◆《细胞工程》研究性教学教案设计(二)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“细胞工程教学设计”。
《细胞工程》研究性教学教案设计
（二）授课教师 陈勤 课程名称 细胞工程
探究课题 细胞融合和单克隆抗体技术
实施班级或专业 11级生物工程专业和生物类专业
一、设计思路
通过前三章内容的学习，我们已对动物细胞培养和植物细胞培养技术有一定的了解，通过教学视频学习，我们大致上已经掌握了动物和植物细胞培养的操作程序与有关注意事项。细胞培养技术的发展为细胞融合、显微注射、单克隆技术的应用提供了有力的保障。细胞融合(cell fusion)是在自发或人工诱导下，两个不同基因型的细胞或原生质体融合形成一个杂种细胞。基本过程包括细胞融合形成异核体(heterokaryon)、异核体通过细胞有丝分裂进行核融合、最终形成单核的杂种细胞。细胞融合可作为一种实验方法被广泛适用于单克隆抗体的制备，膜蛋白的研究。单克隆抗体在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域有着非常广泛的应用前景。
本课题着重从两个方面来探讨细胞培养： 第一部分 细胞融合的方法与应用 第二部分 单克隆抗体技术的制备与应用
本课题讲解采用设问式教学方法，并提供丰富的图像资料，让学生了解是如何进行细胞培养的，从而引导学生要善于发现问题以及如何正确地实验操作，在学习动物细胞培养过程中，学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练、总结等环节，逐步提高获取知识的能力、逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。由植物细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。
课后小结，由授课教师总结细胞融合和单克隆抗体的相关知识点，并指出本次课题所取的经验和不足之处，让学生课后通过查阅文献，结合本课题的内容，写一篇有关单克隆抗体制备方法或制备过程中应该注意事项的小论文或者心得体会，以巩固课堂理论知识。
二、教学分析 1． 教材分析
本章节内容是《细胞工程》的第四章《动物细胞融合技术》和《单克隆抗体技术》的部分章节。教材从细胞融合的发现与历史沿革、物理、化学与生物三个方面全面介绍了细胞融合的操作技术与注意事项，并举例在动物和植物细胞中的应用；细胞融合是在离体条件下用 1
人工方法将不同种生物或同种生物不同类型的单细胞通过无性方式融合成一个杂合细胞的技术。细胞融合技术最有意义的成果之一就是单克隆抗体的制备。单克隆抗体技术与基因克隆技术相结合为分离和鉴定新的蛋白质和基因开辟了一条广阔途径，而且在临床诊断与肿瘤等疾病的治疗中也具有重要作用。
本节的主要授课内容是通过细胞融合和单克隆抗体技术的理论学习，让学生熟练掌握其基础知识和实验操作技能，以培养学生勇于探索，提高发现问题，分析问题和解决问题的能力，激发学生进行科学研究的兴趣。为了达到师生互动，授课教师要以具体的案例分析引导学生对学术疑问进行思考，从而使抽象的理论具物化，通过层层设问，步步深入，举证证明，让学生全面掌握细胞融合和单克隆抗体的基本要点，以及可通过教学影片的播放以强化与提高学生的实验操作技能。
2．学情分析
本科三年级学生已学过《植物生理学》、《动物生理学》、《细胞生物学》等基础课程，对动植物细胞的结构与功能已有所了解，这为本节教学提供了便利。在此基础上，进一步了解细胞融合和单克隆抗体技术，为学习细胞工程其他章节内容奠定基础。
三、教学目标
