5E模式下的“基因工程”的教学实践，本文主要内容关键词为：基因工程论文,教学实践论文,模式下论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
基因工程已成为生命科学中最具活力的前沿领域之一，因其在农业、生活、医疗等方面的广泛应用及美好前景，学生对之有浓厚的兴趣和好奇心。本节内容是分子水平的范畴，学生不可能亲历实验和探究，因此，教师应尽可能创设情境，设计问题，通过模拟实验、资料探究等活动展开教学，帮助学生构建科学完整的知识体系。在学习了5E教学模式的基础上，笔者对本节教学进行了改进。
一、教学设计的基本流程
5E模式是一种基于探究的教学方式，该模式包括参与、探究、解释、阐明和评价五个阶段。其关键是引导学生进行有意义的探究，通过活动提高学生的探究能力，帮助学生建构有意义的概念。
依据该模式，笔者设计了右表1所示的教学流程。
二、教学细节的突破
（一）创设情境，激趣诱思
首先，教师设置情境问题：对严重的糖尿病患者而言，注射胰岛素是一种重要的治疗措施，根据学过的知识或猜想，你认为理论上获得胰岛素的途径有哪些？并尝试分析每条途径的可行性。在学生讨论的基础上，教师介绍基因工程技术生产胰岛素的方法，即“把人的胰岛素基因通过体外重组后导入大肠杆菌细胞内，使这个基因能在大肠杆菌细胞内复制、转录、翻译，表达产生胰岛素。紧接着，教师提出系列问题，调动学生思维：人和大肠杆菌是不同种生物，为什么可以进行基因交流呢？人的胰岛素基因在大肠杆菌细胞内为什么仍可以表达为人的胰岛素呢？同时，教师引导学生针对性地提出自己的问题。经整理学生提出如下问题：怎样才能得到人的胰岛素基因？如何进行体外重组？重组后如何导入大肠杆菌细胞？导入后的人的胰岛素基因能保持结构稳定且正常复制表达吗？紧接着，教师引导学生自主阅读材料，归纳基因工程技术的理论基础，并了解技术发明对基因工程技术成功的推动。通过阅读教材，学生们了解到质粒的发现为基因转移提供了一种运载工具，限制酶和连接酶以及逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。同时，学生们也了解到显微注射技术、农杆菌转化法及PCR技术，为后续学习打下基础。
（二）模型探究，突破难点
工具酶及运载体的学习难点在于运用工具酶进行DNA重组，为了突破难点，教师改进了教材中的模拟实验，帮助学生理解体验DNA体外重组。
1.实验材料
①三组红绿硬纸，硬纸上依次等距离写上碱基符号，代表DNA片段，如图1所示。②剪刀分别代表限制酶EcoR I、Pst I、Alu I、Sma I。③透明胶带代表DNA连接酶。
2.探究过程
①用铅笔分别在红1和绿1硬纸上画出限制酶EcoR I识别的序列和切割位点。
②用剪刀沿切点位置将红绿两DNA片段剪开。
③待红绿两色纸板上的切割位点全部切开后，将绿1纸板上切割下来的DNA片段，重组到红1硬纸板的切口处。
④用透明胶带将切口黏结起来。黏性末端能互补配对，完成了一个重组DNA分子的模拟过程。要求学生思考：连接后的DNA分子仍保留限制酶EcoR I的识别序列吗？
⑤要求学生思考：将绿1纸板上的DNA片段的切口首尾相连，结果会怎样？连接后的DNA分子仍保留限制酶的识别序列吗？
①用铅笔分别在红2和绿2硬纸上画出限制酶EcoR I和限制酶Pst I识别的序列和切割位点。
②用剪刀沿切点位置将红绿两DNA片段剪开。
③待红绿两色纸板上的切割位点全部切开后，将绿2纸板切割下来的DNA片段，重组到红1硬纸板的切口处。
④用透明胶带将切口黏结起来。要求学生思考：此时黏性末端能互补配对吗？
⑤要求学生思考：若将绿2纸板切割下来的DNA片段，重组到红2硬纸板的切口处，情况会怎样？
①用铅笔分别在红3和绿3硬纸上画出限制酶Alu I和限制酶Sma I识别的序列和切割位点，
②用剪刀沿切点位置将红绿两DNA片段剪开。
③待红绿两色纸板上的切割位点全部切开后，将绿3纸板上的DNA片段，重组到红3硬纸板的切口处。
④用透明胶带将切口黏结起来。完成了一个重组DNA分子的模拟过程。要求学生思考：连接后的DNA分子仍保留限制酶的识别序列吗？
3.实验结论
学生在三组模拟实验的基础上，交流讨论得出了结论。①由同一种限制酶作用后产生的黏性末端在连接酶的作用下可以重新连接，连接后的DNA分子仍保留限制酶的识别序列。②由不同种限制酶作用后产生的平末端在连接酶的作用下可以重新连接，连接后的DNA分子不能保留限制酶的识别序列。③同一种限制酶作用后产生的黏性末端在连接酶的作用下可以重新连接成环状。
（三）小组合作，共建网络图
在学习了“基因工程的基本操作过程”的过程中，首先由教师提供一份框架图，将学生分为4个小组，合作完成4项任务。任务1：如何获取目的基因？任务2：如何构建表达载体？任务3：如何导入受体细胞？任务4：如何筛选鉴定目的基因是否导入受体细胞？是否插入受体染色体？是否转录、翻译？在小组合作的基础上，师生共同讨论以下细节问题：①比较基因组文库与cDNA文库的异同。②看图讲解农杆菌转化法的具体过程。③标记基因有何作用？如何利用含抗生素的选择性培养基设计实验筛选含目的基因的重组细胞。④说明利用分子杂交技术鉴定是否插入目的基因的方法与原理。最后，师生共同完善概念图（下页图2）。
三、教学反思
本节内容具有“高”与“新”的特点，教师处理不好，就会提高学习难度，让学生产生畏惧。采用5E教学模式让学生参与教学，从简单的死记硬背到主动阅读、思考分析，体现了简约、形象和诱思的原则。教师通过“大肠杆菌生产人的胰岛素”的实例介绍基因工程的概念，真实形象；激趣诱思的基础上，引导学生自主阅读，用已有的遗传学知识解决部分问题，化复杂为简约，降低了学习难度；模拟实验让学生在简单的操作过程中体验重组DNA原理，深刻理解限制酶与连接酶的作用；小组合作学习，师生共建网络图，引导学生有整体建构的基础上，关注细节，完善体系。
基于5E模式的教学实践强调了文本探究、模型探究等学习方式，体现了以学生为中心，以探究为核心的思想，促进了学生理解概念，建构知识。