徐 捷 孫 鵬

（1 北京市東城區(qū)教師研修中心 北京 100007 2 北京教育考試院 北京 100083）

2017年教育部考試中心對(duì)《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱》（以下簡(jiǎn)稱《考試大綱》）進(jìn)行了較大規(guī)模的修訂，其中生物學(xué)科考試內(nèi)容的變化之一是將選修3 中“基因工程的原理及技術(shù)”調(diào)整成“基因工程的原理及技術(shù)（含PCR 技術(shù)）”［1］。 這一變化，進(jìn)一步明確了PCR 技術(shù)應(yīng)作為基因工程相關(guān)內(nèi)容的一部分進(jìn)行考查。

高考北京卷自2011年開始至2017年， 對(duì)涉及PCR 技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的考查主要有3 次。 對(duì)這些內(nèi)容的考查是否與《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試北京卷考試說(shuō)明》（以下簡(jiǎn)稱《考試說(shuō)明》）的要求相符？ 在以后的教學(xué)與備考中應(yīng)注意哪些方面？ 對(duì)此，筆者進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

1 《考試說(shuō)明》中相關(guān)的內(nèi)容要求與能力要求

《考試說(shuō)明》（2010—2016年） 中有關(guān)基因工程的要求［2］如下：

表1 《考試說(shuō)明》中有關(guān)基因工程內(nèi)容的要求

《考試說(shuō)明》（2010—2016年） 中有關(guān)遺傳的分子基礎(chǔ)相關(guān)內(nèi)容的要求［2］如下：

表2 《考試說(shuō)明》中遺傳的分子基礎(chǔ)相關(guān)內(nèi)容的要求

《考試說(shuō)明》中對(duì)各部分知識(shí)內(nèi)容要求掌握的程度，在“生物學(xué)知識(shí)內(nèi)容表”中用數(shù)字Ⅰ和Ⅱ標(biāo)出。 Ⅰ和Ⅱ的含義如下：

Ⅰ.了解所列知識(shí)內(nèi)容的確切含義，能夠識(shí)別和辨認(rèn)它們。 能夠使用恰當(dāng)?shù)膶I(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行敘述。

Ⅱ.綜合運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)、技能和研究方法，分析各種生物學(xué)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，通過(guò)推理和判斷，得出正確結(jié)論并解答問題。

2 近年來(lái)高考北京卷中涉及PCR 內(nèi)容的試題解析

例1，2011年高考理綜北京卷第31 題（節(jié)選）：

6）根據(jù)T-DNA 的已知序列，利用PCR 技術(shù)可以擴(kuò)增出被插入的基因片段。 其過(guò)程是： 提取______ 植株的DNA，用限制酶處理后，再用_____將獲得的DNA 片段連接成環(huán)（如右圖），以此為模板， 從圖中A、B、C、D 4 種單鏈DNA 片段中選取______ 作為引物進(jìn)行擴(kuò)增，得到的片段將用于獲取該基因的全序列信息。

圖1 2011年高考理綜北京卷第31 題圖

參考答案：突變體；DNA 連接酶；B、C。

此小題涉及對(duì)基因工程內(nèi)容的考查，其中第2空考查工具酶的作用， 第3 空考查有關(guān)引物選擇的內(nèi)容。 第3 空表面看似乎是考查關(guān)于PCR 擴(kuò)增的知識(shí)， 但實(shí)際上并沒有考查考生關(guān)于PCR 引物設(shè)計(jì)的具體知識(shí)， 而是借這一情境考查考生對(duì)DNA 結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，即主要是對(duì)DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一“DNA 分子是由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)”［3］中“反向平行”的理解，如果考生真正理解“反向”的含義，按照題圖上引物A 處箭頭的方向， 就可以判斷出以B 和C為引物的DNA 合成方向，從而得出正確答案。

例2，2014年高考理綜北京卷第30 題（節(jié)選）：

2）a 基因是通過(guò)將T-DNA 插入到A 基因中獲得的，用PCR 法確定T-DNA 插入位置時(shí)，應(yīng)從圖中選擇的引物組合是_______。

