广西

高考真题质量高，对高中教学、备考具有极大的指导意义，已成为学科教师教学和备考时重要的备课和训练材料。除了将真题通过练习的形式直接下发给学生反复训练外，笔者尝试将高考真题嵌入高考备考复习课中，用以设置情境和细化考点。本文以选修3“基因工程”专题的“基因表达载体的构建”为例进行分析。

1.考点分析

基因工程是高中生物人教版选修3《现代生物科技专题》的第一个专题，是选修3 的重要概念之一，由于此部分内容抽象、概念多、学生理解难度大，因此是选修3 的重点和难点内容。该内容在《普通高等学校招生全国统一考试大纲》（以下简称《考试大纲》）中包括基因工程的诞生、基因工程的原理及技术（含PCR 技术）、基因工程的应用、蛋白质工程4 个考点，其中基因工程的应用、基因工程的原理及技术（含PCR 技术）为Ⅱ级要求，要求学生能理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。

基因工程的核心是基因表达载体的构建，本节复习课选取该核心操作步骤进行专项复习。在进行该部分复习的同时，可将与之相关的DNA 重组技术基本工具中的限制酶、载体等内容有机整合。笔者认为，本节课需要学生解决的问题有：

①什么是载体？载体需要满足哪些条件？

②有哪些符合条件的载体？如何根据需要选择合适的载体？

③限制性核酸内切酶的作用是什么？如何根据需要选择合适的限制酶？

④基因表达载体由哪几部分构成？各部分分别有什么作用？

⑤如何构建“合格”的基因表达载体？

2.考情分析

基因工程在高考试题中出现频次高，例如2019 年全国卷Ⅰ第38 题、2018 年全国卷Ⅰ第38 题、2017 年全国卷Ⅰ第38 题、2016 年全国卷Ⅰ第40 题的考查内容均为基因工程。

从基因工程的试题内容看，基因工程考查的内容已经由过去强调对知识点的记忆改为强调在具体而真实的情境下解决问题，大题题干中信息少但设问中信息丰富，且不同设问信息间相对独立，问题设置灵活，问题呈现形式包含文字、结构图、流程图，问题内容不仅关注“是什么”，更强调“为什么”，突出了对学生科学思维这一学科核心素养的考查，同时还体现了对学生理解能力、获取信息的能力和综合运用能力的考查。

3.学情分析

要完全掌握基因表达载体，必须明确载体的各个组件及其位置。通过高二年级的学习，学生对“基因工程”的理论知识已有所掌握，大部分学生能说出载体的种类、作为载体的条件、基因表达载体的基本组件，但对于载体的选择，启动子、目的基因、终止子、标记基因这四个组件的位置关系和功能并不是很明确，同时未建立起完整的知识框架，也缺乏对知识的转化和解决问题的训练。教师可通过建立新情境，抛出需要解决的问题。

4.用真题教学

笔者从近年高考试题选出相关试题，构建具体而真实的情境，详细分析基因表达载体的构建过程，以试题的解决，带动问题的落实，实现对知识的再认识、再挖掘。

结合对本节考点的分析，可将本节内容细化为4 个知识板块：为什么要构建基因表达载体，如何选择载体，如何选择限制酶，如何选择基因表达载体。

4.1 为什么要构建基因表达载体

4.1.1 设计意图

教学中，要让学生明白目的基因需要在宿主细胞中完成表达、在基因表达载体中发挥作用，需要其他控制元件的参与。通过复习，让学生能说出载体需要具备的条件、基因表达载体的组成部分以及各部分的作用。

4.1.2 选择试题设置情境

【试题】（2017 年，全国卷Ⅱ，第38 题节选）（题干略）（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_______（答出两点即可）。

【答案】目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子（答出两点即可）

通过此问题的解决，学生可理解载体在构建基因表达载体的过程中的重要性，明确载体须有一个至多个限制酶切割位点，能在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上随染色体DNA 进行同步复制，且含有多个标记基因。满足这些条件的载体在结构上应具有复制原点等。

4.2 如何选择载体

4.2.1 设计意图

教学中，在学生理解构建基因表达载体的重要性后，需要学生进一步知道载体的种类有哪些，选择载体时需要考虑哪些因素。

4.2.2 选择试题设置情境

【试题】（2017 年，全国卷Ⅰ，第38 题节选）（题干略）（2）若用家蚕作为表达基因A 的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用____________作为载体，其原因是________________________________。

