围绕生物学素养创生教材精准备课的尝试——必修二“基因表达产物与性状的关系”的教学准备

围绕生物学素养创生教材精准备课的尝试——必修二“基因表达产物与性状的关系”的教学准备

周 蓉 颜 威

山西省太原市 山西省实验中学 030000

发展核心素养是新时代优秀人才最重要的目标，修订后《普通高中教科书生物学》切实的落实了发展生物学核心素养。教师如何在教学准备中合理设定教学目标，制定每节课培养学生生物学核心素养的教学内容也更为重要。笔者以人教版高中生物学教材必修 2 第 4 章第 2 节“基因表达与性状的关系”中 “基因表达产物与性状的关系”为例对更有特色的教学准备活动进行了探索， 结合我校和学生实际能力展示我校创生课程的一个案例。 基因表达与性状的关系该内容隶属于次级概念”亲代传递给子代的遗传信息主要编码在 DNA 分子上”其中的“生物的性状主要由蛋白质决定”。该次级概念又隶属于高中生物四个大概念中的概念 3：遗传信息控制生物性状，并代代相传。该教学内容是在学习“基因的表达”后呈现的内容，这样的编排能够让学生充分认识基因与基因、基因与性状、基因与环境间的复杂关系，理解"中心法则”细胞中的基因表达进而产生肉眼可见性状的机制。教材中的例子基本是文字呈现出来的，内容略显单薄。在实际教学中，我校教师大胆的重组教材， 更加关注学科本质的学习，立足生物学事实适当的补充基因决定性状的案例， 合理设计概念生成和发展素养的教学思路。将该节内容与选择性必修模块 3 生物技术与工程中概念 5“基因工程赋予生物新的遗传特性”相结合，更好的体现大概念教学中的广泛联系。 实际生活中涉及基因工程的各种试剂材料非常成熟，我校教师可以经济便捷地购买到相应的实验试剂盒。我校生物教研组属于国家级生物教学基地，实验室具备强大的设备和资源支持。我校多名硕士研究生学历的教师也曾经实际操作的相关实验有丰富的实践经验，可以指导部分学生开展相应的分子生物学实验。参加高中生物奥林匹克竞赛和学习选择性必修 3 的同学可以成为本次实 验操作的主力军，既可以锻炼他们相应的动手操作能力，并将实验结果非常直观的呈现给所有学生。又可以使用他们所做出的实验结果给所有同学演示基因

与性状的关系。这样的教学内容安排不仅满足了在有限的课堂时间内给学生展示真实的基因决定性状的实例，也因地制宜的创生了满足不同学生发展需求的特色学科课程。

查阅众多资料和了解多种试剂盒后,我们选择了物美价廉且成功率更高的蓝白斑筛选来完成本次的实验任务。蓝白斑筛选是基因工程中筛选重组质粒的一种方法，质粒载体中带有β-半乳糖苷酶 N 端α片段的编码区，该编码区中含有多克隆位点，可用于构建重组质粒。大肠杆菌 DH5ɑ宿主细胞是编码β-半乳糖苷酶 C 端ω片段的突变体。宿主和质粒编码的片段虽都没有半乳糖苷酶活性， 但它们同时存在时,α片段与ω片段可通过α-互补形成具有酶活性的β-半乳糖苷酶。由α-互补而产生的 LacZ+细菌在诱导剂 IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）的作用下，在生色底物 X-Gal 存在时产生蓝色菌落。而当外源 DNA 插入到质粒的多克隆位点后破坏α片段的编码，使得带有重组质粒的 LacZ-细菌形成白色菌落

（见下图）。

如果需要讲解更加明确的实验原理，可以给学生讲解蓝白斑筛选原理的简略版本（见下图），LacZ 基因正常并且表达 LacZ 酶的细菌可以形成蓝色菌落， 而由于插入片段使得 LacZ 基因失活不能表达而无 LacZ 酶细菌只能形成白色菌落。

我校此次使用的是 pMD^TM19-T 克隆试剂盒进行蓝白斑筛选，实验过程非常的简便易行。每次操作在三天之内可以完成，每天只需要大约半小时的实验操作时间（一部分的准备过程由教师完成）。经过我校多位师生的多轮次实际操作基本可以达到百分百成功，蓝色白色菌落肉眼可见非常清晰（见下图）。而且价格不算太贵，基本 30 元/次。不仅可以锻炼奥赛学生的实验操作能力，同时可以让学生在实验过程中在实验室中参观学习或者观看教师在实验过程中录制的图片或视频资料。

实际教学中，大概念的形成不是一节课就能完成的，确立每一节课的教学目标并从不同的维度指向大概念，是大概念教学的“必由之路”;在实验及教学前，教师一定要储备与之相关的实验操作知识和学科教学知识,研究“标准”中不同层次概念间的关系，对确立“节”的教学目标。综上所述，本节教学起点落在已有的经典分子遗传学知识上，指导学生自己动手进行相关的具体插入片段使基因失活的实验操作，使用合理的资源配置，直观的使学生认识到“生物的性状主要由基因编码蛋白质决定”，在有限的课堂时间给学生展示真实的实例，创生了满足不同学生发展需求的特色学科课程，提高了学生生物学素养。

课题编号:ZJD-19013 山西省教育科学“十三五”规划2019年度普通高中生物学科山西教研基地专项课题 课题名称:高中生物教师精准备课的策略研究