2.2利用动物细胞工程改良动物细胞（第二课时）教学设计2026-2027学年高二下学期生物沪科版选修三

该高中生物学教学设计聚焦动物细胞融合技术及单克隆抗体制备，通过早孕试纸、肿瘤靶向药等民生医疗情境导入，复习动物细胞培养旧知，搭建“诱导手段→制备流程→产业应用”完整知识链作为学习支架。 该资料以显微实拍图、流程图、实物图为直观载体，采用对比归纳、分步拆解教学法，引导学生推理两轮筛选逻辑、设计改良方案，落实科学思维与探究实践，结合生物医药惠民应用渗透态度责任，助力学生构建生命观念，提升教师教学效率。

教学设计 课程名称 利用动物细胞工程改良动物细胞（第二课时） 选用教材 高中生物沪科版选修三 教学章节 第二章第二节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本课时承接第一课时动物细胞培养基础，聚焦动物细胞融合技术，以单克隆抗体制备为核心产业应用案例展开教学；先讲解动物细胞融合定义、自然多核细胞现象、人工诱导融合三类手段（PEG 化学促融、电融合、灭活病毒诱导）；依托感染病毒多核细胞显微实拍图、单克隆抗体制备流程示意图、早孕试纸检测实物图，完整拆解单克隆抗体制备全套标准化流程：免疫小鼠获取 B 淋巴细胞、骨髓瘤无限增殖细胞、细胞融合、杂交瘤细胞筛选、克隆化培养、单一特异性单克隆抗体获取；横向对比传统多克隆抗体制备缺陷、单克隆抗体纯度高特异性强的独特优势；拓展单克隆抗体三大民生应用：肿瘤靶向治疗、早孕快速检测、病原体临床诊断；配套探究活动收集单克隆抗体应用实例文本，搭建 “细胞融合诱导手段→单克隆抗体制备完整流程→单克隆抗体产业应用” 完整知识链条，突破传统抗体制备纯度不足、批次不稳定局限，落实细胞膜流动性结构功能观、杂交细胞筛选变量推理科学思维、抗体制备流程实操探究、生物医药临床惠民社会责任四大核心素养。 二、学情分析 1. 知识基础 学生第一课时熟练掌握动物细胞体外培养全套条件、无菌操作规范；必修一学习细胞膜流动性、病毒结构相关知识；此前学习植物原生质体融合，知道 PEG 可促融，但完全不了解灭活病毒是动物细胞专属诱导融合手段；不清楚骨髓瘤细胞无限增殖、B 淋巴细胞单一产抗体的差异化特征；无杂交瘤细胞双重筛选、克隆化培养完整流程认知；无法对比多克隆、单克隆抗体纯度、特异性差异；对单克隆抗体肿瘤靶向治疗、早孕试纸检测的临床底层原理认知空白。 2. 能力基础 高二学生具备显微实拍、产业流程图识图能力，但图文转化生物医药流程建模能力薄弱，无法依托单克隆抗体制备流程图完整梳理免疫、融合、筛选、克隆、产抗体完整链条；缺少根据 B 细胞、骨髓瘤细胞特征自主推导杂交瘤细胞双重优势的逻辑推理能力；面对多步骤抗体制备流程，难以自主拆分小鼠免疫、PEG 促融、选择性培养基筛选、克隆化培养细分操作要点，容易忽略两次筛选（杂交瘤细胞筛选、单一抗体克隆筛选）核心步骤；小组讨论仅能零散说出生活早孕试纸经验，无法系统论述单克隆抗体相比传统抗体的产业优势，需要教师搭配对比表格分步归纳。 3. 认知基础 学生存在多处典型认知误区：第一，认为动植物细胞融合诱导手段完全一致，不知道灭活仙台病毒仅适用于动物细胞融合；第二，误以为融合后所有细胞均可产特异性单一抗体，不理解未融合 B 细胞、骨髓瘤细胞、自身融合细胞均无应用价值，必须两轮筛选；第三，混淆两次筛选目标，认为仅一次筛选即可获得目标细胞；第四，不清楚骨髓瘤细胞无法产生抗体，仅具备无限增殖能力；第五，认为单克隆抗体仅用于检测，忽略肿瘤靶向药物治疗核心医疗价值。 三、教学目标 1. 生命观念（细胞膜结构功能、细胞增殖分化观） 细胞膜具备流动性，PEG、电刺激、灭活病毒均可改变细胞膜表面张力，诱导不同动物细胞融合；B 淋巴细胞受抗原刺激后只能分泌单一特异性抗体，但体外无法长期增殖；骨髓瘤细胞可无限传代增殖，但不能合成抗体；二者融合形成的杂交瘤细胞兼具双亲特征，既能无限增殖、又持续分泌单一抗体，完整流程体现细胞膜结构决定融合能力、不同细胞遗传物质融合形成全新稳定细胞株，遵循结构与功能相适应、基因表达决定细胞功能的生命规律。 