基因工程專題的“分層”復(fù)習(xí)策略

云南

基因工程專題是考生喜歡但又深感敬畏的專題。原因是基因工程的成果令學(xué)生感到新奇，可基因工程的分子水平操作對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)過(guò)于微觀抽象，且該專題的學(xué)習(xí)又建立在難度較大的遺傳學(xué)理論基礎(chǔ)上?？蔁o(wú)論學(xué)生對(duì)該專題如何看待都改變不了它是選修教材高頻考點(diǎn)的事實(shí)。這事實(shí)來(lái)自對(duì)近幾年高考真題的統(tǒng)計(jì)分析，如表1、表2 所示。

表1 2015—2019 年全國(guó)理綜卷14 份試卷中現(xiàn)代生物科技專題考查的知識(shí)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

表2 2015—2019 年考查基因工程（包括蛋白質(zhì)工程）的情況統(tǒng)計(jì)

綜上所述，基因工程專題是備考師生必須認(rèn)真面對(duì)的專題。那么，在復(fù)習(xí)過(guò)程中如何引導(dǎo)學(xué)生消除畏難感，盡可能多得分呢？筆者采用“分層”教學(xué)的策略來(lái)復(fù)習(xí)，得到了不錯(cuò)的效果。這里的“分層”是指將知識(shí)點(diǎn)細(xì)化后分層處理和對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析后再分層輔導(dǎo)兩方面。

一、知識(shí)的細(xì)化分層處理

進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)前教師將該專題的知識(shí)按思維層次的不同進(jìn)行歸類，分為事實(shí)性知識(shí)和需要邏輯分析的知識(shí)兩類，前者教師少講，學(xué)生多記；后者教師用典型試題引導(dǎo)學(xué)生分析推理，以微專題形式逐個(gè)突破。這樣做既能完成專題知識(shí)“面”上的復(fù)習(xí)，還能針對(duì)專題主干知識(shí)進(jìn)行重點(diǎn)鞏固及拓展，是提高復(fù)習(xí)效率的有效措施。

1.事實(shí)性知識(shí)的分類及處理

事實(shí)性知識(shí)主要由生物學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)、結(jié)論組成。該專題中新出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)及結(jié)論較多，但由于是復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，這些知識(shí)不需要教師再講解，但需要學(xué)生通過(guò)記憶形成條件反射來(lái)達(dá)到在問(wèn)題情境中準(zhǔn)確列舉出專業(yè)術(shù)語(yǔ)或結(jié)論的效果。因此教師可將這些知識(shí)以試卷形式列出，也可讓學(xué)生直接標(biāo)注在教材上，并關(guān)注學(xué)生記憶達(dá)成的情況。知識(shí)的歸類視學(xué)生的學(xué)情來(lái)處理，表3 所示為基因工程專題中部分事實(shí)性知識(shí)。

表3

關(guān)于事實(shí)性知識(shí)的考查屬于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的考查，難度不大，但考生答題時(shí)不能隨意發(fā)揮，筆者列舉了近幾年高考試題中現(xiàn)代生物科技專題對(duì)這類知識(shí)的考查實(shí)例。

【例1】（2019 年，全國(guó)卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫(kù)中獲得。基因文庫(kù)包括_________和_________。（答案：基因組文庫(kù) cDNA 文庫(kù)）

【例2】（2017 年，全國(guó)卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）（3）若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有__________（答出兩點(diǎn)即可）等優(yōu)點(diǎn)。（答案：繁殖快、容易培養(yǎng)）

【例3】（2016 年，全國(guó)卷Ⅰ，第40 題節(jié)選）（題干略）（1）質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有_______________________________（答出兩點(diǎn)即可）。而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。（答案：能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因）

【例4】（2016 年，全國(guó)卷Ⅲ，第40 題節(jié)選）（題干略）（3）DNA 連接酶是將兩個(gè)DNA 片段連接起來(lái)的酶，常見(jiàn)的有_________和_________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是___________。（答案：E·coli DNA 連接酶 T4DNA連接酶 T4DNA 連接酶）

上述4 個(gè)例題考查的方向不同，但是均屬于對(duì)專業(yè)術(shù)語(yǔ)或固定結(jié)論的檢測(cè)，不需要進(jìn)行邏輯推理分析，考查的思維層次較低，是命題人預(yù)設(shè)區(qū)分度小的設(shè)問(wèn)，但事實(shí)卻是考生因?qū)I(yè)術(shù)語(yǔ)及結(jié)論表述不規(guī)范導(dǎo)致失分的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生?？忌胱龅綄I(yè)術(shù)語(yǔ)的書寫無(wú)錯(cuò)漏，固定結(jié)論準(zhǔn)確表述，必須依靠自身識(shí)記，因而，“課堂少講課后多督促”可作為教師對(duì)這些知識(shí)的復(fù)習(xí)教學(xué)策略。

