回答该问题。教师再呈现杂交瘤细胞专一抗体检测示意图，学生也就理解了筛选分泌特定抗体的杂交瘤细胞的基本原理和操作。
得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞后，只要进行动物细胞培养，再提取。就可以得到大量的单克隆抗体。教师可以进一步说明细胞培养的两种方式：体内培养和体外培养。
至此，在逐步的事实呈现和系列设问中，整个单克隆抗体制备的思路和过程就全部呈现出来。接着，教师再做一些相关的说明、归纳和小结，如动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较、单克隆抗体的应用。
这节课就是在不断的呈现事实和抛出问题，并且所呈现的事实和问题之间有一定的递进性。学生通过对这些事实的了解和问题的思考，自然得出一些思路和结论。教师不断通过科学事实和实验数据来设计问题，引发学生科学思维和科学探究，是新课标背景下生物课堂教学的一个重要特征。如何有机地整合事实与问题，让课堂显得更流畅、更生动、更有深度，值得教师去尝试和摸索。