問題教學法在“基因工程的基本操作程序”教學中的應用

肖安慶

(廣東省深圳市鹽田高級中學 518083)

問題教學法最早出現在20世紀50年代的醫學教育，它通過呈現問題，讓學生在探索解決問題的思維活動中，提升學生解決問題的能力，培養創新精神和創造能力。筆者在人教版高中生物學教材選修3“基因工程的基本操作程序”的教學中，利用問題教學法，取到了較好的教學效果。

1 精心設計情境，引導學生提出問題

通過精心設計情境，引導學生提出問題，能使學生的求知欲由潛伏狀態轉入活躍狀態，有力調動了學生思維的積極性，有利于預定教學目標的達成。“基因工程的基本操作程序”一節，重點是對基因工程四個操作步驟的理解與掌握。在設計教學情境時，教師利用必修2“基因工程及其應用”中“人工合成胰島素”的實例，進而提問：每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰島素，如何利用胰島素基因導入大腸桿菌成功表達？讓學生帶著疑問，進行自主學習，主動提出問題。教師可將學生的問題一個個整理出來，基本構成本節內容的知識框架。根據學生提出的問題，師生進入共同探討環節。

2 師生共同探討，激發學生解決問題

通過師生共同探討，激發學生解決問題，充分體現教師的引導作用和學生的主動性。通過鼓勵學生思考、查找資料，培養學生發現問題、解決問題的能力。

針對學生關于PCR技術操作的問題，教師引導學生將PCR技術與生物體內DNA復制的過程加以聯系，復習DNA復制，之后課件展示PCR技術動畫流程；關于什么是基因文庫的問題，如果直接給出概念，學生很難理解，教師可以引導學生把“基因文庫”與“基因庫”作比較，加深學生對核心概念的理解。此外，教師可以從限制酶與DNA連接酶的作用引導，讓學生思考切割人DNA與質粒使用同一種限制酶的意圖；從細胞的結構、功能和培養條件入手討論，之后小組展示，解答學生提出的問題。例如，用氯化鈣處理細菌細胞可以增大細胞壁通透性，用農桿菌轉化法處理植物細胞可以使外源基因組合到受體細胞的DNA并長久保存與遺傳，用顯微注射技術處理動物細胞操作簡單可行。

3 注重前后聯系，關注學生提出新問題

在“構建基因表達載體”這一操作過程中，對于目的基因和質粒用同一種限制酶以獲得相同的黏性末端，針對學生“一定要用同一種限制酶嗎？”的問題，教師可寫出兩種能切出相同黏性末端的限制酶，讓學生觀察后得出：不同的限制酶切割目的基因和質粒，也能得到相同的黏性末端，進而也能互補配對。此外，學生還可能提出以下問題：一種限制酶只能識別一種堿基序列嗎？一種特定的堿基序列只能被一種限制酶識別嗎？DNA分子中只有一個限制酶切位點嗎？對此，教師利用前后聯系因勢利導，共同解決問題，更好地促進學生掌握有關限制酶的知識。

圖1 工程菌的構建

基因工程的四個步驟中，“將重組DNA分子導入受體細胞”是重點，也是難點。教師在分析將人的生長激素基因導入細菌B細胞內生產生長激素過程中(圖1)，學生提出的新問題：只要含有質粒的受體細胞就可以達到生產生長激素的目的，為什么要選用破壞了抗四環素基因的質粒？可從質粒導入受體菌的過程引導學生思考。導入的結果有三種：一種是沒有導入質粒也沒有導入目的基因的細菌B，既不能在含有氨芐青霉素的培養基中生長，也不能在含有四環素的培養基中生長；另一種是導入普通質粒但沒有導入目的基因的細菌B，既能在含有氨芐青霉素的培養基中生長，也能在含有四環素的培養基中生長；第三種是導入重組質粒的細菌B，因四環素抗性基因被破壞，不能在含有四環素的培養基中生長，只能在氨芐青霉素的培養基中生長。根據以上分析，只有導入重組質粒，才能更好地篩選出含有目的基因的細菌B。