2. 科学思维 依托病毒诱导多核细胞显微实拍图、单克隆抗体制备流程示意图、早孕试纸检测图，归纳动物细胞融合三类诱导手段、单克隆抗体制备五大标准化流程；横向对比多克隆抗体、单克隆抗体在纯度、特异性、产量、稳定性层面差异；结合 B 细胞、骨髓瘤细胞生理特征，推理两轮筛选（杂交瘤细胞存活筛选、单一抗体克隆筛选）的底层逻辑；预判缺少筛选步骤、促融手段不当、未免疫小鼠对抗体生产的干扰，建立 “细胞特征差异→融合筛选设计→抗体成品品质预判” 完整生物医药推理逻辑。 3. 科学探究 能完整梳理单克隆抗体制备全套标准化流程，清晰描述小鼠免疫、PEG 促融、选择性培养基初筛、克隆化复筛、体外大规模培养产抗体各步骤无菌操作规范；能自主对比 PEG 化学促融、灭活病毒诱导、电融合三类手段的优缺点、适用实验场景；能结合传统多克隆抗体缺陷，自主设计单克隆抗体制备改良实验方案；能分析两轮筛选的培养基设计原理，预判筛选遗漏杂细胞带来的成品污染问题并给出优化方案。 4. 社会责任 认识单克隆抗体是现代生物医药核心材料，高特异性抗体大幅提升病原体快速诊断准确率；肿瘤靶向偶联药物依靠单克隆抗体精准识别癌细胞，降低化疗药物对正常组织损伤；家用早孕试纸依托单克隆抗体实现居家无创快速检测，便利民生；全套细胞融合、杂交瘤筛选技术实现国产抗体规模化量产，降低临床诊断试剂、靶向抗癌药价格，惠及基层群众；实验废弃杂交瘤细胞、免疫小鼠组织严格灭菌无害化处理，杜绝生物实验室污染，树立生物医药技术惠民、绿色科研、守护全民健康的社会责任。 四、教学重难点 重点 1. 动物细胞融合三类诱导手段，灭活病毒专属促融原理； 2. 单克隆抗体制备完整流程，两轮筛选的目标与培养基原理； 3. 杂交瘤细胞兼具 B 细胞、骨髓瘤细胞双重生理特征； 4. 单克隆抗体三大应用：临床诊断、早孕检测、肿瘤靶向治疗； 5. 单克隆抗体与传统多克隆抗体的对比优势。 难点 1. 结合细胞膜流动性，解释灭活病毒诱导动物细胞融合的底层逻辑； 2. 区分两轮筛选的筛选对象、筛选标准、培养基调控原理； 3. 完整论述杂交瘤细胞无限增殖、单一产特异性抗体的双重优势来源。 五、教学方法  民生医疗情境导入法：依托家用早孕试纸、肿瘤靶向抗癌药创设生活化医疗情境；  显微与产业流程图分层讲授法：利用病毒多核细胞实拍图、单克隆抗体制备流程图分层拆解细胞融合、抗体制备理论；  横向对比归纳教学法：设计空白对比表格，引导学生分组对比三类促融手段、单克隆 / 多克隆抗体差异；  生物医药流程分步拆解教学法：逐段拆解免疫小鼠、细胞融合、两轮筛选、克隆培养细分操作；  递进问题链驱动法：设置阶梯式医疗生产思考问题，由浅入深引导学生推导细胞特征、融合筛选、抗体品质的内在联系。 六、教学资源 教材配套图文素材：感染病毒多核细胞显微实拍图、单克隆抗体制备流程示意图、早孕试纸检测实物对比图；配套文本：探究・活动 2-2 收集单克隆抗体应用实例完整文本、细胞融合广角拓展文本、诺贝尔生理学奖科学史文本。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 医疗民生情境 + 旧知复习导入，梳理课时主线（4 分钟）  递进复习提问衔接上一课时：①动物细胞体外培养需要恒定多少浓度二氧化碳维持 pH？②分散动物组织细胞使用哪一类酶？③动物细胞培养和植物组织培养气体环境有什么核心区别？学生作答后过渡：我们掌握了动物细胞离体无菌培养全套技术，医院肿瘤靶向治疗药物、居家早孕检测试纸，全部依靠动物细胞融合技术制备单克隆抗体，本节课我们学习动物细胞融合诱导手段，完整拆解单克隆抗体制备工业流程，了解这项技术在临床诊断、疾病治疗中的多元应用。  