一、問題的提出

人教版《生物》選修3專題一《基因工程》中圍繞限制酶的相關(guān)知識非常少，但所能延伸的知識非常多，而且這一內(nèi)容是非常抽象的，學(xué)生難以想象。以往在進(jìn)行這種類型內(nèi)容的教學(xué)時，通常是教師通過PPT將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行“孜孜不倦”的講解，學(xué)生一聽就懂，然而殘酷的現(xiàn)實(shí)是一遇到問題就錯。其實(shí)關(guān)鍵點(diǎn)在于學(xué)生所“得”到的是我們教師強(qiáng)加給他的，甚至是“死”的知識，遺忘或不會運(yùn)用就顯得再正常不過了。有時教師也會設(shè)計(jì)模擬活動，學(xué)生動手剪接，但這種模擬活動僅僅是將教材內(nèi)容進(jìn)行簡單重演——提供一段DNA片段和限制酶，所有學(xué)生用的限制酶都是相同的。這樣的活動不能從根本上對限制酶的知識進(jìn)行延伸與拓展，例如不同的限制酶切割DNA后可能得到相同堿基序列的DNA片段等，其模擬活動僅僅是讓學(xué)生感受一下限制酶是如何對DNA片段進(jìn)行切割的。

二、課題背景

基因工程屬于生物科技前沿的內(nèi)容，這一專題的教學(xué)需要把握兩個重要原則——基礎(chǔ)性和漸進(jìn)性。如果違背了這兩個原則，學(xué)生就會產(chǎn)生“危乎高哉”的想法，望而卻步。因此，在學(xué)習(xí)限制酶與DNA連接酶時，首先，可與必修課本中有關(guān)DNA結(jié)構(gòu)的知識緊密聯(lián)系，有了DNA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，才能較好地理解這兩種酶的功能。

另外，模擬制作是學(xué)生較為感興趣的活動，要緊密聯(lián)系學(xué)生已有的生活閱歷和經(jīng)驗(yàn)，避免紙上談兵，創(chuàng)設(shè)富含科學(xué)內(nèi)涵的活動情境，使學(xué)生能夠在真實(shí)的動手過程中較好地理解限制酶和DNA連接酶的剪切拼接要領(lǐng)。

筆者在教學(xué)中采用了模擬制作DNA重組模型以及和課件相結(jié)合的教學(xué)手段，最大限度地發(fā)揮學(xué)生在課堂中的參與度、合作意識和創(chuàng)新精神，取得了很好的教學(xué)效果。

三、活動過程

分組：6組，每組6人。

材料用具：

打印有堿基序列的DNA片段紙條（6種不同的顏色，相同的DNA序列，每張紙條反面分別編號1—6），剪刀。

組織活動：

活動1

當(dāng)學(xué)生明確磷酸二酯鍵的位置以及限制酶的特點(diǎn)之后，展示圖1（在設(shè)計(jì)限制酶種類時，充分考慮識別序列和切割位點(diǎn)的多樣性，有相同的，也有不同的），學(xué)生討論得出：限制酶識別特定的堿基序列；不同的限制酶可能識別相同的序列，切割位點(diǎn)可能相同，可能不同，等等。

指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中圖示：切割DNA分子時產(chǎn)生的兩種不同末端。如果此時就讓學(xué)生動手模擬限制酶的切割，很容易出現(xiàn)一刀切（所有片段都被切割為平末端）的現(xiàn)象。為了幫助學(xué)生更好地理解限制酶的切割位點(diǎn)，利用投影再次展示切割位點(diǎn)、過程及結(jié)果，強(qiáng)調(diào)限制酶識別特定序列，切割特定部位的磷酸二酯鍵。

活動2

每個學(xué)生拿到一張打印有相同堿基序列的DNA片段紙條，如圖2所示（在設(shè)計(jì)堿基序列時充分考慮圖1中的6種酶都能找到對應(yīng)的識別序列，其中某種酶設(shè)計(jì)為2個識別序列），按照所給的特定的限制酶對其切割：以剪刀代替限制酶；活動以小組為單位進(jìn)行，每個小組由6名學(xué)生組成，投影打出6種不同的限制酶（如圖1所示）；每名學(xué)生按照紙條反面的編號指定其中一種限制酶，小組內(nèi)同學(xué)選擇的酶不能重復(fù)。

