用核心概念構建高三生物復習課

陶楊娟

摘 要 敘述了在新課程改革背景下，教師應關注高考對學生的能力要求，穩步提高學生的學科素養。生物核心概念是學生學習生物的基礎，也是學生科學素養的有機組成部分。并以抗除草劑轉基因大豆的研制過程為教學情景，以基因工程的基本操作步驟為主線，將基因工程與DNA結構、DNA功能、遺傳變異、細胞工程等內容有機串聯起來，凸顯“基因克隆”“重組DNA”“細胞克隆”和“克隆繁殖”等核心概念的構建和學習。

關鍵詞 基因工程 核心概念 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

高三復習課中，學生普遍存在這樣的問題：基礎知識比較扎實全面，但對一些綜合性較高的題目，卻不知道如何解答。產生這種現象的原因之一是部分學生習得的生物學知識是碎片化的，當他們將基礎知識轉化為解決實際問題的時候，就會暴露出欠缺的應用能力。筆者嘗試在高三生物復習課中多次運用核心概念組織教學，不僅可以加深學生對核心概念的理解，也可以幫助學生整合不同概念之間的聯系，學習效果較優。下面以基因工程為例，介紹如何以核心概念為中心構建高三生物復習課的有效策略。

“基因工程”專題為浙科版選修3第一章內容，知識涉及面廣而深，既包括DNA結構、功能和遺傳變異等必修2重點知識，又包括胚胎工程、細胞工程等選修3的重難點。這些都是高考的重點內容。通過核心概念構建基因工程專題的復習，既能達到使學生重組該專題分散知識點，又能起到對重難點知識進行強化整合。

1 找準節點，準確連接

“基因工程”一節涉及到的核心概念比較多，教師可以基因工程基本操作步驟為主線，找準節點后再行連接。

教師在設計復習方案時，可以問題驅動的形式幫助學生回憶知識，即將陳述式的核心概念轉換成問題的形式，而這些問題的答案直接指向核心概念。例如，教師先向學生呈現抗除草劑大豆及以其為原料制成的大豆油圖片，并提出：“如何使大豆植株具有抗除草劑的特性？”這時，大多數學生會不假思索地將選修3中的基因工程基本操作的5個步驟背下來。教師可組織學生構建基因工程基本操作程序，勾勒出大致框架，并追問：“如果對目的基因及其編碼的蛋白質相關信息一概不知時，那么如何從矮牽牛基因組中分離出抗除草劑基因？挑選出含有重組DNA分子的大豆細胞后，分別接種到各液體培養基中，如何檢測和鑒定目的基因是否成功表達？”多數學生設計的方案可行性比較強：將一定濃度的除草劑加入到各培養液中，觀察細胞能否存活。第一個問題指向基因文庫的建立，蘊含了基因克隆的思想。第二個問題指向基因表達的檢測，涉及到細胞克隆、DNA復制和基因表達的相關內容。

然后，教師指導學生對這部分內容進行核心概念的初步構建（圖1）。

2 深度挖掘，整合擴增

教師從已構建的核心概念圖開始，一步步進行擴增，使分支越來越多，層次越來越深，內容越來越豐富，經過學生自己的加工整理，最終自主建立起完整的知識體系，有助于學生進一步掌握知識，為拓展其思維打下良好基礎。教師繼續以問題驅動形式，引導學生主動構建完整的知識體系。

問題1：生產能抗除草劑的轉基因大豆例子中，目的基因、載體、受體細胞分別是什么？

學生通過回憶基因工程的基本步驟，便可得出“讓人們感興趣的基因在宿主細胞中穩定和高效地表達”的基因工程基本原理，并構建重組DNA分子是基因工程的核心。此時，教師因勢利導，繼續追問。

問題2：目的基因能與載體連接起來的結構基礎是什么？目的基因能在受體細胞中表達的原因又是什么？

這兩個問題引導學生的思維深入到分子水平，分析DNA分子的結構和特點以及DNA分子復制和表達的相關原理和過程。學生從而領悟：DNA是生物主要遺傳物質、DNA分子化學組成和結構的確立以及遺傳信息傳遞方式的認定是基因工程的理論基礎。教師可在此基礎上繼續提問：磷酸和脫氧核糖交替連接排在DNA雙鏈中的什么位置？堿基處于什么位置？堿基之間的互補關系是什么？這一系列問題直接指向基因工程的3類工具——DNA連接酶、限制性核酸內切酶和載體的作用和特點及它們對基因工程的意義，從而對核心概念進行深化。

