淺談在“基因工程”教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

陳莉 馮永康

摘 要 通過(guò)對(duì)“基因工程‘三維目標(biāo)的解讀及教學(xué)現(xiàn)狀的簡(jiǎn)要分析，對(duì)在生物學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力等方面，提出了相應(yīng)的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞 基因工程 教學(xué)策略 能力培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

下面通過(guò)對(duì)“基因工程”教學(xué)現(xiàn)狀的簡(jiǎn)要分析，談?wù)劷處熢诟咧猩锝虒W(xué)中應(yīng)該采取的基本教學(xué)策略。

1 課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)“基因工程”的三維目標(biāo)解讀

在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)“基因工程”的教學(xué)內(nèi)容，究其課程的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，主要包括：簡(jiǎn)述基因工程的誕生;簡(jiǎn)述基因工程的原理及技術(shù);舉例說(shuō)出基因工程的應(yīng)用;關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性;調(diào)查基因工程產(chǎn)品在社會(huì)中的應(yīng)用情況，討論轉(zhuǎn)基因生物的利與弊等。

該部分內(nèi)容從知識(shí)目標(biāo)上看，屬于“了解”水平;從情感目標(biāo)上看，屬于經(jīng)歷和反應(yīng)水平。初看似乎要求的層次不高，且看不出能力目標(biāo)的要求。但仔細(xì)挖掘“基因工程”及相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，就不難發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含著比較豐富的能力目標(biāo)要求。例如，在簡(jiǎn)述基因工程操作的步驟中，需要用到的“微生物培養(yǎng)”、“植物組織培養(yǎng)”等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，就涉及到“嘗試”等操作水平和“運(yùn)用、進(jìn)行、測(cè)定”等獨(dú)立操作水平的能力目標(biāo)要求。

在以《標(biāo)準(zhǔn)》為綱要編寫(xiě)的人教版高中生物教科書(shū)中，關(guān)于“基因工程”及其相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容主要見(jiàn)于：必修二《遺傳與進(jìn)化》第六章第二節(jié)“基因工程及其應(yīng)用”和選修三《現(xiàn)代生物科技專題》專題1“基因工程”等部分。從這些內(nèi)容上看，雖然篇幅并不多，但從全面落實(shí)課程目標(biāo)出發(fā)，教師要組織好探究性學(xué)習(xí)，以及落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系的教育;從考試大綱框定的4項(xiàng)能力要求的考查上，涵蓋的知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)卻非常豐富，教師在教學(xué)中應(yīng)高度重視。

2 目前高中生物教學(xué)中存在的問(wèn)題簡(jiǎn)析

“基因工程”的學(xué)習(xí)內(nèi)容在高中生物課中所占課時(shí)較少，教科書(shū)呈現(xiàn)的內(nèi)容文字簡(jiǎn)要，配套的插圖又相對(duì)抽象，加之學(xué)生的認(rèn)知層次處于提升階段，由此使教學(xué)難度增大，教師在教學(xué)中不易把握尺度。更何況受時(shí)下應(yīng)試教育之風(fēng)的影響，不管是新課教學(xué)，還是復(fù)習(xí)教學(xué)，教師對(duì)考點(diǎn)較少的內(nèi)容普遍存在著輕描淡寫(xiě)的現(xiàn)象。其結(jié)果是，應(yīng)該完成的課程目標(biāo)不能真正落實(shí)，學(xué)生的知識(shí)掌握和能力訓(xùn)練也不能準(zhǔn)確到位，從而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)高考試題的求解得分率并不高。

筆者通過(guò)對(duì)近五年全國(guó)卷、京津卷、川渝卷等多套高考試題的簡(jiǎn)要分析后發(fā)現(xiàn)，關(guān)于“基因工程”的考題大多以填空題的形式出現(xiàn)，考查的內(nèi)容不多，究其分值所占比例都不超過(guò)10%;究其考題難度多屬于容易題，或最多達(dá)到中等難度;究其能力要求，多側(cè)重理解能力的考查。

就“基因工程”的考點(diǎn)來(lái)說(shuō)，試題的命制者常常結(jié)合“孟德?tīng)栠z傳定律”“減數(shù)分裂”“基因的表達(dá)”等主干內(nèi)容的遺傳考點(diǎn)，通過(guò)選取新的情境材料，進(jìn)行巧妙的穿插設(shè)問(wèn)，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(gòu)知識(shí)體系和分析解決問(wèn)題的能力。