圖2 2014年高考理綜北京卷第30 題圖

參考答案：Ⅱ和Ⅲ。

此題要求利用PCR 的方法確定T-DNA 插入A 基因的位置，仍然涉及到對(duì)引物的選擇。從教材內(nèi)容看，教材中似乎只提到利用PCR 技術(shù)可以擴(kuò)增DNA，而并未提及利用PCR 確定插入位點(diǎn)的相關(guān)方法。在解答本題時(shí)，由圖可看出若需要確定插入位點(diǎn)， 只需確定T-DNA 與A 基因相交部位即可。 考生不需要詳細(xì)了解利用PCR 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)在分子水平的反應(yīng)細(xì)節(jié)，而是根據(jù)DNA 2 條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，推知“DNA 兩條鏈復(fù)制的方向是相反的”這一知識(shí)，進(jìn)而推斷出需要選擇能將插入位點(diǎn)部分復(fù)制出來(lái)的2 個(gè)引物， 從而選出合適的引物組合是Ⅱ和Ⅲ。

例3，2016年高考理綜北京卷第31 題（節(jié)選）：

圖3 2016年高考理綜北京卷第31 題圖

②檢測(cè)P-L DNA 需要提取基因組DNA，然后用PCR 技術(shù)對(duì)圖中________（選填序號(hào)）位點(diǎn)之間的片段擴(kuò)增。

a．Ⅰ～Ⅱ b．Ⅱ～Ⅲ c．Ⅱ～Ⅳ d．Ⅲ～Ⅳ

參考答案：c。

此題涉及利用PCR 技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，考查的重點(diǎn)并非PCR 技術(shù)本身，而是讓考生結(jié)合對(duì)PCR 技術(shù)的理解選擇能夠?yàn)镻-L DNA 的存在提供證據(jù)的DNA 片段。 考生從圖中的信息可以獲知，圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4 個(gè)位點(diǎn)中，只有Ⅱ～Ⅳ這一段同時(shí)包含了P 片段和基因L，因此，選擇這一片段進(jìn)行擴(kuò)增即可達(dá)到目的。

綜合上述分析可以看出，以“PCR”為情境的這3 道高考試題與《考試說(shuō)明》要求的一致性較好，主要體現(xiàn)在內(nèi)容主題和認(rèn)知水平2 個(gè)方面。這些試題考查的內(nèi)容主要落在“DNA 的結(jié)構(gòu)”“DNA的復(fù)制”及“基因工程的基本原理與技術(shù)”等方面，在對(duì)認(rèn)知水平的要求上，考查“DNA 的結(jié)構(gòu)”“DNA的復(fù)制”時(shí)，要求均為Ⅱ級(jí)水平，而對(duì)“基因工程的基本原理與技術(shù)”的要求為Ⅰ級(jí)水平。試題要求考生了解PCR 技術(shù)的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，然后以PCR技術(shù)為情境考查考生對(duì)于DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)， 以及DNA 復(fù)制等知識(shí)的深入理解與推理應(yīng)用。在分析這類試題時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分試題情境與實(shí)際考查內(nèi)容的差別， 不要盲目地將試題情境信息涉及的內(nèi)容與實(shí)際考查的知識(shí)內(nèi)容劃等號(hào)， 同時(shí)還要注意分析試題對(duì)所考查的不同知識(shí)要求掌握程度的差別。

3 對(duì)于基因工程（包含PCR 技術(shù)）內(nèi)容的教學(xué)建議

3.1 打好知識(shí)的基礎(chǔ) 基因工程的基本原理和技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要方面。 在《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》10 個(gè)一級(jí)主題中的“生物技術(shù)”主題中，內(nèi)容包括了“說(shuō)出轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用”， 這就意味著學(xué)生在初中階段就已經(jīng)初步了解了基因工程的應(yīng)用。 《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》要求“簡(jiǎn)述基因工程的原理及技術(shù)”，表明對(duì)這部分內(nèi)容的要求屬于較為基礎(chǔ)的水平。因此在教學(xué)過(guò)程中， 關(guān)于實(shí)現(xiàn)基因工程需要的限制性核酸內(nèi)切酶、DNA 連接酶和載體3 種基本工具，以及基因工程的基本操作程序，都是需要學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)。建議在新授課中，需要給學(xué)生以明確的講解， 以幫助學(xué)生真正掌握有關(guān)基因工程的相關(guān)知識(shí)。

