開展課堂活動教學(xué)，讓新課程理念落地生根

賈海建

摘要：以“DNA重組技術(shù)的基本工具”一節(jié)為例，簡述了教師利用簡易材料，設(shè)計學(xué)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(xué)的重點和難點。

關(guān)鍵詞：新課程;科學(xué)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(biāo)志碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準（2017年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）基本理念之一是“教學(xué)過程重實踐”，即強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是主動參與的過程，讓學(xué)生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學(xué)習(xí)活動，加深對生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)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(xué)，有利于學(xué)生主動參與、動手和動腦，從而鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，積極參與科學(xué)探究。

1教材分析和學(xué)情分析

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

DNA重組技術(shù)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(xué)依賴于文字、圖片和學(xué)生的想象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來是困難的，教學(xué)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(xué)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(xué)生在活動中合作探究，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。

2教學(xué)目標(biāo)及其突破策略

《新課標(biāo)》對該部分內(nèi)容要求的描述是“闡明DNA重組技術(shù)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(guān)知識都“活化”成相關(guān)的課堂模擬活動，使學(xué)生在合作探究活動中獲取知識、應(yīng)用知識，“寓教于樂”“寓教于活動”。

3教學(xué)前期準備

為了能順利開展課堂活動教學(xué)，課前準備包括教師準備和學(xué)生準備。

教師準備：將全班學(xué)生分成8組、制作學(xué)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(xué)生準備：預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，初步了解三種基本工具的作用及其特點。

4教學(xué)過程

4.1創(chuàng)設(shè)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(xué)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(zhuǎn)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(xué)生分小組討論，并推選代表回答。

設(shè)計意圖：通過圖片展示、問題引導(dǎo)和學(xué)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(shù)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(xué)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(yīng)的限制酶）在相應(yīng)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(xué)生對限制酶的認識，教師引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)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(jié)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(xué)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(yīng)的“DNA連接酶”——訂書機進行連接。學(xué)生活動時，教師觀察學(xué)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(jié)果如圖3所示。

教師提問：①DNA連接酶“縫合”形成的化學(xué)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(xué)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)粒“拼接”的過程

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(xué)生利用所給材料將“抗蟲基因”插入到質(zhì)粒中，構(gòu)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(xué)生動手操作后，教師引導(dǎo)學(xué)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)粒”作為載體，應(yīng)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(xué)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(jié)合，構(gòu)建“基因表達載體”，為下一節(jié)的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

5教后反思

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