高中生物學(xué)選修3《現(xiàn)代生物科技專題》模塊的教學(xué)探索

鐘 琪 洪秀娟

(安徽省淮南第二中學(xué) 232000)

人教版高中生物學(xué)選修3《現(xiàn)代生物科技專題》模塊以專題形式介紹了現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)一些重要領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。由于本模塊涉及的領(lǐng)域研究進(jìn)展迅速，知識(shí)內(nèi)容的充實(shí)和更新快，給教師的備課和教學(xué)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。由于選修3模塊與必修模塊知識(shí)體系和內(nèi)容呈現(xiàn)方式上的差異，如何有效確定教學(xué)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是教師在備課和教學(xué)中需要思考的核心問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)該模塊的部分概念教學(xué)進(jìn)行了探索。

1 2009—2015年全國(guó)高考課標(biāo)卷試題要素分析

從2009年開(kāi)始全國(guó)高考課標(biāo)卷中出現(xiàn)了《現(xiàn)代生物科技專題》內(nèi)容，通過(guò)對(duì)高考試題的研究，可以幫助教師把握教學(xué)的方向。每一個(gè)試題都包括測(cè)量目標(biāo)、問(wèn)題情境、設(shè)問(wèn)這三個(gè)構(gòu)成要素。試題通過(guò)設(shè)問(wèn)以引導(dǎo)要素使考生做出所要求的應(yīng)答。“是何(是什么)”問(wèn)題的答案中含有事實(shí)性；“為何(為什么)”問(wèn)題是要求說(shuō)明理由、意義；“如何(怎么樣)”問(wèn)題要求說(shuō)明用怎么樣的方法、途徑，或者處于什么樣的狀態(tài)；“若何(假如是…，又會(huì)怎樣)”問(wèn)題是當(dāng)情境條件發(fā)生變化時(shí)，又會(huì)怎么樣。這四類問(wèn)題的難度逐級(jí)遞增。

表1 2009—2012年全國(guó)高考課標(biāo)卷要素分析

表2 2013—2015年全國(guó)高考課標(biāo)卷要素分析

從歷年高考課標(biāo)卷試題分析(表1、2)可以看出，考查內(nèi)容相對(duì)集中，主要考查基因工程、細(xì)胞工程、胚胎工程，考點(diǎn)涵蓋了各項(xiàng)工程的基本原理、操作步驟、生產(chǎn)應(yīng)用等，并與必修進(jìn)行適當(dāng)綜合。能力要求方面主要考查學(xué)生是否能說(shuō)出所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，以及知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。問(wèn)題設(shè)置較為簡(jiǎn)單，“是何”類型的問(wèn)題占主導(dǎo)，考查難度總體偏低。從高考試題的考查特點(diǎn)不難看出，基本概念和原理是選修3模塊教學(xué)的核心目標(biāo)。

2 關(guān)于現(xiàn)代生物科技專題概念教學(xué)的實(shí)踐探索

2.1 把握好廣度和深度的關(guān)系，服務(wù)于基本概念和原理的教學(xué) 以“目的基因獲取”為例，針對(duì)目的基因的獲取，學(xué)生的疑問(wèn)主要有以下三方面：

問(wèn)題1：在學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)上會(huì)疑惑目的基因的獲取應(yīng)該很簡(jiǎn)單，只需用限制酶切割即可。為什么要?jiǎng)?chuàng)造基因文庫(kù)？

突破方法：用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，人的細(xì)胞全部DNA共有30億對(duì)堿基，含3萬(wàn)多個(gè)基因，如何在如此眾多的DNA中找到編碼胰島素基因的DNA片段呢？通過(guò)類比法引導(dǎo)學(xué)生提出解決辦法。這如同要從一堆書(shū)中尋找一本書(shū)，先給所有的書(shū)分門別類擺放好，甚至建立一個(gè)圖書(shū)館，然后通過(guò)圖書(shū)館的檢索表找到所要的書(shū)?！盎虻膱D書(shū)館”稱作基因文庫(kù)。怎樣建立這座基因的圖書(shū)館呢？補(bǔ)充介紹直接分離法建立基因組文庫(kù)。通過(guò)構(gòu)建基因文庫(kù)不僅可以將目的基因儲(chǔ)存在受體菌群中，而且可以使目的基因隨受體菌的繁殖而大量擴(kuò)增。