3.2 關(guān)注與必修知識(shí)鏈接 基因工程是在遺傳學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，因此，學(xué)生對(duì)基因工程的技術(shù)和原理等知識(shí)的理解，離不開對(duì)必修知識(shí)的積累。在高三復(fù)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)， 尤其要注意與必修知識(shí)的聯(lián)系，例如，與DNA 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的聯(lián)系、與自然界的轉(zhuǎn)基因——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系、與DNA 分子復(fù)制過(guò)程的聯(lián)系等。 這樣，不僅能讓學(xué)生了解這些知識(shí)為基因工程的誕生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)， 而且能讓學(xué)生更好地理解科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系，從而真正將科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)（STS）教育滲透其中，是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然和社會(huì)的責(zé)任感的重要途徑之一。

3.3 重視技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用 基因工程技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中有著很多的應(yīng)用， 學(xué)生僅簡(jiǎn)單記憶其操作過(guò)程并不能達(dá)到對(duì)基因工程相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)目的。在教學(xué)過(guò)程中還要關(guān)注基因工程與生產(chǎn)、生活實(shí)際的聯(lián)系， 讓學(xué)生嘗試在課堂上多了解其應(yīng)用。 需要指出的是，對(duì)這部分內(nèi)容的課堂討論，不宜一味地引導(dǎo)學(xué)生討論轉(zhuǎn)基因食品問題。 對(duì)該內(nèi)容的討論雖然能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生參與社會(huì)性事務(wù)的意識(shí)， 但如果將學(xué)生的思維固化在對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的討論中， 會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生基因工程技術(shù)只能用來(lái)研制轉(zhuǎn)基因食品的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。 建議要以對(duì)基因工程技術(shù)應(yīng)用的討論引導(dǎo)學(xué)生積極思考與生物技術(shù)有關(guān)的社會(huì)問題， 在了解基因工程的原理和技術(shù)的基礎(chǔ)上展開想象， 嘗試將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于某些亟待解決的問題， 讓學(xué)生感受到由技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的變革的同時(shí)， 也意識(shí)到技術(shù)的局限性和兩面性。

PCR 技術(shù)是基因工程中的常用技術(shù)， 在教學(xué)中也不可將其簡(jiǎn)單總結(jié)為只是進(jìn)行DNA 體外擴(kuò)增的手段。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，還可引導(dǎo)他們進(jìn)一步分析應(yīng)用PCR 技術(shù)還可以解決哪些方面的問題？ 例如，是否可以利用PCR 技術(shù)分析某個(gè)體的基因型等，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。

2017年，隨著《考試大綱》的變化，北京卷《考試說(shuō)明》［4］對(duì)“基因工程”的內(nèi)容也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，并通過(guò)參考樣題進(jìn)一步明確了對(duì)PCR 技術(shù)等知識(shí)的考核要求。 筆者認(rèn)為， 在教學(xué)和備考過(guò)程中，只有仔細(xì)研讀《課程標(biāo)準(zhǔn)》和《考試說(shuō)明》，才能準(zhǔn)確把握教學(xué)與評(píng)價(jià)中對(duì)知識(shí)要求的范圍和程度，進(jìn)而在教學(xué)與復(fù)習(xí)中有的放矢。要根據(jù)學(xué)生的具體情況，將基因工程（包含PCR 技術(shù)）的相關(guān)內(nèi)容恰當(dāng)?shù)貍魇诮o學(xué)生，以達(dá)到教與學(xué)、教與考雙贏的目的。