2.需要邏輯分析的知識(shí)處理

基因工程專題的4 個(gè)小節(jié)都有可靈活考查的知識(shí)點(diǎn)，這類對(duì)學(xué)生思維能力要求較高的知識(shí)的復(fù)習(xí)不僅需要教師投入時(shí)間，還需要教師采取合適的策略。而尋找適當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析及解決問(wèn)題的能力是個(gè)難點(diǎn)。筆者習(xí)慣從高考試題中找到相應(yīng)的切入點(diǎn)，將經(jīng)典試題分類引入課堂，針對(duì)某個(gè)特定的知識(shí)以微專題的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和推理，總結(jié)整理應(yīng)試的思路及方法，再用模擬題中相似問(wèn)題去檢測(cè)復(fù)習(xí)效果，這樣的操作類似二輪復(fù)習(xí)的專題復(fù)習(xí)，不同之處在于專題數(shù)量多但每個(gè)專題內(nèi)容少。具體的切入點(diǎn)依然根據(jù)學(xué)生學(xué)情設(shè)置。下面是筆者關(guān)于高考試題中以酶為考向的基因工程微專題的列舉及分析。

【例5】（2019 年，全國(guó)卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（3）目前在PCR 反應(yīng)中使用Taq 酶而不使用大腸桿菌DNA 聚合酶的主要原因是________________________。（答案：Taq 酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA 聚合酶在高溫下會(huì)失活）

【分析】該題考查PCR 技術(shù)?？枷?yàn)镈NA 聚合酶與Taq 酶的區(qū)別，需要學(xué)生將必修知識(shí)中的DNA 復(fù)制與選修知識(shí)中的PCR 技術(shù)的反應(yīng)原理進(jìn)行結(jié)合。教師引導(dǎo)學(xué)生分析解題思路：DNA 聚合酶是DNA 復(fù)制時(shí)必需的酶，PCR 技術(shù)的原理就是DNA 的復(fù)制；Taq 酶和大腸桿菌中的DNA 聚合酶均屬于DNA 聚合酶，兩者的區(qū)別在于前者耐高溫，后者在高溫下會(huì)失活；PCR 反應(yīng)過(guò)程需要有規(guī)律地改變溫度，即每一個(gè)循環(huán)均需要控制的溫度變化為：90～95℃→55～60℃→70～75℃，所加的DNA 聚合酶需要在上述溫度條件下保持活性。

【啟示】找出知識(shí)間的聯(lián)系是答題的關(guān)鍵。

【例6】（2018 年，全國(guó)卷Ⅱ，第38 題節(jié)選）某種熒光蛋白（GFP）在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會(huì)發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測(cè)細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白（L1）基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1-GFP 融合基因（簡(jiǎn)稱為甲），并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖1 中E1～ E4 四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。

圖1

回答下列問(wèn)題：

（1）據(jù)圖1 推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0 時(shí)，使用了兩種限制酶，這兩種酶是____________。使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證____________，也是為了保證____________。（答案：E1 和E4 甲的完整 甲與載體正確連接）

【分析】該題考查基因表達(dá)載體的構(gòu)建，考向?yàn)橄拗泼负虳NA 連接酶的作用及特點(diǎn)，檢測(cè)學(xué)生對(duì)“能夠識(shí)別并切割特定的堿基序列”是限制酶專一性特點(diǎn)的理解。

該題中較多文字表述+示意圖的組合會(huì)給學(xué)生閱讀帶來(lái)較大的障礙，提取關(guān)鍵信息是提高答題準(zhǔn)確性及速度的關(guān)鍵。將題干中“獲得了L1-GFP 融合基因（簡(jiǎn)稱為甲），并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1”及示意圖轉(zhuǎn)換為“甲=L1+GFP，重組質(zhì)粒=P1=啟動(dòng)子+甲+終止子”，通過(guò)信息轉(zhuǎn)換后，就可快速找到該題的答案。解題思路為：若用E2 酶切，會(huì)破壞甲的完整性，用E3 酶切會(huì)破壞GFP 基因，只有用E1 和E4 處理甲和P0 質(zhì)粒，可使得甲及P0 質(zhì)粒均產(chǎn)生兩種不同的黏性末端，再利用DNA連接酶只能將相同的黏性末端進(jìn)行連接的特性，就能保證甲的完整性，還能保證甲與載體正確連接。