提問：你切割后得到了怎樣的末端？注意與你小組內(nèi)的同學(xué)進(jìn)行比較，你們得到的末端形態(tài)、堿基序列相同嗎？可以借助教材完善你的答案。

在活動過程中，友情提醒學(xué)生找到相應(yīng)的識別序列后先用筆在剪切位點(diǎn)上做記號。當(dāng)然仍有少數(shù)學(xué)生出現(xiàn)了失誤，但是在剪切過程中或是與組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行比較時，便能及時發(fā)現(xiàn)。此時筆者提醒學(xué)生如有失誤舉手示意，并再次發(fā)放對應(yīng)的xYi4CUjvspNnnWpm0n0Q1Iqhz1jMF25qpl36YU58GiE=DNA片段紙條，把原先剪切錯誤的紙條收回，以免混淆。

生1（展示小組所得到的末端）：我們小組里得到的有的是粘性末端，有的是平末端。

生2：我們切割后得到的末端，盡管各自用的不同限制酶，但有的粘性末端的堿基序列是相同的，有的不同。

活動3

筆者肯定了學(xué)生的答案，并再次引導(dǎo)學(xué)生思考：你們手中的DNA片段切割后是否可以還原到原來的狀態(tài)？你們所得到的DNA片段之間是否可以相互連接？如果能夠連接，前提條件是什么？利用投影展示DNA分子的連接過程及結(jié)果，指出切割下來的DNA片段拼接成新的DNA分子，是靠DNA連接酶來完成的，恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。

此時在小組內(nèi)已有若干剪切下來的DNA片段，有的是粘性末端，有的是平末端，有的末端堿基序列相同，有的不同。在此之前，因?yàn)榻M內(nèi)每個成員的紙條顏色都不同，所以對于剪切下來的DNA片段，學(xué)生能夠準(zhǔn)確辨認(rèn)出對應(yīng)的限制酶。通過組內(nèi)合作交流，體會DNA拼接的結(jié)果及條件。

生3：切割后可以還原到原來的狀態(tài)。同時，我的這個DNA片段可以與A同學(xué)的DNA片段進(jìn)行連接，但與B同學(xué)的DNA片段不能進(jìn)行連接。

生4：能否連接的依據(jù)是兩個DNA片段的粘性末端所暴露出來的堿基序列是否可以配對，平末端則無此要求。

此時筆者在加以肯定的同時再次發(fā)問：你們所得到的情況都是如此嗎？

生5：我覺得還有一種情況，就是原來的DNA片段切割后還可以自我連接成環(huán)。因?yàn)槲沂掷锏倪@個DNA片段存在兩個所給同一種限制酶（⑥MboⅠ）的酶切位點(diǎn)，我把它們切割后得到的片段也可以首尾相連（見下圖），因?yàn)槭孜泊嬖谙嗤恼承阅┒恕?/p>

對原來看似很抽象的DNA自我環(huán)化，學(xué)生在實(shí)際動手中形成了正確的認(rèn)識，教學(xué)難點(diǎn)得到了很好的解決，模擬活動由此得到了升華。

筆者課前圍繞“限制酶”這一重要概念，聯(lián)系相關(guān)知識（主干知識：限制酶具有特異性識別堿基序列并且在特定位點(diǎn)對DNA進(jìn)行切割。延伸知識：不同限制酶可以識別相同堿基序列但酶切位點(diǎn)不同、不同限制酶酶切后得到的DNA末端堿基序列也可以不同，等等）對教材進(jìn)行重新演繹，精心預(yù)設(shè)了六種不同的限制酶與一段相同的DNA片段，通過學(xué)生動手剪、拼這些看似簡單的教學(xué)活動來激活學(xué)生所學(xué)知識；同時以小組為單位，通過小組內(nèi)部同學(xué)之間不同結(jié)果的比較，有效拓展了知識。學(xué)生們通過親手操作（模擬過程）與比較，較為真切地感知了限制酶的特點(diǎn)，并且在活動中不斷嘗試不斷發(fā)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了理解性學(xué)習(xí)。

注：本課例為第三屆“蘇派名師”教學(xué)思想研討活動青年教師展示課。

（作者單位：江蘇省梁豐高級中學(xué)）