基于上述分析，在高中生物有關(guān)“基因工程”內(nèi)容的教學(xué)中，教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生認(rèn)知能力、思維能力等的培養(yǎng)，有著十分重要的意義。

3 基于課程標(biāo)準(zhǔn)的常態(tài)教學(xué)應(yīng)該采取的策略

依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》提出的四項(xiàng)課程理念和三維課程目標(biāo)，不論是新課內(nèi)容的學(xué)習(xí)，還是復(fù)習(xí)課的教學(xué)，教師都應(yīng)該著眼于學(xué)生終生發(fā)展的需要，特別是應(yīng)對(duì)高考內(nèi)容的復(fù)習(xí)教學(xué)，應(yīng)該按照《考試大綱》框定的考試范圍與突顯的能力要求，對(duì)“基因工程”的知識(shí)要點(diǎn)，通過(guò)有序的簡(jiǎn)要重組，從以下幾個(gè)方面來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，從而可收到比較明顯的成效。

3.1 注重知識(shí)的前后聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的理解能力

在“基因工程”部分的教學(xué)中，教師可通過(guò)聯(lián)系前后所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生溫故知新，學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，提升對(duì)問(wèn)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(shí)點(diǎn)。其中的“工具酶”，又幾乎是歷年試題都要涉及到的內(nèi)容。在新課學(xué)習(xí)乃至高考的復(fù)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生很容易將涉及到DNA結(jié)構(gòu)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(xué)生會(huì)對(duì)進(jìn)一步理解基因工程的操作步驟，帶來(lái)一些新的困惑。在教學(xué)中，教師有必要帶領(lǐng)學(xué)生理順以下知識(shí)脈絡(luò)。

教師首先可引導(dǎo)學(xué)生逐步回憶：① DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);② DNA復(fù)制的過(guò)程中，涉及到解旋酶、DNA聚合酶的作用;③ DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA時(shí)，涉及到RNA聚合酶的作用……

再進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)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(xué)反應(yīng)的類(lèi)型、酶發(fā)生作用的部位等方面進(jìn)行比較，從而使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)酶專一性的理解。

在認(rèn)識(shí)限制酶、DNA連接酶的作用部位時(shí)，教師還可充分利用學(xué)生對(duì)《必修二·遺傳與進(jìn)化》第六章圖6-4的認(rèn)識(shí)，要求學(xué)生在圖中標(biāo)注出相應(yīng)酶的作用部位。最后輔以跟蹤練習(xí)，檢測(cè)學(xué)生對(duì)上述幾種酶的區(qū)分與認(rèn)知情況。

3.2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力

例如，《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》的“基因工程”專題學(xué)習(xí)中，“將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞”就涉及到前面學(xué)過(guò)的“植物組織培養(yǎng)”等實(shí)驗(yàn)技術(shù)。“植物組織培養(yǎng)”在《必修1·分子與細(xì)胞》的“細(xì)胞的分化”中首次提出。在《必修2·遺傳與進(jìn)化》的“單倍體育種”部分，所談到的“花藥離體培養(yǎng)”也屬于該項(xiàng)技術(shù)。只有在《選修1·生物技術(shù)與實(shí)踐》專題3“植物的組織培養(yǎng)技術(shù)”的學(xué)習(xí)中，才真正涉及到實(shí)驗(yàn)與探究過(guò)程的認(rèn)識(shí)與具體操作。

在《選修3·現(xiàn)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(shí)，提出“目的基因的受體細(xì)胞需要培養(yǎng)”，涉及到前面所學(xué)的“植物組織培養(yǎng)”“微生物培養(yǎng)”等實(shí)驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用。在教學(xué)時(shí)，教師有必要引導(dǎo)學(xué)生恰當(dāng)?shù)芈?lián)系前后知識(shí)，使學(xué)生清楚地理解操作步驟的真正內(nèi)涵。又如學(xué)習(xí)“目的基因的檢測(cè)與鑒定”步驟，對(duì)于目的基因表達(dá)出的性狀之檢測(cè)與鑒定，教師也可引導(dǎo)學(xué)生再次設(shè)計(jì)個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定實(shí)驗(yàn)（如轉(zhuǎn)基因抗病植株可采用抗病的接種實(shí)驗(yàn)），以確定目的基因是否表達(dá)。

