賈海建

摘要：以“DNA重組技術的基本工具”一節(jié)為例，簡述了教師利用簡易材料，設計學生活動方案，將基本工具由“微觀、抽象”的靜態(tài)知識變?yōu)椤翱梢?、具體”的模擬活動，有效地突破了教學的重點和難點。

關鍵詞：新課程;科學探究;限制酶;DNA連接酶;核心素養(yǎng);模擬活動

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）基本理念之一是“教學過程重實踐”，即強調(diào)學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。在生物課堂上，教師利用簡易材料，開展活動教學，有利于學生主動參與、動手和動腦，從而鍛煉學生的科學思維，積極參與科學探究。

1教材分析和學情分析

“DNA重組技術的基本工具”屬于選擇性必修課程部分的“生物技術與工程”模塊，是基因工程的第一節(jié)。轉基因技術是生物科學的前沿技術，是當今社會的熱點話題，其應用也已經(jīng)深入到生活的方方面面。學習基因工程有利于學生形成科學的自然觀，有利于學生參與社會事務的討論，作出理性的解釋和判斷。

DNA重組技術的基本工具及其作用都是分子水平的，是看不見摸不著的，傳統(tǒng)的教學依賴于文字、圖片和學生的想象，學生學習起來是困難的，教學效果比較差。教師如果能夠使用簡易材料對分子水平的工具進行模擬，讓學生在活動中使用這些“工具”進行模擬操作，將抽象、微觀的知識具體化、宏觀化，不僅有利于知識的掌握，而且有利于學生在活動中合作探究，培養(yǎng)科學探究的能力。

2教學目標及其突破策略

《新課標》對該部分內(nèi)容要求的描述是“闡明DNA重組技術的實現(xiàn)需要利用限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體三種基本工具”，其重點是“三種基本工具”的作用及其特點。為此，筆者嘗試將本節(jié)的相關知識都“活化”成相關的課堂模擬活動，使學生在合作探究活動中獲取知識、應用知識，“寓教于樂”“寓教于活動”。

3教學前期準備

為了能順利開展課堂活動教學，課前準備包括教師準備和學生準備。

教師準備：將全班學生分成8組、制作學生課堂活動單、打印并裁剪幾種限制酶的識別序列、帶有某種限制酶識別序列的質(zhì)粒、剪刀、訂書機等。

學生準備：預習相關內(nèi)容，初步了解三種基本工具的作用及其特點。

4教學過程

4.1創(chuàng)設情境，激發(fā)思考：通過一組圖片的對照，初步了解“基因工程”需要的工具

教師首先展示受蟲害嚴重的“普通棉”和具有抗蟲特性的抗蟲棉的圖片，并提出問題：科學家培育“抗蟲棉”，要將蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)的“抗蟲基因”轉入棉花植株細胞中，需要哪些步驟呢？需要哪些分子水平的工具呢？

學生分小組討論，并推選代表回答。

設計意圖：通過圖片展示、問題引導和學生討論活動，教師簡單明了地引出本節(jié)課的重點內(nèi)容“DNA重組技術的基本工具”。

4.2模擬活動1：“剪一剪”——組內(nèi)合作，闡明限制性核酸內(nèi)切酶的作用及特點

教師提供資料：已知幾種常見限制酶的識別序列和切割位點如下：EcoR I識別序列“GAATFC”，切割位點在“G與A”之間，BamH I識別序列“GGATCC”，切割位點在“G與G”之間，Sma I識別序列“CCCGGG”，切割位點在“G與C”之間，Apa I識別序列“AGCT”，切割位點在“G與C”之間。并準備剪刀（貼上限制酶名稱）若干、不同顏色（代表來源不同）的彩紙打印出來的DNA片段若干（圖1），分別發(fā)放給不同小組。

學生分小組，仔細觀察本組DNA片段的核苷酸序列，各組合作、討論，利用所提供的剪刀（代表相應的限制酶）在相應位置進行DNA的剪切。各組將剪切后得到的“末端”展示，分別說明本組的“末端”類型，并比較不同小組的“末端”，部分成果如圖2所示。

為加深學生對限制酶的認識，教師引導學生思考：①限制酶的識別序列有什么特點？②限制酶剪切的化學鍵名稱是什么？③酶切后形成的末端有哪幾種？

通過以上模擬活動，學生在動手“拿起”限制酶“剪切”DNA的過程中，能很好地理解限制酶的作用、作用特點及作用結果，效果良好。

4.3模擬活動2：“連一連”——組間合作，體會DNA連接酶的作用

教師準備訂書機兩個（分別貼上E·cohDNA連接酶和T4DNA連接酶），要求學生各組在班級內(nèi)尋找與本組所得的“末端”能連接的“末端”，嘗試將不同來源（不同顏色）的DNA片段進行“拼接”，拼接成功后選擇相應的“DNA連接酶”——訂書機進行連接。學生活動時，教師觀察學生選擇的DNA連接酶是否正確。

各組將連接成功的新DNA分子（兩種顏色）展示，部分結果如圖3所示。

教師提問：①DNA連接酶“縫合”形成的化學鍵的名稱是什么？②兩種DNA連接酶的作用有什么區(qū)別？

本活動中，通過組間合作，學生在尋找“末端”、選擇“DNA連接酶”和連接“末端”等過程中，體驗合作的快樂，收獲合作的成果。

4.4模擬活動3：“拼一拼”——組內(nèi)合作，體驗將“抗蟲基因”與質(zhì)?！捌唇印钡倪^程

教師用彩紙打印含“抗蟲基因”的DNA片段（兩端有EcoR I的識別序列）若干、白紙打印含EcoR I識別序列的質(zhì)粒（剪成紙環(huán)）若干、剪刀、訂書機等，如圖4所示。要求學生利用所給材料將“抗蟲基因”插入到質(zhì)粒中，構建“重組質(zhì)?！?，并展示。

各組限制酶“剪切”后，抗蟲基因和質(zhì)粒如圖5所示，經(jīng)DNA連接酶作用后，連接情況如圖6所示。

在學生動手操作后，教師引導學生思考：①將抗蟲基因剪切下來需要切斷幾個磷酸二酯鍵？②“質(zhì)?！弊鳛檩d體，應具備哪些條件？③抗蟲基因與質(zhì)粒的連接有幾種情況？抗蟲基因都能正常表達嗎？

通過以上動手模擬活動，學生合作探究，進一步加深了對限制酶和DNA連接酶作用的理解，同時嘗試將目的基因與載體結合，構建“基因表達載體”，為下一節(jié)的學習埋下伏筆。

5教后反思

“教學有法，教無定法，貴在得法”，在新課程的指導下，教師根據(jù)不同的教學內(nèi)容，創(chuàng)造條件，開展課堂活動教學，將生物學學科核心素養(yǎng)貫穿于課堂教學過程中，是有效的教學方法。學生在活動中“合作探究”，培養(yǎng)了“科學思維”，收獲了對“生命觀念”的認識。