“基因工程”驱动性问题设计高二年级下册生物人教版选择性必修3

“基因工程”驱动性问题设计

“基因工程”教学内容难度较大，知识点繁多，重点是基因

表达载体的构建和在实际情境中的应用，难点是PCR技术和目的

基因的检测与鉴定。

问题驱动教学法是以建构主义教学理论为基础，从教学内容

出发，在特定的情境下设计层层深入的有效问题，驱动学生探究

并解决问题进而提高能力、获取知识的教学方法。该方法的关键

在于构建合理的“问题链”，创设相应的问题情境，在恰当的环

节呈现问题，并以此激发学生解决问题的欲望，同时通过教师的

引导与启发，展示知识的形成和应用过程，让学生通过自己的思

考解决问题，真正实现对概念知识的理解和构建，从而培养学生

的科学思维能力。

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出：有效的教

学情境可以激起学生的好奇心和求知欲，点燃学生的学习热情,

使学生形成良好的求知心理，从而使学生主动参与对所学知识的

探索发现和认识过程，体验学习的乐趣。

为了满足学生在实际生活中对生物学知识的需求，教师在进

行教学情境创设时，应多列举学生熟悉的实例，引导学生应用所

学知识解决实际问题，培养学生的知识迁移能力，提高学生的知

识整合与运用能力。

在教学过程中，创设了这样一个真实的生活情境：播放当

时最新的新冠病毒研究的视频，然后设问：在疫情期间，同学们

最关心的一定是新冠病毒的作用机制以及人体如何抵抗新冠病

毒。目前，科学家已经发现，新冠病毒通过S蛋白与人体表面

的血管紧张素转化酶2(ACE2)结合，从而侵入宿主细胞。这给

制备S蛋白的疫苗背来了可能性。假如你是生物科学家，思考

一下，怎样通过基因工程的方法，以大肠杆菌作为工程菌制备S

蛋白的疫苗？你的研究思路是什么？

这样的情境是从生活中来，到生活中去，与社会密切相关联,

和学生的生活经验密切联系，使学生感兴趣，并能在课堂上尝试

学以致用。“情境创设要尽量真实，是在现实生活中真实存在

的，并能作为问题解决型的学习任务的真实情境。”

教师要根据学生现有的认知水平和知识的内在联系，把难度

大且抽象的问题设计成环环相扣的一系列问题，使每个问题符合

学生的“最近发展区”。在本节教学中，教师创设情境，精心整

合教材，引导学生思考一系列有梯度的问题：不仅学习了基因工

程的操作步骤，也将PCR技术、酶切电泳技术等内容囊括进来,

促进学生迁移与整合知识，形成基因工程的概念体系，同时培养

学生的科学思维品质。

共设置了5个问题驱动任务，其中前2个驱动任务比较基

础，学生通过自己思考，自主学习就可以完成，后3个驱动任

务较为深入，需要小组合作交流、协作讨论方能完成。

(1)驱动问题1:假如，科学家已经通过反转录方法，获得了

S蛋白的cDNA,如图1所示，我们该选择什么种类的限制前

切割目的基因和质粒，构建基因表达载体呢？说明理由。

§蛋白的cDNA\hpI

SmaIKpnIHpa11

ttt

MspIHiimHISnuiI

Hp<t11

图1通过反转录获得的s蛋白的cDNA

设计意图：实际的情境，激发了学生学习兴趣，引导学生思

考，让学生带着问题进行学习。学生需要掌握选择限制酶的基本

原则才能做出正确的选择，并学会分析选择一种酶切和两种不同

酶切这两种方法的优缺点。

(2)驱动问题2：假如选择KpnI和SmaI获得了重组质粒,

请思考该如何筛选出导入重组质粒的大肠杆菌？

设计意图：学生需要利用抗性基因进行筛选重组质粒的方法

-原位平板影印法，正确推理出两个平板上菌落生长的异同，训

练理性思维，提升分析能力。

(3)驱动问题3：如果科学家已经制备了目的基因S蛋白的

CDNA的一段单链DNA探针，用什么方法可以鉴定大肠杆菌中

已经导入了目的基因？

设计意图：学生需要理解DNA分子杂交技术的原理，井尝

试将该原理应用于新的情境中，养成解决实际问题的思维习惯和

能力。

的构建知识网络的过程，就是概念系统化的过程、概念内在加工

和整合的过程。概念系统化需建立在概念应用的基础上，学生建

构较为完整的概念结构体系，从而实现从零散到集中、从局部到

整体的升华；最终建构以概念体系为核心的学科知识体系，让学

生能见到树木，有能见到森林，达到真正掌握知识的目的。

在学习“基因工程”后，学生尝试自己构建基因工程的概念

图。这是外界知识进行同化和顺应的过程，学生在自己的构建过

程中，形成了自己的内在的知识体系，便于以后在类似情境中,

快速提取和应用知识。

设置的5个驱动问题不仅可以促进学生学习基因工程的操

作步骤，还可以在鉴定目的基因的时候，促进学生发散联想，层

层深入，将PCR