在黑板清晰板书本课时四大核心学习板块：动物细胞融合定义与三类人工诱导手段；B 淋巴细胞、骨髓瘤细胞生理特征差异；单克隆抗体制备完整流程与两轮筛选；单克隆抗体医疗民生应用、与传统多克隆抗体对比。  快速回顾细胞培养温度、气体、酶解核心知识点，准确回答三道复习提问，结合家里早孕试纸、医院抗癌药生活经验，猜想细胞融合整合两种细胞优势，生产高纯度专一抗体。  记录本课时四大学习板块框架，带着 “病毒如何诱导细胞融合、两轮筛选分别筛除哪些细胞、单克隆抗体相比传统抗体优势” 的疑问进入新课学习。 环节二 模块 1 动物细胞融合、三类融合诱导手段（11 分钟）  界定动物细胞融合核心概念：两种不同来源动物细胞，在人工诱导条件下细胞膜融合，形成含有两套完整基因组的杂交细胞；自然状态下病毒侵染动物细胞会诱发多核融合现象，人工融合是单克隆抗体制备的核心前置技术。  出示感染病毒多核细胞显微实拍图 显微视野内多个细胞融合形成多核巨型细胞，讲解灭活病毒诱导是动物细胞独有的融合手段，灭活病毒保留膜结合蛋白、失去侵染增殖能力，吸附细胞膜拉近细胞距离，降低膜张力触发融合；另外两类通用诱导手段：PEG 聚乙二醇化学促融、交变电场电融合，与植物原生质体促融手段存在重叠。  递进提问引导思辨：植物原生质体融合能否使用灭活病毒诱导？PEG、电融合、灭活病毒三类手段，哪一种是实验室制备单克隆抗体最常用的？细胞膜具备什么结构特征才能够实现细胞融合？  组织小组合作绘制三类促融手段对比表格，记录各自优势、适用实验场景、操作难度。  观看病毒诱导多核细胞显微实拍图，完整抄写三类细胞融合诱导手段、灭活病毒促融原理，分组作答三道思辨提问，理解细胞膜流动性是细胞融合结构基础。  小组合作完成促融手段对比表格绘制，小组内轮流复述灭活病毒仅适用于动物细胞这一核心区分点。  在课本对应位置标记核心考点：灭活仙台病毒是动物细胞专属融合诱导剂，植物融合不适用。 环节三 模块 2 B 细胞、骨髓瘤细胞特征，单克隆抗体制备完整流程（12 分钟）  对比两类亲本细胞生理特征：B 淋巴细胞（免疫小鼠脾脏提取），受特定抗原刺激后只能分泌一种特异性抗体，但体外培养数天就停止增殖；骨髓瘤细胞，取自小鼠骨髓肿瘤，可无限次传代增殖，完全无法合成任何抗体；两类细胞单独培养均无法长期稳定生产足量单一抗体，融合后杂交瘤细胞兼具双方优势。  出示单克隆抗体制备流程示意图 分步拆解五大标准化流程：①给小鼠注射特定抗原完成免疫，分离脾脏 B 淋巴细胞；②体外培养骨髓瘤细胞；③PEG 诱导两类细胞融合，获得混合细胞体系；④第一轮选择性培养基筛选，淘汰未融合 B 细胞、未融合骨髓瘤细胞、同种自身融合细胞，仅存活杂交瘤细胞；⑤第二轮克隆化培养单一杂交瘤细胞，筛选稳定分泌目标单一抗体的细胞株；最后扩大培养细胞株，收集培养液提取单克隆抗体。  重点拆解两轮筛选差异：第一轮筛选依靠特殊营养培养基，只有同时具备 B 细胞代谢通路、骨髓瘤无限增殖能力的杂交瘤细胞可存活；第二轮筛选将单个杂交瘤细胞单独培养，检测培养液抗体类型，淘汰分泌非目标抗体的杂交瘤克隆，仅保留专一识别抗原的细胞株。  即时辨析提问：只经过第一轮筛选，不做克隆化复筛，能否获得单一特异性单克隆抗体？为什么不能直接单独培养 B 淋巴细胞大量生产抗体？  观看单克隆抗体制备流程示意图，完整抄写 B 细胞、骨髓瘤细胞各自特征、两轮筛选的不同目标，分组口头回答两道辨析提问。  同桌互相区分两轮筛选培养基功能、筛选对象，绘制流程箭头图完整梳理免疫→融合→两次筛选→产抗体全链条。  标记易错点：第一次筛存活杂交瘤，第二次筛分泌单一目标抗体的克隆株。 环节四 模块 3 单克隆抗体优势与三大民生应用（13 分钟）  横向对比传统多克隆抗体、单克隆抗体：传统方法注射抗原后直接提取动物血清，内含数十种识别同一抗原不同位点的混合抗体，纯度低、特异性弱、批次差异大；单克隆抗体仅识别抗原单一特定位点，纯度百分之百、特异性极强、细胞株可无限量产，实验、医疗结果稳定可重复。  