淺談在“基因工程”教學中培養學生的學習能力

陳莉 馮永康

摘 要 通過對“基因工程‘三維目標的解讀及教學現狀的簡要分析，對在生物學教學中提高學生的生物科學素養和培養學生的學習能力等方面，提出了相應的教學策略。

關鍵詞 基因工程 教學策略 能力培養

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

下面通過對“基因工程”教學現狀的簡要分析，談談教師在高中生物教學中應該采取的基本教學策略。

1 課程標準中有關“基因工程”的三維目標解讀

在《普通高中生物課程標準（實驗）》以下簡稱《標準》中有關“基因工程”的教學內容，究其課程的具體內容標準來說，主要包括：簡述基因工程的誕生;簡述基因工程的原理及技術;舉例說出基因工程的應用;關注轉基因生物和轉基因食品的安全性;調查基因工程產品在社會中的應用情況，討論轉基因生物的利與弊等。

該部分內容從知識目標上看，屬于“了解”水平;從情感目標上看，屬于經歷和反應水平。初看似乎要求的層次不高，且看不出能力目標的要求。但仔細挖掘“基因工程”及相關的學習內容，就不難發現其中蘊含著比較豐富的能力目標要求。例如，在簡述基因工程操作的步驟中，需要用到的“微生物培養”、“植物組織培養”等實驗技術，就涉及到“嘗試”等操作水平和“運用、進行、測定”等獨立操作水平的能力目標要求。

在以《標準》為綱要編寫的人教版高中生物教科書中，關于“基因工程”及其相關的知識內容主要見于：必修二《遺傳與進化》第六章第二節“基因工程及其應用”和選修三《現代生物科技專題》專題1“基因工程”等部分。從這些內容上看，雖然篇幅并不多，但從全面落實課程目標出發，教師要組織好探究性學習，以及落實科學、技術、社會相互關系的教育;從考試大綱框定的4項能力要求的考查上，涵蓋的知識目標與能力目標卻非常豐富，教師在教學中應高度重視。

2 目前高中生物教學中存在的問題簡析

“基因工程”的學習內容在高中生物課中所占課時較少，教科書呈現的內容文字簡要，配套的插圖又相對抽象，加之學生的認知層次處于提升階段，由此使教學難度增大，教師在教學中不易把握尺度。更何況受時下應試教育之風的影響，不管是新課教學，還是復習教學，教師對考點較少的內容普遍存在著輕描淡寫的現象。其結果是，應該完成的課程目標不能真正落實，學生的知識掌握和能力訓練也不能準確到位，從而導致學生對高考試題的求解得分率并不高。

筆者通過對近五年全國卷、京津卷、川渝卷等多套高考試題的簡要分析后發現，關于“基因工程”的考題大多以填空題的形式出現，考查的內容不多，究其分值所占比例都不超過10%;究其考題難度多屬于容易題，或最多達到中等難度;究其能力要求，多側重理解能力的考查。

就“基因工程”的考點來說，試題的命制者常常結合“孟德爾遺傳定律”“減數分裂”“基因的表達”等主干內容的遺傳考點，通過選取新的情境材料，進行巧妙的穿插設問，使試題更加靈活多樣。這樣可以比較全面地考查考生的思維寬度和建構知識體系和分析解決問題的能力。

基于上述分析，在高中生物有關“基因工程”內容的教學中，教師加強對學生認知能力、思維能力等的培養，有著十分重要的意義。

3 基于課程標準的常態教學應該采取的策略

依據《標準》提出的四項課程理念和三維課程目標，不論是新課內容的學習，還是復習課的教學，教師都應該著眼于學生終生發展的需要，特別是應對高考內容的復習教學，應該按照《考試大綱》框定的考試范圍與突顯的能力要求，對“基因工程”的知識要點，通過有序的簡要重組，從以下幾個方面來組織教學內容，從而可收到比較明顯的成效。

3.1 注重知識的前后聯系，培養學生的理解能力

在“基因工程”部分的教學中，教師可通過聯系前后所學知識，使學生溫故知新，學會融會貫通，提升對問題的理解能力。

基因工程操作的最基本工具是高考最常考的知識點。其中的“工具酶”，又幾乎是歷年試題都要涉及到的內容。在新課學習乃至高考的復習過程中，學生很容易將涉及到DNA結構和功能的多種酶，如解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶與限制酶、DNA連接酶等混為一談，分辨不清。由此，學生會對進一步理解基因工程的操作步驟，帶來一些新的困惑。在教學中，教師有必要帶領學生理順以下知識脈絡。

教師首先可引導學生逐步回憶：① DNA分子的結構特點;② DNA復制的過程中，涉及到解旋酶、DNA聚合酶的作用;③ DNA轉錄形成mRNA時，涉及到RNA聚合酶的作用……

再進而引導學生采用列表比較的方式，將解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等幾種酶與“基因工程”中的限制酶、DNA連接酶等工具酶，從催化化學反應的類型、酶發生作用的部位等方面進行比較，從而使學生進一步加深對酶專一性的理解。

