羊垂功
摘 要 依據(jù)學生原有認知結構,通過創(chuàng)設問題串引領學生思考、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。
關鍵詞 DNA重組技術 基本工具 教學設計
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
1 教材分析
“DNA重組技術的基本工具”是人教版高中生物學教材《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》專題2“基因工程”第一節(jié)內容,包括“DNA重組技術的基本工具”和“重組DNA分子的模擬操作”兩部分內容。這部分教材主要依據(jù)學生已有認知結構、認知需要進行編排,即通過“科技探索之路”的學習。學生已經(jīng)明確沒有基礎理論的研究成果,沒有技術方面的創(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?由于基因工程內容比較“高”、比較“新”,學生接觸得很少,為此教材拓寬、拓深“DNA重組技術的基本工具”時,主要采用化復雜為簡約、化抽象為形象的簡約化處理手法,使學生更容易理解、掌握這部分內容。學生明確、理解“DNA重組技術的基本工具”后,自然會產(chǎn)生新的認知需要:怎樣運用這些工具,構建重組DNA分子?最后,教材引導、啟發(fā)學生開展“重組DNA分子操作模擬”活動,滿足學生認知需要的同時為后續(xù)學習“基因工程的基本操作程序”奠定基礎。此外,為提升學生思維容量、強化學生思維參與力度,教材結合圖文設置了相應的旁欄思考題,意圖是誘導學生通過對相關問題的思考,把學習的注意力從簡單的死記硬背切換至分析、批判、創(chuàng)新等有利于學生終身發(fā)展的能力上來。本節(jié)內容安排2個課時完成,第1課時完成“DNA重組技術的基本工具”,第2課時完成“重組DNA分子的模擬操作”。
2 教學目標
2.1 知識目標
簡述基因工程概念及目的;簡述DNA重組技術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
通過推測限制酶作用機制、分析與評價質粒作用,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
認同基因工程的誕生、發(fā)展離不開理論研究和技術創(chuàng)新。
3 教學過程
3.1 回顧舊知,學習基因工程概念及科技探索之路
教師引導、啟發(fā)學生回顧雜交育種缺點并追問:為克服遠緣雜交不親和障礙應采用哪種育種方法?以使學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)學生學習興趣的同時,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,教師再進行評價、激勵:“大家某些愿景,我相信隨著基因工程技術的發(fā)展、完善以及同學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、啟發(fā)學生分析、理解題圖寓意:沃森和克里克對DNA雙螺旋結構的重大發(fā)現(xiàn)和隨后的技術孕育了基因工程并使其碩果累累,即在復制的DNA雙螺旋結構上所“長”、所“結”的工程菌、牛、羊、魚、番茄、甜椒、牽牛等代表了基因工程在轉基因微生物、轉基因動物和轉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,并引導學生依據(jù)概念,總結基因工程的目的、操作環(huán)境、操作水平等基礎知識。教師追問:既然沃森和克里克對DNA雙螺旋結構的重大發(fā)現(xiàn)和隨后的技術孕育了基因工程,那么基因工程是如何在生物化學、分子生物學和微生物等學科基礎及相關技術的基礎上發(fā)展起來的?學生閱讀“科技探索之路”,教師依據(jù)學生原有認知結構,與學生一起構建基因工程的理論基礎、技術基礎等(圖1),以使學生理解基因工程又稱為DNA重組技術、DNA拼接技術的原因;明確沒有基礎理論的研究成果,沒有技術方面的創(chuàng)新發(fā)明,基因工程就不可能誕生,進而使學生認同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術創(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?