1．知识目标 学生在教师的引导下，通过提问、交流与探索性讲解，掌握动植物细胞的培养和细胞融合技术，了解单克隆抗体的制备和应用，掌握细胞拆合和显微操作技术。
2．能力目标 通过本单元的学习与讨论，能提高学生在日常学习与生活中善于发现问题、解决问题与分析问题的能力，培养学生的科学思维和创新能力。
3．情感态度价值观 在学生实验、交流与讨论的基础上开展研究性教学，通过课堂讲授、提问和设计式实验、实验图像展示与分析等教学方法，使学生认识到细胞内膜系统在整个细胞活动中的重要意义，以提高学生的学习兴趣，培养学生主动针对理论知识点设计实验进行实验观察与分析，同时鼓励学生在实验教学中团结协作的团队精神和严谨治学的科学态度。
四、教学重难点 1．教学重点
（1）细胞融合技术的基本概念与方法；（2）单克隆抗体技术的基本概念与方法； 2．教学难点
（1）细胞融合操作技术和应用价值；
（2）单克隆抗体的制备原理、操作程序与应用；
五、教学策略与手段
策略模式：问题式探究的策略模式，即“问题引导式”教学和学生“探究性”学习相结合的讨论型教学模式。以问题为纽带，使学生基于问题解决来建构知识、拓宽视野、提高能力。2
引导学生从已知到未知，由旧知引新知，在探究中，让学生领悟科学精神，提高生物科学素养，培养学生的科学思维能力，为进一步组织学生探究性实验活动奠定基础。
手段：通过问题式、启发式、学导式和实验研究式教学方法，引入本课题的中心－细胞融合，通过动画和图像展示细胞融合的过程，通过讲解单克隆抗体的发现到临床诊断与治疗的应用，到生物导弹治疗癌症的最新进展，以提高学生的学习兴趣与联想思维，然后播放单克隆抗体的教学电影。本课题通过问答和小组讨论形式及图样视频加深了解。结合现实生活，组织学生就细胞融合和单克隆抗体在临床应用、诊断试剂盒的研制等方面展开讨论，以得出两者在目前生物医药与农业实际应用中的前景与意义。
六、教学过程(一)、课前预习
通过前三章的学习，我们已经了解了细胞工程的发展史、基本研究内容、研究任务、实验基本操作技术及动植物培养技术的理论与实验技术。让学生们课余时间通过查阅细胞融合和单克隆抗体技术实验专著和网络文献。
(二)、课堂教学
1、采用提问式引入讲解主题：
设问1：古代有“滴血认亲”，其原理是什么?(细胞融合)PPT展示培养皿中两滴血正在融合的过程。
设问2：细菌和病毒是如何侵犯人体的？是通过什么途径到达体内的（细胞膜）？让学生思考与解答，然后启发学生思考：细菌和病毒的细胞膜与人体细胞的细胞膜在自然状态下发生融合，是以什么为促融合剂导致了两者的融合呢？
设问3：日本学者山田是在什么的基础上发现仙台病毒具有促进细胞融合的呢？ 设问4：以前我们到医院进行疾病检查或体检，抽血液进行乙肝检查，通常要等一周以上的时间才能拿到结果，而现在只需要一天就可以拿到检测报告？为什么？（单克隆抗体技术）。
设问5：抗癌药具有强大的抗癌作用，但其副作用太多，从细胞生物学和药理学角度来说，是由于抗癌药均能进入正常细胞和癌细胞中，从而引起了正常细胞的结构与功能的抑制与破坏。那有什么办法可以使抗癌药只进入到癌细胞中杀灭癌细胞或抑制其功能，而不易进入正常细胞中去呢？请同学们思考与回答（单克隆抗体与生物导弹的应用）。
归纳：细胞融合是指通过生物性、物理性和化学性促融合剂促进两种同亲性或异亲性细胞发生细胞膜、细胞质进而细胞核的融合的过程，目前在医学与农业上应用很广。单克隆抗体技术是在细胞融合的基础上，将具有分泌特异性抗体的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，从而产生既可以在体外永久性生长，又可以分泌特异性抗体的一种生物技术。细胞融合和单克隆抗体技术是细胞工程学中非常重要的组成部分。