在認識限制酶、DNA連接酶的作用部位時，教師還可充分利用學生對《必修二·遺傳與進化》第六章圖6-4的認識，要求學生在圖中標注出相應酶的作用部位。最后輔以跟蹤練習，檢測學生對上述幾種酶的區分與認知情況。

3.2 創設實驗情境，培養學生的實驗與探究能力

例如，《選修3·現代生物科技專題》的“基因工程”專題學習中，“將目的基因導入受體細胞”就涉及到前面學過的“植物組織培養”等實驗技術。“植物組織培養”在《必修1·分子與細胞》的“細胞的分化”中首次提出。在《必修2·遺傳與進化》的“單倍體育種”部分，所談到的“花藥離體培養”也屬于該項技術。只有在《選修1·生物技術與實踐》專題3“植物的組織培養技術”的學習中，才真正涉及到實驗與探究過程的認識與具體操作。

在《選修3·現代生物科技專題》專題1中，談到“基因工程操作的基本程序”時，提出“目的基因的受體細胞需要培養”，涉及到前面所學的“植物組織培養”“微生物培養”等實驗技術的運用。在教學時，教師有必要引導學生恰當地聯系前后知識，使學生清楚地理解操作步驟的真正內涵。又如學習“目的基因的檢測與鑒定”步驟，對于目的基因表達出的性狀之檢測與鑒定，教師也可引導學生再次設計個體生物學水平的鑒定實驗（如轉基因抗病植株可采用抗病的接種實驗），以確定目的基因是否表達。

因此，不管是新知識的學習還是高考復習中，教師都可以采用創設不同的實驗情境，檢驗學生是否已經熟悉、理解并能靈活運用所學到的相關實驗技術。這樣突出探究性的學習過程，還有利于學生自主建構相關的知識體系（包括概念圖構建）。

3.3 圖文結合，培養學生獲取信息的能力

在《必修2·遺傳與進化》第六章的“基因工程及其應用”中談到基因工程操作的基本步驟時，教材只有一個簡單的示意圖（圖6-6）;在《選修3·現代生物科技專題》專題1“基因工程操作的基本程序”一節中，教材則除了有一個文字流程圖（圖1-6）外，還有配圖1-11、1-14等多個插圖。要幫助學生對這一抽象難懂的學習內容有一個較為清楚的理解，很顯然，教科書插圖中蘊含信息的提取與圖文結合的分析就是教學中最為重要的一環。

若教師細心審視上述教科書中的插圖，尤其是《遺傳與進化》第六章圖6-6，可發現其中蘊含了“基因工程”操作四部曲完整豐富的信息。教師有必要帶領學生一步步去讀懂插圖，從中提取出有關的具體學習信息，從而理解“基因工程”操作的四個步驟。

例如，針對《遺傳與進化》第六章圖6-6中“用限制酶切斷DNA”這一步驟，教師可通過對圖中示意的“運載體”和“目的基因”及兩者關系，試作簡析：這里的“DNA”，指的是“目的基因”和“相應運載體片段（質粒DNA）”;這里用到的“限制酶”是同一種限制酶。同時提醒學生在圖中恰當位置，做出清楚的補注，即在圖中“用限制酶切斷DNA”處，寫出“用同種限制酶切斷目的基因和運載體”。這樣的識圖與剖析可有效地化解圖示基因工程操作步驟中的一個認知難點，也有助于學生理解《選修3·現代生物科技專題》專題1中“基因工程操作的基本程序”。

又如，在認識基因工程操作的運載工具——運載體時，教師可提出以下問題：為什么常用的運載體是質粒？質粒為什么能做運載體？作為運載體應該具備什么條件？……教師通過一系列問題引導學生在《遺傳與進化》第六章圖6-5的細讀中，挖掘出隱含的知識點，如：質粒基因和擬核基因的比較;發現質粒上有抗生素抗性基因的存在，而抗生素抗性基因可作為標記基因又恰巧是質粒作為運載體的必備條件之一。判斷負載目的基因的質粒（重組質粒）是否導入大腸桿菌等受體細胞，可通過配制特定的選擇培養基來進行檢測與篩選。

這種圖文結合分析的學習過程，將圖像信息轉變成文字信息，就是學生應該獲得的一種學習能力。這樣的學習也是對學生思維轉化的一個訓練過程。在遇到有關“基因工程”圖文結合的試題時，學生就比較容易破解。

基因工程及其在農業、工業、醫藥等諸多領域的應用，對人類的生產、生活帶來了深刻的改變，也不斷地影響著人們的思想觀念和思維方式。在“基因工程”的教學中，教師除了以“基因工程的原理及技術”等知識為基礎，幫助學生主動建構知識，發展科學探究能力，還可讓學生收集“轉基因食品安全性”等資料，開展“關于轉基因食品安全性”等問題的討論。教師要引導學生運用已學的生物學知識，對有關“轉基因食品”等的報道，做出正確判斷，學會關注生活、關愛生命。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準[S].北京：人民教育出版社，2003

[2] 人民教育出版社生物課程教材研究開發中心，普通高中課程標準實驗教科書：生物必修2·遺傳與進化[M].北京：人民教育出版社，2004.