福建 江 釤

研讀真題 調(diào)整備考策略
——以選修3復(fù)習(xí)為例

福建 江 釤

生物學(xué)核心知識(shí)是實(shí)現(xiàn)生物學(xué)課程目標(biāo)的基礎(chǔ)和重要的載體，也是高考注重的考查方向。2017年三套全國(guó)卷的第38題，均以基因工程的核心知識(shí)為主線，考查對(duì)基因工程步驟深入透徹的理解分析和相關(guān)知識(shí)的遷移應(yīng)用，同時(shí)考查學(xué)生的理性思維能力?；趯?duì)這三道試題的深入分析，引發(fā)以下教學(xué)啟示。

1.挖掘核心知識(shí)，分析內(nèi)在原因

1.1 知其所以然是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)

教師在教學(xué)中不僅要讓學(xué)生知道怎么做，更要讓學(xué)生知道為什么這樣做。“知其然”只是學(xué)習(xí)的一般層次，“知其所以然”是解決概念或事物之間的聯(lián)系，明確何種因素在何種程度上導(dǎo)致何種結(jié)果，是研究因果關(guān)系，屬于深入學(xué)習(xí)層次。學(xué)生只有掌握知識(shí)形成的原因，才能更好地遷移運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題。

縱觀全國(guó)卷試題，每年都有寫有關(guān)“原因”的設(shè)問(wèn)，且基因工程的操作程序是其中的高頻考點(diǎn)。2017年全國(guó)卷第38題中，卷Ⅰ（1）（2）、卷Ⅱ（1）（3）（5）、卷Ⅲ（1）都考查了有關(guān)寫“原因”的內(nèi)容。分析“原因”是根據(jù)題干提供的結(jié)果信息，鏈接已學(xué)知識(shí)，逆推理形成結(jié)果的內(nèi)在條件并用恰當(dāng)?shù)奈淖置枋龅倪^(guò)程。教師在解題指導(dǎo)過(guò)程中，應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)知識(shí)的使用條件，注重學(xué)習(xí)的過(guò)程。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)質(zhì)疑精神，不斷地探究知識(shí)的發(fā)展過(guò)程，從而使學(xué)生思維的深刻性得到加強(qiáng)。

1.2 通過(guò)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生知其所以然

課堂教學(xué)可通過(guò)問(wèn)題教學(xué)，使學(xué)生知道前因后果。有關(guān)基因工程的操作程序，教學(xué)時(shí)可設(shè)問(wèn)：原核生物與真核生物的基因結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別？基因組文庫(kù)與cDNA文庫(kù)中的基因結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別？以 mRNA為模板，合成cDNA的具體過(guò)程如何？為什么cDNA文庫(kù)的基因可以交流，而基因組文庫(kù)只是部分基因可以交流？用限制酶的單酶切或多酶切構(gòu)建基因表達(dá)載體過(guò)程中，不能破壞什么結(jié)構(gòu)？為什么限制酶不能將自己的DNA分子剪切掉？什么是目的基因的反向連接？反向連接為什么不能正常表達(dá)？為什么平末端在DNA連接酶的作用下可以任意連接？若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，為什么要通過(guò)質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞？為什么將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞時(shí)，植物常用農(nóng)桿菌的質(zhì)粒？運(yùn)載體用噬菌體或動(dòng)、植物病毒時(shí)分別導(dǎo)入什么類型的受體細(xì)胞？標(biāo)記基因有什么作用和應(yīng)用？基因探針如何制作？為什么基因探針能檢測(cè)受體細(xì)胞中是否含有目的基因及其轉(zhuǎn)錄的mRNA？分子水平及個(gè)體水平如何檢測(cè)目的基因的表達(dá)？目的基因不能正常表達(dá)的原因有哪些？

教學(xué)中有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的內(nèi)容，可以這樣設(shè)問(wèn)：滅菌和消毒有什么區(qū)別？為什么動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要加入抗生素？植物激素在脫分化和再分化過(guò)程中的作用有何區(qū)別？植物組織培養(yǎng)為什么用蔗糖而不用葡萄糖配制培養(yǎng)基？動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)為什么用葡萄糖配制培養(yǎng)基？花藥離體培養(yǎng)獲得的植物幼苗都是單倍體嗎？

有關(guān)克隆動(dòng)物的內(nèi)容，教學(xué)時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生從宏觀的角度理解技術(shù)流程，從微觀的角度理解操作原理?？梢栽O(shè)問(wèn)：為什么不直接用體細(xì)胞培養(yǎng)成為早期胚胎而要形成重組細(xì)胞？重組時(shí)為什么用的是供體細(xì)胞而不是細(xì)胞核？所產(chǎn)小牛的遺傳物質(zhì)和性別有何特點(diǎn)？

