用核心概念构建高三生物学复习课

陶杨娟

摘 要 以抗除草剂转基因大豆的研究过程为教学情景，以基因工程的基本操作步骤为主线，将基因工程与DNA结构、DNA功能、遗传变异、细胞工程等内容有机串联起来，凸显“基因克隆”“重组DNA”“细胞克隆”和“克隆繁殖”等核心概念的构建和学习。

关键词 基因工程 核心概念 复习课

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

在高三复习课中，学生普遍存在这样的问题：虽然学生的基础知识比较扎实全面，但对一些综合性较高的题目，学生就不知道该怎么回答。产生这种现象的原因之一是部分学生习得的生物学知识往往是碎片化的，当他们将基础知识转化为解决实际问题的时候，就会显现出应用能力的欠缺。笔者尝试在高三生物复习课中多次运用核心概念组织教学，不仅可以加深学生对核心概念的理解，也可以帮助学生整合不同概念之间的联系，学习效果较优。下面以基因工程为例，介绍如何以核心概念为中心构建高三生物复习课的有效策略。

“基因工程”专题为浙科版选修3第一章的内容，知识涉及面广而深，既包括DNA结构、功能和遗传变异等必修2重点知识，又包括胚胎工程、细胞工程等选修3的重难点，这些都是高考的重点内容。通过核心概念构建基因工程专题的复习，既能对该专题分散知识点进行重组，又能对重难点知识进行强化整合。

1 找准节点，准确连接

“基因工程”一节涉及到的核心概念比较多，教师可以以基因工程基本操作步骤为主线，找准节点后再进行连接。

教师在设计复习方案时，可以以问题驱动的形式帮助学生回忆知识，即将陈述式的核心概念转换成问题的形式，而这些问题的答案直接指向核心概念。例如，教师先向学生呈现抗除草剂大豆图片及以其为原料制成的大豆油图片，并提出问题：如何使大豆植株具有抗除草剂的特性？对这一个问题，大多数学生会不假思索地将选修3中的基因工程基本操作的5个步骤背下来，教师可组织学生构建基因工程基本操作程序，勾勒出大致框架。当教师追问：“如果对目的基因及其编码的蛋白质相关信息一概不知时，那么如何从矮牵牛基因组中分离出抗除草剂基因？”此问题指向基因文库的建立，其中蕴含了基因克隆的思想。教师继续追问：“挑选出含有重组DNA分子的大豆细胞后，分别接种到各液体培养基中，如何检测和鉴定目的基因是否成功表达？”多数学生设计的方案可行性比较强，将一定浓度的除草剂加入到各培养液中，观察细胞能否存活。此问题指向基因表达的检测，其中涉及到细胞克隆、DNA复制和基因表达的相关内容。教师指导学生对本块内容进行核心概念的初步构建（图1）。

2 深度挖掘，整合扩增

教师从已构建的核心概念图开始，一步步进行扩增，使分支越来越多，层次越来越深，内容越来越丰富，经过加工整理，最终建立起完整的知识体系，有助于学生进一步掌握知识，为拓展思维打下良好基础。教师依然以问题驱动形式引导学生主动构建。

① 生产能抗除草剂的转基因大豆例子中，目的基因、载体、受体细胞分别是什么？学生通过回忆基因工程的基本步骤，便可得出“让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达”的基因工程基本原理，构建重组DNA分子是其核心。此时，教师因势利导，继续追问。

② 目的基因能与载体连接起来的结构基础是什么？目的基因能在受体细胞中表达的原因又是什么？这两个问题引导学生的思维深入到分子水平，分析DNA分子的结构和特点以及DNA分子复制和表达的相关原理和过程，从而领悟到：DNA是生物主要遗传物质、DNA分子化学组成和结构的确立以及遗传信息传递方式的认定是基因工程的理论基础。教师可在此基础上继续提出子问题：磷酸和脱氧核糖交替连接排在DNA双链中的什么位置？碱基处于什么位置？碱基之间的互补关系如何？这一系列问题直接指向基因工程的三类工具——DNA连接酶、限制性核酸内切酶和载体的作用和特点及它们对基因工程的意义，从而对核心概念进行深化。

