高中生物學選修3《現代生物科技專題》模塊的教學探索

鐘 琪 洪秀娟

(安徽省淮南第二中學 232000)

人教版高中生物學選修3《現代生物科技專題》模塊以專題形式介紹了現代生物科學技術一些重要領域的研究熱點、發展趨勢和應用前景。由于本模塊涉及的領域研究進展迅速，知識內容的充實和更新快，給教師的備課和教學帶來了很大的挑戰。由于選修3模塊與必修模塊知識體系和內容呈現方式上的差異，如何有效確定教學目標應當是教師在備課和教學中需要思考的核心問題。本文結合實例，對該模塊的部分概念教學進行了探索。

1 2009—2015年全國高考課標卷試題要素分析

從2009年開始全國高考課標卷中出現了《現代生物科技專題》內容，通過對高考試題的研究，可以幫助教師把握教學的方向。每一個試題都包括測量目標、問題情境、設問這三個構成要素。試題通過設問以引導要素使考生做出所要求的應答。“是何(是什么)”問題的答案中含有事實性；“為何(為什么)”問題是要求說明理由、意義；“如何(怎么樣)”問題要求說明用怎么樣的方法、途徑，或者處于什么樣的狀態；“若何(假如是…，又會怎樣)”問題是當情境條件發生變化時，又會怎么樣。這四類問題的難度逐級遞增。

表1 2009—2012年全國高考課標卷要素分析

表2 2013—2015年全國高考課標卷要素分析

從歷年高考課標卷試題分析(表1、2)可以看出，考查內容相對集中，主要考查基因工程、細胞工程、胚胎工程，考點涵蓋了各項工程的基本原理、操作步驟、生產應用等，并與必修進行適當綜合。能力要求方面主要考查學生是否能說出所學知識的要點，以及知識間的內在聯系。問題設置較為簡單，“是何”類型的問題占主導，考查難度總體偏低。從高考試題的考查特點不難看出，基本概念和原理是選修3模塊教學的核心目標。

2 關于現代生物科技專題概念教學的實踐探索

2.1 把握好廣度和深度的關系，服務于基本概念和原理的教學 以“目的基因獲取”為例，針對目的基因的獲取，學生的疑問主要有以下三方面：

問題1：在學生已有的知識基礎上會疑惑目的基因的獲取應該很簡單，只需用限制酶切割即可。為什么要創造基因文庫？

突破方法：用問題引導學生發現問題，人的細胞全部DNA共有30億對堿基，含3萬多個基因，如何在如此眾多的DNA中找到編碼胰島素基因的DNA片段呢？通過類比法引導學生提出解決辦法。這如同要從一堆書中尋找一本書，先給所有的書分門別類擺放好，甚至建立一個圖書館，然后通過圖書館的檢索表找到所要的書?！盎虻膱D書館”稱作基因文庫。怎樣建立這座基因的圖書館呢？補充介紹直接分離法建立基因組文庫。通過構建基因文庫不僅可以將目的基因儲存在受體菌群中，而且可以使目的基因隨受體菌的繁殖而大量擴增。

問題2：怎樣從基因文庫中得到所需的目的基因？

突破方法：“簡單地說就是根據目的基因的有關信息，例如，根據基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因轉錄產物mRNA，以及基因的表達產物蛋白質等特性來獲取目的基因”。這些都是教材中的內容，需要挖掘，列舉實例幫助學生理解這種方法?？梢院喴榻B核酸雜交法的一般過程，尤其是探針的介紹，目的是幫助學生理解“根據基因的核苷酸序列就可以找到目的基因”。

其實從文庫中獲取目的基因的方法的確有很多，操作也遠非那么簡單。教學的目的不是為了讓學生去記住這些操作細節，而是立足于基本概念和原理的理解。

問題3： PCR技術在基因工程的操作中到底有什么作用呢？為什么“利用PCR技術擴增目的基因”又說“PCR技術也可以獲取目的基因”呢？

突破方法：這些問題困惑的原因，是對“獲取目的基因方法”的不理解，可以通過思維導圖的形式(圖1)幫助學生建構概念原理，厘清技術和概念原理的關系。

其實從基因文庫中獲取目的基因時、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技術擴增目的基因”“PCR技術也可以獲取目的基因”。

圖1 思維導圖

由此可見，生物技術的教學，同樣要重視基本概念和原理的教學，通過恰當補充和挖掘，增加廣度和深度，創設合理情景，目的不是為了增加記憶，而是立足于概念的理解，服務于概念探究，發展學生的思維品質。

2.2 把握好概念的學習和技術創新間的關系 以動物核移植技術的概念教學為例，動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為動物個體。而教材在介紹核移植過程時，被移植的并非供體的細胞核而是整個供體細胞。為什么會這樣呢，學生自然會產生疑問。其實體細胞核移植技術最初是用微型玻璃吸管將供體細胞的細胞核吸出，再注人去核卵母細胞內，這也是“核移植”這一名詞的來源。但是，隨著科學技術的進步，科學家發明了另一種方法，即直接將供體細胞注人去核卵母細胞透明帶內，然后用病毒介導或者電脈沖等方式使兩個細胞融合。這種方法操作簡便，對卵母細胞損傷較小，較為常用。

這也充分說明，生物技術在實踐中不斷得到創新，但是核移植的本質并沒有改變，使用供體細胞的目的還是為了提供細胞核，不能因此就說明教材中的概念有錯誤。在實際教學中往往有學生會據此提出新的疑問，供體細胞質中的基因是否會對結果產生影響呢？這就可以讓學生根據自己的思考，查閱資料解決問題，培養學生的科學興趣。

對于這樣的技術細節，只要幫助學生理解了基本概念和原理，教學目標也就達成了。

2.3 把握好必修和選修知識內在的聯系 聯系胚胎工程中的部分概念教學，在必修內容中一個初級卵母細胞經過連續的兩次分裂形成一個卵細胞和三個極體，而在選修3模塊中，判斷卵子是否受精的重要標志是“當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體”，為什么會出現不同的結果呢？在人類及很多哺乳動物中第一極體往往不再進行分裂，只有少數哺乳動物的第一極體會分裂。所以在實踐操作中，卵子受精往往只能看到兩個極體。其實，選修3中卵子的發生過程，可以看成是必修教材中減數分裂概念的外延。在教學中，教師可以嘗試引導學生思考為什么很多生物的第一極體不再分裂？從而加深對于減數分裂概念的理解。必修是選修的基礎，而選修的學習又可以加深學生對于必修部分知識的理解。