高中生物学选修3《现代生物科技专题》模块的教学探索

钟 琪 洪秀娟

(安徽省淮南第二中学 232000)

人教版高中生物学选修3《现代生物科技专题》模块以专题形式介绍了现代生物科学技术一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景。由于本模块涉及的领域研究进展迅速，知识内容的充实和更新快，给教师的备课和教学带来了很大的挑战。由于选修3模块与必修模块知识体系和内容呈现方式上的差异，如何有效确定教学目标应当是教师在备课和教学中需要思考的核心问题。本文结合实例，对该模块的部分概念教学进行了探索。

1 2009—2015年全国高考课标卷试题要素分析

从2009年开始全国高考课标卷中出现了《现代生物科技专题》内容，通过对高考试题的研究，可以帮助教师把握教学的方向。每一个试题都包括测量目标、问题情境、设问这三个构成要素。试题通过设问以引导要素使考生做出所要求的应答。“是何(是什么)”问题的答案中含有事实性；“为何(为什么)”问题是要求说明理由、意义；“如何(怎么样)”问题要求说明用怎么样的方法、途径，或者处于什么样的状态；“若何(假如是…，又会怎样)”问题是当情境条件发生变化时，又会怎么样。这四类问题的难度逐级递增。

表1 2009—2012年全国高考课标卷要素分析

表2 2013—2015年全国高考课标卷要素分析

从历年高考课标卷试题分析(表1、2)可以看出，考查内容相对集中，主要考查基因工程、细胞工程、胚胎工程，考点涵盖了各项工程的基本原理、操作步骤、生产应用等，并与必修进行适当综合。能力要求方面主要考查学生是否能说出所学知识的要点，以及知识间的内在联系。问题设置较为简单，“是何”类型的问题占主导，考查难度总体偏低。从高考试题的考查特点不难看出，基本概念和原理是选修3模块教学的核心目标。

2 关于现代生物科技专题概念教学的实践探索

2.1 把握好广度和深度的关系，服务于基本概念和原理的教学 以“目的基因获取”为例，针对目的基因的获取，学生的疑问主要有以下三方面：

问题1：在学生已有的知识基础上会疑惑目的基因的获取应该很简单，只需用限制酶切割即可。为什么要创造基因文库？

突破方法：用问题引导学生发现问题，人的细胞全部DNA共有30亿对碱基，含3万多个基因，如何在如此众多的DNA中找到编码胰岛素基因的DNA片段呢？通过类比法引导学生提出解决办法。这如同要从一堆书中寻找一本书，先给所有的书分门别类摆放好，甚至建立一个图书馆，然后通过图书馆的检索表找到所要的书。“基因的图书馆”称作基因文库。怎样建立这座基因的图书馆呢？补充介绍直接分离法建立基因组文库。通过构建基因文库不仅可以将目的基因储存在受体菌群中，而且可以使目的基因随受体菌的繁殖而大量扩增。

问题2：怎样从基因文库中得到所需的目的基因？

突破方法：“简单地说就是根据目的基因的有关信息，例如，根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因”。这些都是教材中的内容，需要挖掘，列举实例帮助学生理解这种方法。可以简要介绍核酸杂交法的一般过程，尤其是探针的介绍，目的是帮助学生理解“根据基因的核苷酸序列就可以找到目的基因”。

其实从文库中获取目的基因的方法的确有很多，操作也远非那么简单。教学的目的不是为了让学生去记住这些操作细节，而是立足于基本概念和原理的理解。

问题3： PCR技术在基因工程的操作中到底有什么作用呢？为什么“利用PCR技术扩增目的基因”又说“PCR技术也可以获取目的基因”呢？

突破方法：这些问题困惑的原因，是对“获取目的基因方法”的不理解，可以通过思维导图的形式(图1)帮助学生建构概念原理，厘清技术和概念原理的关系。

其实从基因文库中获取目的基因时、目的基因后，为了提高基因的浓度，往往也需要使用PCR，所以“利用PCR技术扩增目的基因”“PCR技术也可以获取目的基因”。

图1 思维导图

由此可见，生物技术的教学，同样要重视基本概念和原理的教学，通过恰当补充和挖掘，增加广度和深度，创设合理情景，目的不是为了增加记忆，而是立足于概念的理解，服务于概念探究，发展学生的思维品质。

2.2 把握好概念的学习和技术创新间的关系 以动物核移植技术的概念教学为例，动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。而教材在介绍核移植过程时，被移植的并非供体的细胞核而是整个供体细胞。为什么会这样呢，学生自然会产生疑问。其实体细胞核移植技术最初是用微型玻璃吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注人去核卵母细胞内，这也是“核移植”这一名词的来源。但是，随着科学技术的进步，科学家发明了另一种方法，即直接将供体细胞注人去核卵母细胞透明带内，然后用病毒介导或者电脉冲等方式使两个细胞融合。这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，较为常用。

这也充分说明，生物技术在实践中不断得到创新，但是核移植的本质并没有改变，使用供体细胞的目的还是为了提供细胞核，不能因此就说明教材中的概念有错误。在实际教学中往往有学生会据此提出新的疑问，供体细胞质中的基因是否会对结果产生影响呢？这就可以让学生根据自己的思考，查阅资料解决问题，培养学生的科学兴趣。

对于这样的技术细节，只要帮助学生理解了基本概念和原理，教学目标也就达成了。

2.3 把握好必修和选修知识内在的联系 联系胚胎工程中的部分概念教学，在必修内容中一个初级卵母细胞经过连续的两次分裂形成一个卵细胞和三个极体，而在选修3模块中，判断卵子是否受精的重要标志是“当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体”，为什么会出现不同的结果呢？在人类及很多哺乳动物中第一极体往往不再进行分裂，只有少数哺乳动物的第一极体会分裂。所以在实践操作中，卵子受精往往只能看到两个极体。其实，选修3中卵子的发生过程，可以看成是必修教材中减数分裂概念的外延。在教学中，教师可以尝试引导学生思考为什么很多生物的第一极体不再分裂？从而加深对于减数分裂概念的理解。必修是选修的基础，而选修的学习又可以加深学生对于必修部分知识的理解。