問(wèn)題2：怎樣從基因文庫(kù)中得到所需的目的基因？

突破方法：“簡(jiǎn)單地說(shuō)就是根據(jù)目的基因的有關(guān)信息，例如，根據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA，以及基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來(lái)獲取目的基因”。這些都是教材中的內(nèi)容，需要挖掘，列舉實(shí)例幫助學(xué)生理解這種方法?？梢院?jiǎn)要介紹核酸雜交法的一般過(guò)程，尤其是探針的介紹，目的是幫助學(xué)生理解“根據(jù)基因的核苷酸序列就可以找到目的基因”。

其實(shí)從文庫(kù)中獲取目的基因的方法的確有很多，操作也遠(yuǎn)非那么簡(jiǎn)單。教學(xué)的目的不是為了讓學(xué)生去記住這些操作細(xì)節(jié)，而是立足于基本概念和原理的理解。

問(wèn)題3： PCR技術(shù)在基因工程的操作中到底有什么作用呢？為什么“利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因”又說(shuō)“PCR技術(shù)也可以獲取目的基因”呢？

突破方法：這些問(wèn)題困惑的原因，是對(duì)“獲取目的基因方法”的不理解，可以通過(guò)思維導(dǎo)圖的形式(圖1)幫助學(xué)生建構(gòu)概念原理，厘清技術(shù)和概念原理的關(guān)系。

其實(shí)從基因文庫(kù)中獲取目的基因時(shí)、目的基因后，為了提高基因的濃度，往往也需要使用PCR，所以“利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因”“PCR技術(shù)也可以獲取目的基因”。

圖1 思維導(dǎo)圖

由此可見(jiàn)，生物技術(shù)的教學(xué)，同樣要重視基本概念和原理的教學(xué)，通過(guò)恰當(dāng)補(bǔ)充和挖掘，增加廣度和深度，創(chuàng)設(shè)合理情景，目的不是為了增加記憶，而是立足于概念的理解，服務(wù)于概念探究，發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)。

2.2 把握好概念的學(xué)習(xí)和技術(shù)創(chuàng)新間的關(guān)系 以動(dòng)物核移植技術(shù)的概念教學(xué)為例，動(dòng)物核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。而教材在介紹核移植過(guò)程時(shí)，被移植的并非供體的細(xì)胞核而是整個(gè)供體細(xì)胞。為什么會(huì)這樣呢，學(xué)生自然會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)。其實(shí)體細(xì)胞核移植技術(shù)最初是用微型玻璃吸管將供體細(xì)胞的細(xì)胞核吸出，再注人去核卵母細(xì)胞內(nèi)，這也是“核移植”這一名詞的來(lái)源。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)明了另一種方法，即直接將供體細(xì)胞注人去核卵母細(xì)胞透明帶內(nèi)，然后用病毒介導(dǎo)或者電脈沖等方式使兩個(gè)細(xì)胞融合。這種方法操作簡(jiǎn)便，對(duì)卵母細(xì)胞損傷較小，較為常用。

這也充分說(shuō)明，生物技術(shù)在實(shí)踐中不斷得到創(chuàng)新，但是核移植的本質(zhì)并沒(méi)有改變，使用供體細(xì)胞的目的還是為了提供細(xì)胞核，不能因此就說(shuō)明教材中的概念有錯(cuò)誤。在實(shí)際教學(xué)中往往有學(xué)生會(huì)據(jù)此提出新的疑問(wèn)，供體細(xì)胞質(zhì)中的基因是否會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響呢？這就可以讓學(xué)生根據(jù)自己的思考，查閱資料解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣。

對(duì)于這樣的技術(shù)細(xì)節(jié)，只要幫助學(xué)生理解了基本概念和原理，教學(xué)目標(biāo)也就達(dá)成了。

2.3 把握好必修和選修知識(shí)內(nèi)在的聯(lián)系 聯(lián)系胚胎工程中的部分概念教學(xué)，在必修內(nèi)容中一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)連續(xù)的兩次分裂形成一個(gè)卵細(xì)胞和三個(gè)極體，而在選修3模塊中，判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志是“當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體”，為什么會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果呢？在人類及很多哺乳動(dòng)物中第一極體往往不再進(jìn)行分裂，只有少數(shù)哺乳動(dòng)物的第一極體會(huì)分裂。所以在實(shí)踐操作中，卵子受精往往只能看到兩個(gè)極體。其實(shí)，選修3中卵子的發(fā)生過(guò)程，可以看成是必修教材中減數(shù)分裂概念的外延。在教學(xué)中，教師可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生思考為什么很多生物的第一極體不再分裂？從而加深對(duì)于減數(shù)分裂概念的理解。必修是選修的基礎(chǔ)，而選修的學(xué)習(xí)又可以加深學(xué)生對(duì)于必修部分知識(shí)的理解。