要想讓學(xué)生能夠真正達(dá)到對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通，前提是充分的理解。通過(guò)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生從思維原點(diǎn)出發(fā)，深入思考，透過(guò)知識(shí)的表象，挖掘知識(shí)的內(nèi)在實(shí)質(zhì)，揭示內(nèi)在的規(guī)律，訓(xùn)練思維從表層到深刻，而不只是思維滯留表層。

2.圍繞核心知識(shí)，適度拓展深化

針對(duì)卷Ⅰ第38題（1）中涉及基因能否交流問(wèn)題，日常教學(xué)中應(yīng)該補(bǔ)充真核生物與原核生物基因結(jié)構(gòu)的圖示，對(duì)比說(shuō)明二者區(qū)別。真核生物基因結(jié)構(gòu)存在內(nèi)含子、外顯子，而原核生物基因結(jié)構(gòu)不存在內(nèi)含子。在真核生物成熟的mRNA中已不存在間隔序列，逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA中沒(méi)有內(nèi)含子、啟動(dòng)子和終止子，因此可以在原核生物和真核生物間交流。cDNA文庫(kù)法是從真核生物細(xì)胞中分離目的基因的常用方法。但基因組文庫(kù)的目的基因中有內(nèi)含子，只有在部分結(jié)構(gòu)相同的真核生物之間基因才可以交流，而不能與原核生物的基因交流。

針對(duì)卷Ⅰ第38題（2）中有關(guān)選用運(yùn)載體內(nèi)容，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么需要載體，直接將基因?qū)胧荏w細(xì)胞可以嗎？作為載體的條件是什么？教學(xué)中應(yīng)說(shuō)明載體的三大功能：①進(jìn)入受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力②在受體細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制能力或整合能力③在受體細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)增和表達(dá)能力。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到若只有目的基因，而無(wú)復(fù)制原點(diǎn)和表達(dá)所需啟動(dòng)子，外源基因不能復(fù)制和表達(dá)，因而需要通過(guò)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；再分析載體的構(gòu)建與改造：①刪除不必要的DNA區(qū)域，縮小分子量，提高外源DNA片段裝載量②滅活某些質(zhì)粒的編碼基因③加入易于識(shí)別的選擇標(biāo)記基因④加入特殊的基因表達(dá)調(diào)控元件；最后，分析不同生物選用不同載體的理由。（如噬菌體只能作為受體細(xì)胞為細(xì)菌時(shí)的載體）其原因是需選擇能將目的基因整合到受體細(xì)胞（染色體）DNA上的材料為載體。

針對(duì)卷Ⅲ第38題（2）中“ PCR反應(yīng)體系中……加入了_______________ 作為合成DNA的原料”。教學(xué)中應(yīng)分析DNA結(jié)構(gòu)圖的兩條模板鏈，說(shuō)明引物及其后的一條新鏈沿5’端→3’端方向不斷延伸。PCR反應(yīng)中兩種引物的堿基不能互補(bǔ)，每一種引物內(nèi)部的堿基也不能互補(bǔ)，否則引物不能與模板鏈正常結(jié)合。PCR體系中要加入足量的引物，足量的dNTP（即dATP、dTTP、dGTP、dCTP），以提供脫氧核苷酸和能量。教學(xué)中可借助PCR擴(kuò)增步驟的圖示，引導(dǎo)學(xué)生思考：第幾輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段（即目的基因）？第四輪循環(huán)后，產(chǎn)物中含有某種引物的DNA片段所占的比例？同時(shí)可進(jìn)一步擴(kuò)展，引導(dǎo)學(xué)生思考：利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，為什么也是獲取目的基因的一種方法？學(xué)生從圖示中可以看出，在PCR技術(shù)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)三輪復(fù)制后，可以得到目的基因。之后的幾輪復(fù)制就可以得到大量的目的基因。

卷Ⅰ第38題（3）中“選用大腸桿菌作為受體”，卷Ⅱ第38題（1）中“選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料”，均考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選擇。教學(xué)中還可挖掘類似的設(shè)問(wèn)： 進(jìn)行動(dòng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)，分別選擇什么材料？為什么？培養(yǎng)干細(xì)胞或進(jìn)行性別鑒定，分別選擇什么結(jié)構(gòu)的細(xì)胞？進(jìn)行核移植、胚胎移植，分別選擇什么材料？