2、细胞融合和细胞杂交技术
两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象，动物细胞融合一般要用灭活的病毒 或化学物质介导，植物细胞融合时，要先用纤维素酶去掉细胞壁。通过细胞杂交形成的单核子细胞称为融合核细胞。
教师以人鼠细胞杂交为例，具体讲解细胞融合的过程(图1)。然后启发学生去思考细胞融合的应用价值和意义。学生讨论融合方法。然后教师做总结。
A
B
图1 A.细胞融合；B.人鼠细胞杂交
细胞融合能重新组合两个亲本细胞的优良遗传信息，是研究细胞间遗传信息传递、基因在染色体上定位、改良动物遗传特性及创造新的符合人类需要的新的细胞系的极为有效的手段。细胞融合可采用融合剂、电融合技术或离心振动法进行，融合剂包括病毒（灭活仙台病毒法融合）和化学试剂（聚乙二醇法）。
细胞融合的意义在于不受种属的界限的限制，可以实现种间生物体细胞的融合，使远缘杂交成为可能，因而是改造细胞遗传物质的有力手段。
理论上说任何细胞，都有可能通过体细胞杂交而成为新的生物资源，这对种质资源的开发和利用具有深远的意义。
融合过程克服了有性杂交过程中的种性隔离机制的限制，为远缘遗传物质交换提供了有效途径。
体细胞杂交产生的杂种细胞含有来自双亲的核外遗传系统，在杂种的分裂和增殖过程中双亲的叶绿体、线粒体DNA也可以发生重组，从而产生新的核外遗传系统。
④淋巴细胞杂交瘤和单克隆抗体的制备。
3、单克隆抗体技术
通过上述细胞融合的意义和应用内容的学习，自然而然的引导学生进入下面的内容—单克隆抗体技术的学习。
1975年英国科学家Milstein和Kohler（图2）将产生抗体的淋巴细胞同肿瘤细胞融合，成功建立了单克隆抗体技术，而获得1984年诺贝尔医学和生理学奖。
图2 A.C.Milstein；
B.G.Kohler 单克隆抗体指的是利用细胞融合技术，将骨髓瘤细胞和琳娜细胞合并成杂交瘤，杂交瘤细胞会持续分泌成分单
一、有特异性的抗体。
单克隆抗体技术的核心是用骨髓瘤细胞(myeloma cell)与经特定抗源免疫刺激的B淋巴细胞(antigen stimulated B lymphoblast)融合得到杂交瘤细胞(hybridoma cell)，杂交瘤细胞既能象骨髓瘤细胞那样在体外无限增殖，又具有B淋巴细胞产生特异性抗体的能力。因此，单克隆抗体技术又称为杂交瘤技术（图3）。
图3 杂交瘤技术的原理
单克隆抗体技术最主要的优点是可以用不纯的抗原分子制备出针对某一抗原分子上特
单克隆抗体的大量制备可以有增量培养法和小鼠腹腔接种法。
单克隆抗体在生物、农业、医疗、制药等众多领域得到极为广泛的应用，尤其是人源性单抗制备技术的发展，是单克隆抗体具有更高的实用价值。引导学生总结单克隆抗体的应用：
1．检验医学诊断试剂
作为检验医学实验室的诊断试剂，单克隆抗体以其特异性强、纯度高、均一性好等优点，广泛应用于酶联免疫吸附试验、放射免疫分析、免疫组化和流式细胞仪等技术。并且单克隆抗体的应用，很大程度上促进了商品化试剂盒的发展。应用单克隆抗体制作的商品化试剂盒广泛应用于：
①病原微生物抗原、抗体的检测； ②肿瘤抗原的检测；
③免疫细胞及其亚群的的检测； ④激素测定； ⑤细胞因子的测定。2．蛋白质的提纯
单克隆抗体是亲和层析中重要的配体。将单克隆抗体吸附在一个惰性的固相基质（如Speharose 2B、4B、6B等）上，并制备成层析柱。当样品流经层析柱时，待分离的抗原可与固相的单克隆抗体发生特异性结合，其余成分不能与之结合。将层析柱充分洗脱后，改变洗脱液的离子强度或pH，欲分离的抗原与抗体解离，收集洗脱液便可得到欲纯化的抗原。