③ 培育成的抗除草剂大豆植株的每个体细胞中都含有抗除草剂基因吗？部分学生会陷入沉思。教师再追问：“如果取抗除草剂大豆植株的根尖组织进行组织培养，能获得跟亲本几乎完全相同的抗除草剂大豆植株，为什么？”多数学生又会活跃起来回答：“因为植物组织培养属于无性繁殖。”教师再追问“为什么无性繁殖会有这样的特点？”部分学生又会陷入沉思。这样，在教师不断地追问下，学生的思维活动便沿着“无性繁殖→有丝分裂→染色体→DNA→基因→遗传信息”的路径演练，结合问题2对DNA结构知识的深化铺垫，提炼出以下核心概念：DNA是生物遗传的功能单位；基因是控制生物性状的功能单位；生物遗传的实质是遗传信息的传递遗传信息以特定的核苷酸的排列顺序表示遗传信息通过DNA分子复制在亲、子代间进行传递，通过转录和翻译在细胞或个体上得以表达。

④ 筛选含目的基因的受体细胞和鉴定目的基因是否成功表达的常用方法有哪些？前者的筛选方法常用的有抗性基因插入失活选择法、酶切法与凝胶电泳结合法、探针杂交法等。教师向学生呈现DNA凝胶电泳图，用质粒图谱和酶切图解的形式向学生解释DNA凝胶电泳图条带分布的原因，旨在训练学生获取信息的能力和综合分析能力，加深其对DNA结构及特点的理解。后者的鉴定方法常用的有免疫化学检测法和个体水平检测法等，着重强调生物学中的结构决定功能的辩证唯物主义观，实现情感价值观的升华。

⑤ 培育抗除草剂大豆植株的过程中，涉及到哪些生物技术？如果是生产转基因动物呢？参照转基因植物的生产流程图，尝试画出生产转基因动物的流程图；解释“植物组织培养技术可以保持优良品种遗传特性”“动物克隆繁殖需要进行核移植”“基因工程能定向改变生物的遗传性状”的原因。教师对进行评析、归纳并展示后，要求学生通过交流、评析得出转基因动物的生产流程图。该问题能够将学生对基因工程的认识推向分子水平、细胞水平和个体水平，使其认同基因是个体克隆和细胞克隆的分子学基础。

3 知识迁移，综合运用

基因工程的应用涉及到其他多种生物技术，故教师可在此处设置一些真实情境，让学生运用所学的相关知识和技能尝试解答，从而有效地训练和发展学生的综合运用能力。

① 当生产的抗除草剂转基因大豆植株自交，后代是否都具有抗性？

② 将转基因大豆体细胞培养成一植株，可能会发生基因突变吗？

③ 如果该植株发生了染色体数目变异，如何通过实验确认？

上述3个问题，一方面可对核心概念网络的再深化，基因工程过程中发生的有丝分裂和减数分裂与遗传和变异都有着密切的联系，更重要的是训练学生的知识迁移能力和辩证思维能力，如问题3中涉及到“观察根尖细胞有丝分裂实验”内容，旨在让学生学以致用，领悟生物科学的应用价值。

4 归纳总结，提升认识

通过以上复习，学生加深了对基础知识及基本概念的理解和记忆，经历了以核心概念为中心的知识结构的构建过程，实现了知识的迁移和灵活应用。当然这需要教师引导学生从认知渐进的视角去审视生物学知识，进一步归纳、概括，从而形成更加上位的认识，动态生成本单元的知识结构框架，反过来再审视下位的事实和现象，促进知识向能力的转化，解决实际问题。

5 课后实践反思

教师在高三生物复习课中引导学生围绕核心概念的构建，形成有体系、有层次的知识结构框架，需要教师选取典型生物知识，设计有思考价值的问题来引导学生深入思考、积极反思，不断提高学生概括生物知识的水平，体验其中所蕴含的学科思想方法，最终以核心概念及学科观念统领基础知识。这一教学策略或许没有立竿见影的复习效果，但却是提升学生的学习能力、发展思维能力的必要条件，也是加强学生理解和记忆知识的重要方法。长此以往，这一教学模式可以帮助教师从知识的束缚下解放出来，教师不必再为如何使学生记忆大量具体琐碎的知识而绞尽脑汁。但这同时又把教师推上一个要求更高的平台，那就是实施该教学模式要求教师有较高的生物学专业素养和正确的生物学基本观念，否则引导学生之类就无从谈起。因此以核心概念为中心的知识体系建构教学在对教师提出更高专业要求的同时也促进了教师专业素养的提高，有利于教师向专家型、学者型方向发展。

参考文献：

周然，苏明学，刘爽.“基因工程的基本操作程序”的教学组织[J].生物学通报，2013，48（9）：25-28.