“DNA重组技术的基本工具”（第1课时）的教学设计

羊垂功

摘 要 依据学生原有认知结构，通过创设问题串引领学生思考、讨论，从中培养他们分析能力、推理能力、创新能力和批判性思维。

关键词 DNA重组技术 基本工具 教学设计

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1 教材分析

“DNA重组技术的基本工具”是人教版高中生物学教材《选修3·现代生物科技专题》专题2“基因工程”第一节内容，包括“DNA重组技术的基本工具”和“重组DNA分子的模拟操作”两部分内容。这部分教材主要依据学生已有认知结构、认知需要进行编排，即通过“科技探索之路”的学习。学生已经明确没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起即工欲善其事必先利其器。那么基因工程操作时用到的分子工具有哪些？它们分别有什么作用？由于基因工程内容比较“高”、比较“新”，学生接触得很少，为此教材拓宽、拓深“DNA重组技术的基本工具”时，主要采用化复杂为简约、化抽象为形象的简约化处理手法，使学生更容易理解、掌握这部分内容。学生明确、理解“DNA重组技术的基本工具”后，自然会产生新的认知需要：怎样运用这些工具，构建重组DNA分子？最后，教材引导、启发学生开展“重组DNA分子操作模拟”活动，满足学生认知需要的同时为后续学习“基因工程的基本操作程序”奠定基础。此外，为提升学生思维容量、强化学生思维参与力度，教材结合图文设置了相应的旁栏思考题，意图是诱导学生通过对相关问题的思考，把学习的注意力从简单的死记硬背切换至分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。本节内容安排2个课时完成，第1课时完成“DNA重组技术的基本工具”，第2课时完成“重组DNA分子的模拟操作”。

2 教学目标

2.1 知识目标

简述基因工程概念及目的；简述DNA重组技术基本工具特点及作用；说明基因工程载体必须具备的条件。

2.2 能力目標

通过推测限制酶作用机制、分析与评价质粒作用，形成分析能力、推理能力、创新能力与批判性思维。

2.3 情感、态度与价值观目标

认同基因工程的诞生、发展离不开理论研究和技术创新。

3 教学过程

3.1 回顾旧知，学习基因工程概念及科技探索之路

教师引导、启发学生回顾杂交育种缺点并追问：为克服远缘杂交不亲和障碍应采用哪种育种方法？以使学生明确基因工程育种在该方面是杂交育种的“升级版”。教师通过多媒体课件展示香蕉鱼、蜥蜴牛等图片，激发学生学习兴趣的同时，使他们意识到基因工程发展至今，很多奇思妙想已不再是天方夜谭的神话，即理论上基因工程的理念是“只有想不到没有做不到”。教师要求各小组充分发挥自身想象力，摭谈他们的各种“奇思妙想”。之后，教师再进行评价、激励：“大家某些愿景，我相信随着基因工程技术的发展、完善以及同学们将来的不懈努力一定能实现”。教师提出问题：目前基因工程的重要研究成果有哪些？什么是基因工程？教师引导、启发学生分析、理解题图寓意：沃森和克里克对DNA双螺旋结构的重大发现和随后的技术孕育了基因工程并使其硕果累累，即在复制的DNA双螺旋结构上所“长”、所“结”的工程菌、牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛等代表了基因工程在转基因微生物、转基因动物和转基因植物三个重要方面的研究成果。教师引出基因工程概念，并引导学生依据概念，总结基因工程的目的、操作环境、操作水平等基础知识。教师追问：既然沃森和克里克对DNA双螺旋结构的重大发现和随后的技术孕育了基因工程，那么基因工程是如何在生物化学、分子生物学和微生物等学科基础及相关技术的基础上发展起来的？学生阅读“科技探索之路”，教师依据学生原有认知结构，与学生一起构建基因工程的理论基础、技术基础等（图1），以使学生理解基因工程又称为DNA重组技术、DNA拼接技术的原因；明确没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，基因工程就不可能诞生，进而使学生认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。教师提出问题：基因工程操作时用到的分子工具有哪些？它们分别有什么特点、作用？基因工程载体必须具备怎样的条件？