3． 肿瘤的导向治疗和放射免疫显像技术
将针对某一肿瘤抗原的单克隆抗体与化疗药物或放疗物质连接，利用单克隆抗体的导向作用，将药物或放疗物质携带至靶器官，直接杀伤靶细胞，称为肿瘤导向治疗（生物导弹）。另外，将放射性标记物与单克隆抗体连接，注入患者体内可进行放射免疫显像，协助肿瘤的诊断。单克隆抗体主要为鼠源性抗体，异种动物血清可引起人体过敏反应。因此，制备人-人单克隆抗体或人源化抗体更为重要，但此方面仍未取得明显进展。
(三)、课堂总结 多媒体展示以下内容：
1、细胞融合和单克隆抗体技术、生物导弹等基本概念；
2、详细讲解动物和植物细胞融合的原理、方法与应用。观察有关细胞融合技术与单克隆抗体技术的教学电影，以强化和巩固学过的知识与实验技术；
3、简要介绍这些技术的优缺点和实际操作过程中的注意事项；
7、随机抽取部分学生谈谈本节学习的收获与心得；
8、以小组为单位，撰写一篇实验报告；
9、授课教师布置下次课教学活动的内容与要求。
七、教学反思
研究性教学是指在教学过程中，创设一种类似科学研究的情景和途径，在授课老师的指导下，让学生在主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，吸收知识、应用知识、分析问题、解决问题，从而提高学生的各方面素质，培养学生创造能力和创新精神的一种新型的教学理念和教学模式。其教学过程以其特有的过程性、实践性、问题性、体验性等特点，越来越受到广大教师的关注。要想达到良好的教学效果，首先要求授课教师必须有宽厚的专业知识、娴熟的教学技巧、人格魅力和掌控力，同时也要精心准备教学器材，设计教学程序，就像电影导演一样必须对每一项内容与环节烂熟于心。
其次要事先要将下一次教学内容告知学生，让学生提前预习与查阅文献，尤其对一些实验验证性课题，更需要教师安排时间对学生进行理论与实验的辅，而作为学生而言，必须要有专业基础知识扎实，创新思维强，勇于探索，敢于“问”和“做”，尤其具有喜欢做事前会精心设计实验程序，出现的问题又能利用所学知识进行分析与判断的精神，能积极配合教师进行探究性研究，唯有如此，才能取得良好的效果。
通过对细胞融合和单克隆抗体的相关问题的探究，培养学生归纳、分析、综合的思维能力。教师在课堂上详细讲解细胞融合和单克隆抗体技术的发现过程，原理与技术操作及应用价值，让学生课余时间主动查阅文献资料，以培养学生文献综合能力与写作能力。通过师生互动与解答、探索疑难，有效促进学生思维力的发展。
在本次教学过程中，值得总结的经验与不足列如下：
（1）课前准备充分
授课教师对整个教学过程进行了精心的设计与安排，拟立了多个问题，准备了一些教学视频与彩色图片。
（2）课堂上教师精心设问，不断启发，调动了学生学习生物的积极性和求知欲，启发学生自主思考，讨论交流，探究解决问题，在教学活动中发挥了学生的主体作用。
（3）课堂气氛活跃，团队作战显现 学生们在小组内相互配合，相互合作，相互帮助，共同探讨，大胆表达自己的学习心得与科学问题，更重要的是锻炼了学生分析问题与解决问题的能力。
（4）学生自主学习，主动提问
由于事先让学生广泛查阅专著和文献，许多同学对此节内容有了不同的见解与疑问，授课教师在授课过程和结束时与学生进行了互动，让学生自由发言，由其他学生相互回答，并由教师点评，收到了意想不到的效果。
不足之处在于：由于在细胞工程实验课中，还没有设计单克隆抗体实验，因此在理论学习中得到的知识目前还无法让学生在实验中进行重复，这有待于今后改善。
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