“DNA重組技術(shù)的基本工具”（第1課時）的教學(xué)設(shè)計

羊垂功

摘 要 依據(jù)學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，通過創(chuàng)設(shè)問題串引領(lǐng)學(xué)生思考、討論，從中培養(yǎng)他們分析能力、推理能力、創(chuàng)新能力和批判性思維。

關(guān)鍵詞 DNA重組技術(shù) 基本工具 教學(xué)設(shè)計

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1 教材分析

“DNA重組技術(shù)的基本工具”是人教版高中生物學(xué)教材《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》專題2“基因工程”第一節(jié)內(nèi)容，包括“DNA重組技術(shù)的基本工具”和“重組DNA分子的模擬操作”兩部分內(nèi)容。這部分教材主要依據(jù)學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知需要進(jìn)行編排，即通過“科技探索之路”的學(xué)習(xí)。學(xué)生已經(jīng)明確沒有基礎(chǔ)理論的研究成果，沒有技術(shù)方面的創(chuàng)新發(fā)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(nèi)容比較“高”、比較“新”，學(xué)生接觸得很少，為此教材拓寬、拓深“DNA重組技術(shù)的基本工具”時，主要采用化復(fù)雜為簡約、化抽象為形象的簡約化處理手法，使學(xué)生更容易理解、掌握這部分內(nèi)容。學(xué)生明確、理解“DNA重組技術(shù)的基本工具”后，自然會產(chǎn)生新的認(rèn)知需要：怎樣運用這些工具，構(gòu)建重組DNA分子？最后，教材引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生開展“重組DNA分子操作模擬”活動，滿足學(xué)生認(rèn)知需要的同時為后續(xù)學(xué)習(xí)“基因工程的基本操作程序”奠定基礎(chǔ)。此外，為提升學(xué)生思維容量、強(qiáng)化學(xué)生思維參與力度，教材結(jié)合圖文設(shè)置了相應(yīng)的旁欄思考題，意圖是誘導(dǎo)學(xué)生通過對相關(guān)問題的思考，把學(xué)習(xí)的注意力從簡單的死記硬背切換至分析、批判、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來。本節(jié)內(nèi)容安排2個課時完成，第1課時完成“DNA重組技術(shù)的基本工具”，第2課時完成“重組DNA分子的模擬操作”。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo)

簡述基因工程概念及目的；簡述DNA重組技術(shù)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(biāo)

通過推測限制酶作用機(jī)制、分析與評價質(zhì)粒作用，形成分析能力、推理能力、創(chuàng)新能力與批判性思維。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

認(rèn)同基因工程的誕生、發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。

3 教學(xué)過程

3.1 回顧舊知，學(xué)習(xí)基因工程概念及科技探索之路

教師引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生回顧雜交育種缺點并追問：為克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙應(yīng)采用哪種育種方法？以使學(xué)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(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，使他們意識到基因工程發(fā)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?jīng)]有做不到”。教師要求各小組充分發(fā)揮自身想象力，摭談他們的各種“奇思妙想”。之后，教師再進(jìn)行評價、激勵：“大家某些愿景，我相信隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展、完善以及同學(xué)們將來的不懈努力一定能實現(xiàn)”。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(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生分析、理解題圖寓意：沃森和克里克對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重大發(fā)現(xiàn)和隨后的技術(shù)孕育了基因工程并使其碩果累累，即在復(fù)制的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上所“長”、所“結(jié)”的工程菌、牛、羊、魚、番茄、甜椒、牽牛等代表了基因工程在轉(zhuǎn)基因微生物、轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)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(dǎo)學(xué)生依據(jù)概念，總結(jié)基因工程的目的、操作環(huán)境、操作水平等基礎(chǔ)知識。教師追問：既然沃森和克里克對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重大發(fā)現(xiàn)和隨后的技術(shù)孕育了基因工程，那么基因工程是如何在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物等學(xué)科基礎(chǔ)及相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的？學(xué)生閱讀“科技探索之路”，教師依據(jù)學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，與學(xué)生一起構(gòu)建基因工程的理論基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)等（圖1），以使學(xué)生理解基因工程又稱為DNA重組技術(shù)、DNA拼接技術(shù)的原因；明確沒有基礎(chǔ)理論的研究成果，沒有技術(shù)方面的創(chuàng)新發(fā)明，基因工程就不可能誕生，進(jìn)而使學(xué)生認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)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？