問題教學(xué)法在“基因工程的基本操作程序”教學(xué)中的應(yīng)用

肖安慶

(廣東省深圳市鹽田高級(jí)中學(xué) 518083)

問題教學(xué)法最早出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育，它通過呈現(xiàn)問題，讓學(xué)生在探索解決問題的思維活動(dòng)中，提升學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。筆者在人教版高中生物學(xué)教材選修3“基因工程的基本操作程序”的教學(xué)中，利用問題教學(xué)法，取到了較好的教學(xué)效果。

1 精心設(shè)計(jì)情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題

通過精心設(shè)計(jì)情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，能使學(xué)生的求知欲由潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)入活躍狀態(tài)，有力調(diào)動(dòng)了學(xué)生思維的積極性，有利于預(yù)定教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。“基因工程的基本操作程序”一節(jié)，重點(diǎn)是對(duì)基因工程四個(gè)操作步驟的理解與掌握。在設(shè)計(jì)教學(xué)情境時(shí)，教師利用必修2“基因工程及其應(yīng)用”中“人工合成胰島素”的實(shí)例，進(jìn)而提問：每100 kg胰腺只能提取4～5 g胰島素，如何利用胰島素基因?qū)氪竽c桿菌成功表達(dá)？讓學(xué)生帶著疑問，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)提出問題。教師可將學(xué)生的問題一個(gè)個(gè)整理出來，基本構(gòu)成本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)框架。根據(jù)學(xué)生提出的問題，師生進(jìn)入共同探討環(huán)節(jié)。

2 師生共同探討，激發(fā)學(xué)生解決問題

通過師生共同探討，激發(fā)學(xué)生解決問題，充分體現(xiàn)教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主動(dòng)性。通過鼓勵(lì)學(xué)生思考、查找資料，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

針對(duì)學(xué)生關(guān)于PCR技術(shù)操作的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生將PCR技術(shù)與生物體內(nèi)DNA復(fù)制的過程加以聯(lián)系，復(fù)習(xí)DNA復(fù)制，之后課件展示PCR技術(shù)動(dòng)畫流程；關(guān)于什么是基因文庫的問題，如果直接給出概念，學(xué)生很難理解，教師可以引導(dǎo)學(xué)生把“基因文庫”與“基因庫”作比較，加深學(xué)生對(duì)核心概念的理解。此外，教師可以從限制酶與DNA連接酶的作用引導(dǎo)，讓學(xué)生思考切割人DNA與質(zhì)粒使用同一種限制酶的意圖；從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和培養(yǎng)條件入手討論，之后小組展示，解答學(xué)生提出的問題。例如，用氯化鈣處理細(xì)菌細(xì)胞可以增大細(xì)胞壁通透性，用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法處理植物細(xì)胞可以使外源基因組合到受體細(xì)胞的DNA并長久保存與遺傳，用顯微注射技術(shù)處理動(dòng)物細(xì)胞操作簡(jiǎn)單可行。

3 注重前后聯(lián)系，關(guān)注學(xué)生提出新問題

在“構(gòu)建基因表達(dá)載體”這一操作過程中，對(duì)于目的基因和質(zhì)粒用同一種限制酶以獲得相同的黏性末端，針對(duì)學(xué)生“一定要用同一種限制酶嗎？”的問題，教師可寫出兩種能切出相同黏性末端的限制酶，讓學(xué)生觀察后得出：不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，也能得到相同的黏性末端，進(jìn)而也能互補(bǔ)配對(duì)。此外，學(xué)生還可能提出以下問題：一種限制酶只能識(shí)別一種堿基序列嗎？一種特定的堿基序列只能被一種限制酶識(shí)別嗎？DNA分子中只有一個(gè)限制酶切位點(diǎn)嗎？對(duì)此，教師利用前后聯(lián)系因勢(shì)利導(dǎo)，共同解決問題，更好地促進(jìn)學(xué)生掌握有關(guān)限制酶的知識(shí)。

圖1 工程菌的構(gòu)建

基因工程的四個(gè)步驟中，“將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞”是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。教師在分析將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)生產(chǎn)生長激素過程中(圖1)，學(xué)生提出的新問題：只要含有質(zhì)粒的受體細(xì)胞就可以達(dá)到生產(chǎn)生長激素的目的，為什么要選用破壞了抗四環(huán)素基因的質(zhì)粒？可從質(zhì)粒導(dǎo)入受體菌的過程引導(dǎo)學(xué)生思考。導(dǎo)入的結(jié)果有三種：一種是沒有導(dǎo)入質(zhì)粒也沒有導(dǎo)入目的基因的細(xì)菌B，既不能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長，也不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長；另一種是導(dǎo)入普通質(zhì)粒但沒有導(dǎo)入目的基因的細(xì)菌B，既能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長，也能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長；第三種是導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)菌B，因四環(huán)素抗性基因被破壞，不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長，只能在氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長。根據(jù)以上分析，只有導(dǎo)入重組質(zhì)粒，才能更好地篩選出含有目的基因的細(xì)菌B。