“DNA重組技術的基本工具”（第1課時）的教學設計

羊垂功

摘 要 依據學生原有認知結構，通過創設問題串引領學生思考、討論，從中培養他們分析能力、推理能力、創新能力和批判性思維。

關鍵詞 DNA重組技術 基本工具 教學設計

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 教材分析

“DNA重組技術的基本工具”是人教版高中生物學教材《選修3·現代生物科技專題》專題2“基因工程”第一節內容，包括“DNA重組技術的基本工具”和“重組DNA分子的模擬操作”兩部分內容。這部分教材主要依據學生已有認知結構、認知需要進行編排，即通過“科技探索之路”的學習。學生已經明確沒有基礎理論的研究成果，沒有技術方面的創新發明，基因工程不可能誕生，也不可能迅速崛起即工欲善其事必先利其器。那么基因工程操作時用到的分子工具有哪些？它們分別有什么作用？由于基因工程內容比較“高”、比較“新”，學生接觸得很少，為此教材拓寬、拓深“DNA重組技術的基本工具”時，主要采用化復雜為簡約、化抽象為形象的簡約化處理手法，使學生更容易理解、掌握這部分內容。學生明確、理解“DNA重組技術的基本工具”后，自然會產生新的認知需要：怎樣運用這些工具，構建重組DNA分子？最后，教材引導、啟發學生開展“重組DNA分子操作模擬”活動，滿足學生認知需要的同時為后續學習“基因工程的基本操作程序”奠定基礎。此外，為提升學生思維容量、強化學生思維參與力度，教材結合圖文設置了相應的旁欄思考題，意圖是誘導學生通過對相關問題的思考，把學習的注意力從簡單的死記硬背切換至分析、批判、創新等有利于學生終身發展的能力上來。本節內容安排2個課時完成，第1課時完成“DNA重組技術的基本工具”，第2課時完成“重組DNA分子的模擬操作”。

2 教學目標

2.1 知識目標

簡述基因工程概念及目的；簡述DNA重組技術基本工具特點及作用；說明基因工程載體必須具備的條件。

2.2 能力目標

通過推測限制酶作用機制、分析與評價質粒作用，形成分析能力、推理能力、創新能力與批判性思維。

2.3 情感、態度與價值觀目標

認同基因工程的誕生、發展離不開理論研究和技術創新。

3 教學過程

3.1 回顧舊知，學習基因工程概念及科技探索之路

教師引導、啟發學生回顧雜交育種缺點并追問：為克服遠緣雜交不親和障礙應采用哪種育種方法？以使學生明確基因工程育種在該方面是雜交育種的“升級版”。教師通過多媒體課件展示香蕉魚、蜥蜴牛等圖片，激發學生學習興趣的同時，使他們意識到基因工程發展至今，很多奇思妙想已不再是天方夜譚的神話，即理論上基因工程的理念是“只有想不到沒有做不到”。教師要求各小組充分發揮自身想象力，摭談他們的各種“奇思妙想”。之后，教師再進行評價、激勵：“大家某些愿景，我相信隨著基因工程技術的發展、完善以及同學們將來的不懈努力一定能實現”。教師提出問題：目前基因工程的重要研究成果有哪些？什么是基因工程？教師引導、啟發學生分析、理解題圖寓意：沃森和克里克對DNA雙螺旋結構的重大發現和隨后的技術孕育了基因工程并使其碩果累累，即在復制的DNA雙螺旋結構上所“長”、所“結”的工程菌、牛、羊、魚、番茄、甜椒、牽牛等代表了基因工程在轉基因微生物、轉基因動物和轉基因植物三個重要方面的研究成果。教師引出基因工程概念，并引導學生依據概念，總結基因工程的目的、操作環境、操作水平等基礎知識。教師追問：既然沃森和克里克對DNA雙螺旋結構的重大發現和隨后的技術孕育了基因工程，那么基因工程是如何在生物化學、分子生物學和微生物等學科基礎及相關技術的基礎上發展起來的？學生閱讀“科技探索之路”，教師依據學生原有認知結構，與學生一起構建基因工程的理論基礎、技術基礎等（圖1），以使學生理解基因工程又稱為DNA重組技術、DNA拼接技術的原因；明確沒有基礎理論的研究成果，沒有技術方面的創新發明，基因工程就不可能誕生，進而使學生認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新。教師提出問題：基因工程操作時用到的分子工具有哪些？它們分別有什么特點、作用？基因工程載體必須具備怎樣的條件？