问题教学法在“基因工程的基本操作程序”教学中的应用

肖安庆

(广东省深圳市盐田高级中学 518083)

问题教学法最早出现在20世纪50年代的医学教育，它通过呈现问题，让学生在探索解决问题的思维活动中，提升学生解决问题的能力，培养创新精神和创造能力。笔者在人教版高中生物学教材选修3“基因工程的基本操作程序”的教学中，利用问题教学法，取到了较好的教学效果。

1 精心设计情境，引导学生提出问题

通过精心设计情境，引导学生提出问题，能使学生的求知欲由潜伏状态转入活跃状态，有力调动了学生思维的积极性，有利于预定教学目标的达成。“基因工程的基本操作程序”一节，重点是对基因工程四个操作步骤的理解与掌握。在设计教学情境时，教师利用必修2“基因工程及其应用”中“人工合成胰岛素”的实例，进而提问：每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰岛素，如何利用胰岛素基因导入大肠杆菌成功表达？让学生带着疑问，进行自主学习，主动提出问题。教师可将学生的问题一个个整理出来，基本构成本节内容的知识框架。根据学生提出的问题，师生进入共同探讨环节。

2 师生共同探讨，激发学生解决问题

通过师生共同探讨，激发学生解决问题，充分体现教师的引导作用和学生的主动性。通过鼓励学生思考、查找资料，培养学生发现问题、解决问题的能力。

针对学生关于PCR技术操作的问题，教师引导学生将PCR技术与生物体内DNA复制的过程加以联系，复习DNA复制，之后课件展示PCR技术动画流程；关于什么是基因文库的问题，如果直接给出概念，学生很难理解，教师可以引导学生把“基因文库”与“基因库”作比较，加深学生对核心概念的理解。此外，教师可以从限制酶与DNA连接酶的作用引导，让学生思考切割人DNA与质粒使用同一种限制酶的意图；从细胞的结构、功能和培养条件入手讨论，之后小组展示，解答学生提出的问题。例如，用氯化钙处理细菌细胞可以增大细胞壁通透性，用农杆菌转化法处理植物细胞可以使外源基因组合到受体细胞的DNA并长久保存与遗传，用显微注射技术处理动物细胞操作简单可行。

3 注重前后联系，关注学生提出新问题

在“构建基因表达载体”这一操作过程中，对于目的基因和质粒用同一种限制酶以获得相同的黏性末端，针对学生“一定要用同一种限制酶吗？”的问题，教师可写出两种能切出相同黏性末端的限制酶，让学生观察后得出：不同的限制酶切割目的基因和质粒，也能得到相同的黏性末端，进而也能互补配对。此外，学生还可能提出以下问题：一种限制酶只能识别一种碱基序列吗？一种特定的碱基序列只能被一种限制酶识别吗？DNA分子中只有一个限制酶切位点吗？对此，教师利用前后联系因势利导，共同解决问题，更好地促进学生掌握有关限制酶的知识。

图1 工程菌的构建

基因工程的四个步骤中，“将重组DNA分子导入受体细胞”是重点，也是难点。教师在分析将人的生长激素基因导入细菌B细胞内生产生长激素过程中(图1)，学生提出的新问题：只要含有质粒的受体细胞就可以达到生产生长激素的目的，为什么要选用破坏了抗四环素基因的质粒？可从质粒导入受体菌的过程引导学生思考。导入的结果有三种：一种是没有导入质粒也没有导入目的基因的细菌B，既不能在含有氨苄青霉素的培养基中生长，也不能在含有四环素的培养基中生长；另一种是导入普通质粒但没有导入目的基因的细菌B，既能在含有氨苄青霉素的培养基中生长，也能在含有四环素的培养基中生长；第三种是导入重组质粒的细菌B，因四环素抗性基因被破坏，不能在含有四环素的培养基中生长，只能在氨苄青霉素的培养基中生长。根据以上分析，只有导入重组质粒，才能更好地筛选出含有目的基因的细菌B。