【啟示】快速提取信息很重要。教師需要培養(yǎng)學(xué)生信息轉(zhuǎn)換的能力，比如該題中將文字表述及示意圖轉(zhuǎn)換為等式“甲=L1+GFP，重組質(zhì)粒=啟動(dòng)子+甲+終止子”。

【例7】（2016 年，全國(guó)卷Ⅲ，第40 題節(jié)選）圖2（a）中的三個(gè)DNA 片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖2（b）為某種表達(dá)載體的示意圖（載體上的EcoR Ⅰ、Sau3A Ⅰ的切點(diǎn)是唯一的）。

圖2

根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：

（1）經(jīng)BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被___________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是_________________。（答案：Sau3AⅠ 兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端）

【分析】該題考查基因表達(dá)載體的構(gòu)建，考向?yàn)轲ば阅┒说淖R(shí)別。黏性末端為部分限制酶切割后留下的單鏈部分，與相連的雙鏈部分無(wú)關(guān)。解題思路：經(jīng)BamH Ⅰ酶和Sau 3A Ⅰ酶切割后得到的黏性末端均為GATC，即黏性末端相同，可被DNA 連接酶連接。

【啟示】學(xué)生知道黏性末端的專業(yè)知識(shí)但不一定能夠準(zhǔn)確識(shí)別不同的黏性末端，復(fù)習(xí)時(shí)教師要指導(dǎo)學(xué)生正確識(shí)別黏性末端。

用這樣的微專題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)基因工程中相關(guān)酶的作用及區(qū)別，通過(guò)集中同一知識(shí)點(diǎn)的不同方向來(lái)加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)的理解，能有效提升學(xué)生的辨別及分析信息的能力。這類微專題可針對(duì)其中一個(gè)空的設(shè)問(wèn)解答進(jìn)行組織，也可針對(duì)易混易錯(cuò)的知識(shí)來(lái)組織。例如：載體與基因表達(dá)載體、必修知識(shí)與選修知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)、科學(xué)史的考查、目的基因的導(dǎo)入方法、目的基因的檢測(cè)和鑒定方法等等。這樣的復(fù)習(xí)策略有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的逐一突破，并養(yǎng)成較好的解題思維習(xí)慣，可明顯改善丟分情況。

二、對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層輔導(dǎo)

根據(jù)學(xué)生的學(xué)情不同，可將學(xué)生分為不同層次，引導(dǎo)他們制訂各自對(duì)應(yīng)的復(fù)習(xí)計(jì)劃，讓學(xué)情相似的學(xué)生以競(jìng)爭(zhēng)的形式完成對(duì)事實(shí)性知識(shí)的記憶及監(jiān)督。分層處理可讓各個(gè)層次的學(xué)生快速找到自己的短期目標(biāo)，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。將學(xué)生分層能減輕教師檢測(cè)的負(fù)擔(dān)，更有利于教師進(jìn)行精準(zhǔn)輔導(dǎo)。教師將學(xué)生分層時(shí)要注意不能讓后進(jìn)生有被歧視感，對(duì)他們要特別關(guān)注，增加和他們的交流頻率，幫助他們建立學(xué)習(xí)信心；對(duì)于中等層次的學(xué)生，要利用建立短期目標(biāo)的方式來(lái)激發(fā)他們的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，以形成良好的自我激勵(lì)機(jī)制；對(duì)拔尖學(xué)生要關(guān)注他們的解題思維發(fā)展，激勵(lì)他們向滿分挑戰(zhàn)。

除了學(xué)情方面的分層，教師還可將學(xué)生書面表述的情況進(jìn)行分層，涉及書寫和內(nèi)容的表述兩方面，要培養(yǎng)他們不僅能寫得出來(lái)，還要寫得規(guī)范。特別要關(guān)注思維能力好但表述能力較差的學(xué)生，可讓他們與表述能力較強(qiáng)的學(xué)生組隊(duì)，用交換批閱的方式來(lái)促進(jìn)他們的發(fā)展。

總之，“分層”處理的復(fù)習(xí)策略，不僅是教師完成知識(shí)復(fù)習(xí)的一種教學(xué)方法，也是教師為學(xué)生提供的有效學(xué)習(xí)的方法，可使學(xué)生的思維品質(zhì)得到一定的發(fā)展和提升。