【答案】噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕

通过此问题的解决，学生理解了载体的种类有质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒。在选择载体时，需要根据宿主细胞的种类和性质，选择合适的载体种类。

4.3 如何选择限制酶

4.3.1 设计意图

在选择正确的载体后，需要将目的基因和载体连接，才能将重组DNA 导入受体细胞，该过程需要限制性核酸内切酶的参与。学生要知道限制性核酸内切酶的来源、作用及原理，同时还需要学生能根据目的基因和载体的碱基序列（具体的应用情境）选择符合条件的限制酶种类。

4.3.2 选择试题设置情境

【试题1】（2016 年，全国卷Ⅲ，第40 题改编）请从图1 中选用两种限制酶连接目的基因与质粒，并说明理由。

图1

【答案】选择BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ，原因是BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割后产生的片段具有相同的黏性末端。

通过对此问题的分析，学生加深理解了限制性核酸内切酶的“识别”（识别特定的核苷酸序列）和“断键”（使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开）作用。明确了在构建基因表达载体时，需要用到限制性核酸内切酶进行切割，从而获得相同的黏性末端。实际操作中，可选择同种限制酶切割，也可选择不同种限制酶切割。

【试题2】用图2 中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用哪两种限制酶切割？

图2

【答案】选择Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ。

此问题是在学生理解了“要使目的基因和载体连接需要通过限制酶产生相同的黏性末端”的基础上设置的。通过分析此问题，学生能加深理解基因表达载体的构成包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等，理解启动子能驱动基因转录为mRNA，终止子能使转录在所需要的地方停止下来，标记基因能鉴别受体细胞中是否含有目的基因，进而筛选出含有目的基因的细胞。只有保证上述序列的完整性才能够使目的基因进入受体细胞后，能在受体细胞内维持稳定和表达。

4.4 如何选择基因表达载体

4.4.1 设计意图

学生在理解如何构建基因表达载体的基础上，还需要从重组DNA 分子的结构是否完整、能否起到鉴别筛选的作用、能否在宿主细胞内维持稳定和表达等方面思考能否满足实验需要。

4.4.2 选择试题设置情境

【试题】（2016 年，全国卷Ⅲ，第40 题改编）某人利用图3 中（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图3 中（c）所示。请选择合适的重组子，并说明原因。

图3

【答案】选择的重组子是乙，因为甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录。

此问题是在学生已经理解基因表达载体的结构基础上设置的，旨在帮助学生进一步理解基因表达载体应有完整的目的基因和至少一个完整的标记基因，同时明确了基因表达载体和复制原点，且目的基因必须位于启动子和终止子之间才能完成表达。

上述5 个试题，按照为什么要构建基因表达载体、如何选择合适的限制酶构建基因表达载体、怎样才是“合格”的基因表达载体的设计思路，将DNA 重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序两节内容有机结合，借助高考真题设置真实的情境，学生通过解决真实情境的问题，基本能掌握构建基因表达载体的过程、条件和需要注意的问题。

5.教学感悟

本节复习课，结合深度学习理论，以构建基因表达载体为目标，从为什么要构建、如何构建、如何筛选三个角度出发，层层推进，通过结合模式图和结构图设置问题激发学生的学习兴趣，由浅入深锻炼学生的科学思维与科学探究能力，突破复习的重点与难点。通过围绕核心操作步骤，以高考真题设置真实且具体的情境，让学生有机会运用理论知识解决实际问题，做出科学理性的判断，树立起社会责任；同时在这个过程中，学生可重新深入认识基因工程中涉及的多个概念，建立相互之间的联系，构建知识框架，进而形成正确的生命观念。

这节课的教学设计，可对同类型的内容复习有一定的指导意义。

5.1 高考真题创设教学情境

教学情境作为课堂教学中有机组成部分之一，在生物课堂中占有十分重要的地位，教师能够借助教学情境的创设来减轻教学的负担，激发学生在特定的教学情境中进行思考，从而促进备考复习的有效进行。高考真题为复习课提供了丰富的情境，教师可根据教学需要，从高考真题中遴选适合用于课堂教学的试题素材，进行加工、改编和整理后应用于课堂教学。

5.2 高考真题落实考点复习

《考试大纲》及其说明列出的考点是大纲式的，教师需要对考点进行细化。可通过历年的高考真题分析出核心考点及常见命题方式，发现常考考点有哪些、变化考点有哪些、新增题型有哪些，从而细化考点。细化后的考点，教师可以在讲解分析的基础上借助真题落实和强化，提高学生的理解能力和综合运用能力。