因此，不管是新知識(shí)的學(xué)習(xí)還是高考復(fù)習(xí)中，教師都可以采用創(chuàng)設(shè)不同的實(shí)驗(yàn)情境，檢驗(yàn)學(xué)生是否已經(jīng)熟悉、理解并能靈活運(yùn)用所學(xué)到的相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。這樣突出探究性的學(xué)習(xí)過(guò)程，還有利于學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)的知識(shí)體系（包括概念圖構(gòu)建）。

3.3 圖文結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力

在《必修2·遺傳與進(jìn)化》第六章的“基因工程及其應(yīng)用”中談到基因工程操作的基本步驟時(shí)，教材只有一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖（圖6-6）;在《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》專題1“基因工程操作的基本程序”一節(jié)中，教材則除了有一個(gè)文字流程圖（圖1-6）外，還有配圖1-11、1-14等多個(gè)插圖。要幫助學(xué)生對(duì)這一抽象難懂的學(xué)習(xí)內(nèi)容有一個(gè)較為清楚的理解，很顯然，教科書(shū)插圖中蘊(yùn)含信息的提取與圖文結(jié)合的分析就是教學(xué)中最為重要的一環(huán)。

若教師細(xì)心審視上述教科書(shū)中的插圖，尤其是《遺傳與進(jìn)化》第六章圖6-6，可發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)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(lǐng)學(xué)生一步步去讀懂插圖，從中提取出有關(guān)的具體學(xué)習(xí)信息，從而理解“基因工程”操作的四個(gè)步驟。

例如，針對(duì)《遺傳與進(jìn)化》第六章圖6-6中“用限制酶切斷DNA”這一步驟，教師可通過(guò)對(duì)圖中示意的“運(yùn)載體”和“目的基因”及兩者關(guān)系，試作簡(jiǎn)析：這里的“DNA”，指的是“目的基因”和“相應(yīng)運(yùn)載體片段（質(zhì)粒DNA）”;這里用到的“限制酶”是同一種限制酶。同時(shí)提醒學(xué)生在圖中恰當(dāng)位置，做出清楚的補(bǔ)注，即在圖中“用限制酶切斷DNA”處，寫(xiě)出“用同種限制酶切斷目的基因和運(yùn)載體”。這樣的識(shí)圖與剖析可有效地化解圖示基因工程操作步驟中的一個(gè)認(rèn)知難點(diǎn)，也有助于學(xué)生理解《選修3·現(xiàn)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(rèn)識(shí)基因工程操作的運(yùn)載工具——運(yùn)載體時(shí)，教師可提出以下問(wèn)題：為什么常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒？質(zhì)粒為什么能做運(yùn)載體？作為運(yùn)載體應(yīng)該具備什么條件？……教師通過(guò)一系列問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生在《遺傳與進(jìn)化》第六章圖6-5的細(xì)讀中，挖掘出隱含的知識(shí)點(diǎn)，如：質(zhì)粒基因和擬核基因的比較;發(fā)現(xiàn)質(zhì)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(biāo)記基因又恰巧是質(zhì)粒作為運(yùn)載體的必備條件之一。判斷負(fù)載目的基因的質(zhì)粒（重組質(zhì)粒）是否導(dǎo)入大腸桿菌等受體細(xì)胞，可通過(guò)配制特定的選擇培養(yǎng)基來(lái)進(jìn)行檢測(cè)與篩選。

這種圖文結(jié)合分析的學(xué)習(xí)過(guò)程，將圖像信息轉(zhuǎn)變成文字信息，就是學(xué)生應(yīng)該獲得的一種學(xué)習(xí)能力。這樣的學(xué)習(xí)也是對(duì)學(xué)生思維轉(zhuǎn)化的一個(gè)訓(xùn)練過(guò)程。在遇到有關(guān)“基因工程”圖文結(jié)合的試題時(shí)，學(xué)生就比較容易破解。

基因工程及其在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)、生活帶來(lái)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(xué)中，教師除了以“基因工程的原理及技術(shù)”等知識(shí)為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，發(fā)展科學(xué)探究能力，還可讓學(xué)生收集“轉(zhuǎn)基因食品安全性”等資料，開(kāi)展“關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品安全性”等問(wèn)題的討論。教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的生物學(xué)知識(shí)，對(duì)有關(guān)“轉(zhuǎn)基因食品”等的報(bào)道，做出正確判斷，學(xué)會(huì)關(guān)注生活、關(guān)愛(ài)生命。

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