讲解三大核心产业应用：第一，临床病原体快速诊断，精准识别病毒、细菌抗原，大幅缩短感染检测窗口期；第二，肿瘤靶向治疗，将化疗药物与单克隆抗体共价偶联，抗体精准结合肿瘤细胞表面抗原，药物定向杀伤癌细胞，减少正常组织药物损伤；第三，居家早孕快速检测。出示早孕试纸检测实物对比图 阳性、阴性、怀孕对照条带直观展示，依靠抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体实现尿液微量抗原可视化检测。  拓展探究・活动 2-2 收集单克隆抗体应用实例文本，布置课后小组资料收集任务，分类整理诊断、治疗两类临床实例。  递进拓展提问：为什么单克隆抗体可以实现肿瘤靶向给药？居家早孕试纸检测的核心识别物质是什么？大规模生产单克隆抗体相比传统血清提取，有哪些经济、品质双重优势？  观看早孕试纸对比图、单克隆抗体制备流程图，完整抄写三类应用技术原理、单克隆抗体对比优势，分组作答三道拓展提问。  小组交流课后资料收集方案，划分诊断、肿瘤治疗两大资料搜集板块。  记录本课时拓展预习任务，梳理单克隆抗体靶向治疗的医疗价值。 环节五 课堂四层小结 + 分层课后任务（4 分钟）  分层梳理本课时完整知识体系：第一层，动物细胞融合三类诱导手段，灭活病毒动物专属促融原理；第二层，B 细胞、骨髓瘤细胞特征差异，杂交瘤细胞双重优势；第三层，单克隆抗体制备五大流程、两轮筛选不同目标；第四层，单克隆抗体纯度特异性优势，诊断、靶向治疗、早孕检测三大应用。  分层布置课后巩固任务：基础任务绘制细胞融合三类手段、单克隆 / 多克隆抗体对比表格；提升任务完整描述两轮筛选的培养基调控逻辑、筛选淘汰细胞类型；拓展任务小组合作完成探究活动，收集临床单克隆抗体诊疗实例并制作汇报海报。  跟随教师梳理四层知识主线，同桌互相抽查促融手段、两轮筛选、单克隆抗体应用核心知识点，完善全套生物医药笔记。  记录本三层分层课后任务，小组内简单分配资料搜集分工。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托早孕居家检测、肿瘤靶向抗癌药物两大民生医疗应用，让学生认识单克隆抗体细胞工程技术直接降低疾病检测门槛、减轻癌症患者化疗副作用，切实改善全民医疗诊疗条件；国产杂交瘤细胞规模化培育技术减少进口诊断试剂依赖，降低基层医院检测成本；全套细胞融合、免疫小鼠、筛选培养实验要求无菌、精准、细致，培养科研人员严谨规范、求真务实的实验品格；引导学生体会现代动物细胞工程转化为普惠民生医疗产品的重大社会价值，树立依靠生物技术改善全民健康、普惠基层医疗的社会责任。 十、教学反思与修改措施 1 教学反思 本节课依托病毒融合显微图、抗体制备流程图、早孕试纸实物图完成 45 分钟医疗导向授课，多数学生能够记住三类促融手段、杂交瘤双重特征基础概念，但短板突出：第一，学生极易混淆两轮筛选目标，答题时常遗漏复筛筛选单一抗体克隆株；第二，不能清晰表述灭活病毒仅适用于动物细胞融合的结构原理，容易和植物 PEG 融合手段混淆；第三，分析单克隆抗体优势时，只能零散说出纯度高，无法兼顾特异性、可无限量产双重优势；第四，梳理完整制备流程时，容易跳过免疫小鼠前置关键步骤；第五，课堂留给小组对比促融手段、区分两轮筛选的讨论时间不足，学生完整工业流程梳理、变量筛选逻辑推理能力薄弱。 2 修改措施 课前发放细胞融合手段、两轮筛选填空预习单，提前铺垫区分概念；课堂压缩教师读图讲解时长，增加 10 分钟小组对比、流程推演讨论环节；配套两轮筛选区分专项辨析填空题当堂巩固；课后配套制备流程梳理、促融手段对比、抗体应用论述三类专项习题，夯实学生完整工业流程梳理、变量筛选逻辑、民生价值综合论述能力。 学科网（北京）股份有限公司 $