卷Ⅰ第38題（4）中“若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測(cè)物質(zhì)是_________”；卷Ⅱ第38題（5）中“……抗真菌病的能力沒(méi)有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是____________”；卷Ⅲ第38題（1）中“……不能翻譯出蛋白乙，原因是_________”。以上均考查有關(guān)目的基因的表達(dá)。復(fù)習(xí)時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生掌握基因能否表達(dá)，在哪里表達(dá)（如乳腺），什么時(shí)候表達(dá)，表達(dá)量的多少都與啟動(dòng)子有關(guān)；從表達(dá)過(guò)程看，應(yīng)該基于“中心法則”中轉(zhuǎn)錄、翻譯的正常進(jìn)行；從檢測(cè)表達(dá)角度，應(yīng)找可以進(jìn)行“抗原－抗體”雜交的相應(yīng)物質(zhì)；若抑制基因表達(dá)，可利用反義RNA：反義RNA可與mRNA特異性互補(bǔ)結(jié)合，抑制了該mRNA的翻譯。通過(guò)反義RNA控制mRNA的翻譯是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的一種方式。許多實(shí)驗(yàn)證明在真核生物中也存在反義RNA，該方法為腫瘤實(shí)施基因治療提供可能性。

3.基于核心知識(shí)，培養(yǎng)綜合思維

卷Ⅰ第38題（5）中考查了“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”對(duì)基因工程理論的啟示。在學(xué)習(xí)必修2“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的相關(guān)知識(shí)時(shí)提到了其變異類型是基因重組，基因工程構(gòu)建基因表達(dá)載體過(guò)程也體現(xiàn)了基因重組。將二者加以聯(lián)系比較，就容易理解DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體，從而認(rèn)同艾弗里等人的工作是基因工程的先導(dǎo)；卷Ⅲ第38題（3）中②考查了必修2基因與蛋白質(zhì)關(guān)系及與免疫學(xué)知識(shí)的綜合推理，是將發(fā)展理性思維應(yīng)用于選修3知識(shí)的新型題目代表。在選修3教學(xué)中，應(yīng)該基于核心知識(shí)，尋找知識(shí)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維。

3.1 選修內(nèi)容與必修內(nèi)容的綜合

從知識(shí)角度看，選修3內(nèi)容與必修內(nèi)容互相滲透。選修3“基因工程”的內(nèi)容與必修1蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)功能有關(guān)，與必修2基因的本質(zhì)、基因的表達(dá)有關(guān)；選修3“植物細(xì)胞工程”與必修1細(xì)胞分裂分化、必修3植物激素有關(guān)；選修3“動(dòng)物細(xì)胞工程”與必修1的細(xì)胞膜、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)功能及細(xì)胞分裂分化、分泌蛋白內(nèi)容有關(guān)，與必修3的免疫內(nèi)容有關(guān)；選修3“胚胎工程”與必修1的細(xì)胞器、細(xì)胞分化、全能性、有絲分裂及必修2的減數(shù)分裂和受精作用知識(shí)有關(guān)；選修3“生態(tài)工程”與必修3中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)有關(guān)。在教學(xué)過(guò)程中選修3應(yīng)與必修內(nèi)容相融合，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維。

3.2 生物工程內(nèi)容的綜合比較

教學(xué)中不要過(guò)分關(guān)注于技術(shù)細(xì)節(jié)，而應(yīng)從技術(shù)流程中尋找關(guān)鍵環(huán)節(jié)和問(wèn)題，關(guān)注知識(shí)的整體性、系統(tǒng)性。應(yīng)該善于用流程圖或概念圖來(lái)總結(jié)紛繁復(fù)雜的知識(shí)。如圖1所示，構(gòu)建基因工程的知識(shí)體系。

圖1

聯(lián)系生物工程所學(xué)知識(shí)，可以設(shè)問(wèn)：動(dòng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)的區(qū)別？動(dòng)、植物細(xì)胞融合的過(guò)程及應(yīng)用有什么區(qū)別？不同生物技術(shù)的意義有什么區(qū)別？動(dòng)物受精卵可以通過(guò)哪些技術(shù)得到？胚胎移植的胚胎來(lái)源可以有幾種？如圖2所示，可分析不同牛（A、B、C、D、E）的形成過(guò)程中涉及哪些生物技術(shù)。

圖2

總之，教師要引導(dǎo)學(xué)生立足核心知識(shí)，回歸教材，以究因追源、類比分析的方式，深化核心知識(shí)教學(xué)，幫助學(xué)生透徹理解核心概念，學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移應(yīng)用和結(jié)合應(yīng)用，基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)施教學(xué)和備考復(fù)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的理性思維。

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