問題3：培育成的抗除草劑大豆植株的每個體細胞中都含有抗除草劑基因嗎？如果取抗除草劑大豆植株的根尖組織進行組織培養，能獲得跟親本幾乎完全相同的抗除草劑大豆植株，為什么？為什么無性繁殖會有這樣的特點……

這樣，在教師不斷的追問下，學生的思維活動便沿著“無性繁殖→有絲分裂→染色體→DNA→基因→遺傳信息”的路徑演練，教師再結合問題2對DNA結構知識的深化鋪墊，提煉出以下核心概念：DNA是生物遺傳的功能單位；基因是控制生物性狀的功能單位；生物遺傳的實質是遺傳信息的傳遞；遺傳信息以特定的核苷酸的排列順序表示；遺傳信息通過DNA分子復制在親、子代間進行傳遞，通過轉錄和翻譯在細胞或個體上得以表達。

問題4：篩選含目的基因的受體細胞和鑒定目的基因是否成功表達的常用方法有哪些？

前者常用的篩選方法有抗性基因插入失活選擇法、酶切與凝膠電泳結合法、探針雜交法等，教師向學生呈現DNA凝膠電泳圖，用質粒圖譜和酶切圖解的形式向學生解釋DNA凝膠電泳圖條帶分布的原因，旨在訓練學生獲取信息和綜合分析能力，加深對DNA結構及特點的理解。后者常用的鑒定方法有免疫化學檢測法和個體水平檢測法等，教師要著重強調生物學中的結構決定功能的辯證唯物主義觀，使學生實現情感價值觀的升華。

問題5：培育抗除草劑大豆植株的過程中，涉及到哪些生物技術？如果是生產轉基因動物呢？參照轉基因植物的生產流程圖，嘗試畫出生產轉基因動物的流程圖；解釋“植物組織培養技術可以保持優良品種遺傳特性”“動物克隆繁殖需要進行核移植”“基因工程能定向改變生物的遺傳性狀”的原因。

教師要求學生通過交流、評析得出轉基因動物的生產流程圖，并給予恰當的評價。該問題能夠將學生對基因工程的認識推向分子水平、細胞水平和個體水平，使其認同基因是個體克隆和細胞克隆的分子學基礎。

3 知識遷移，綜合運用

基因工程的應用涉及到其他多種生物技術，故教師可在此處設置一些真實情境，讓學生運用所學的相關知識和技能嘗試解答，從而有效地訓練和發展學生的綜合運用能力。

問題1：當生產的抗除草劑轉基因大豆植株自交，后代是否都具有抗性？

問題2：將轉基因大豆體細胞培養成一植株，可能會發生基因突變嗎？

問題3：如果該植株發生了染色體數目變異，如何通過實驗確認？

上述3個問題，一方面可對核心概念網絡的再深化，基因工程過程中發生的有絲分裂和減數分裂與遺傳和變異都有著密切的聯系，更重要的是訓練學生的知識遷移能力和辯證思維能力，如問題3中涉及到“觀察根尖細胞有絲分裂實驗”內容，旨在讓學生通過學以致用，領悟生物科學的應用價值。

4 歸納總結，提升認識

通過以上復習，學生加深了對基礎知識及基本概念的理解和記憶，經歷了以核心概念為中心的知識結構的構建過程，實現了知識的遷移和靈活應用。當然這需要教師引導學生從認知漸進的視角去審視生物學知識，進一步歸納、概括，從而使學生形成更加上位的認識，動態生成本單元的知識結構框架，促進學生再審視下位的事實和現象，促進學生實現知識向能力的轉化，解決實際問題。

5 教學反思

高三生物復習課中，教師引導學生圍繞核心概念的構建形成有體系、有層次的的知識結構框架，需要選取典型生物知識，設計有思考價值的問題來引導學生深入思考、積極反思，不斷提高生物知識的概括性水平，使學生體驗其中所蘊含的學科思想方法，最終以核心概念及學科觀念統領基礎知識。這一教學策略或許沒有立竿見影的復習效果，卻是提升學生的學習能力、發展思維能力的必要條件，也是加強學生理解和記憶知識的重要方法。長此以往，這一教學模式可以幫助教師從知識的束縛下解放出來，不必再為如何使學生記憶大量具體瑣碎的知識而絞盡腦汁。但這同時又把教師推上一個要求更高的平臺，那就是實施該教學模式要求教師有較高的生物學專業素養和穩定的生物學基本觀念，否則引導學生之類就無從談起。因此以核心概念為中心的知識體系建構教學在對教師提出更高專業要求的同時也促進了教師專業素養的提高，有利于教師向專家型、學者型方向成長。

參考文獻：

周然，蘇明學，劉爽.“基因工程的基本操作程序”的教學組織[J].生物學通報，2013，48（9）：25-28.