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摘要：以“DNA重组技术的基本工具”一节为例，简述了教师利用简易材料，设计学生活动方案，将基本工具由“微观、抽象”的静态知识变为“可见、具体”的模拟活动，有效地突破了教学的重点和难点。
关键词：新课程;科学探究;限制酶;DNA连接酶;核心素养;模拟活动
中图分类号：G633.91 文献标志码：B
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）基本理念之一是“教学过程重实践”，即强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神。在生物课堂上，教师利用简易材料，开展活动教学，有利于学生主动参与、动手和动脑，从而锻炼学生的科学思维，积极参与科学探究。
1教材分析和学情分析
“DNA重组技术的基本工具”属于选择性必修课程部分的“生物技术与工程”模块，是基因工程的第一节。转基因技术是生物科学的前沿技术，是当今社会的热点话题，其应用也已经深入到生活的方方面面。学习基因工程有利于学生形成科学的自然观，有利于学生参与社会事务的讨论，作出理性的解释和判断。
DNA重组技术的基本工具及其作用都是分子水平的，是看不见摸不着的，传统的教学依赖于文字、图片和学生的想象，学生学习起来是困难的，教学效果比较差。教师如果能够使用简易材料对分子水平的工具进行模拟，让学生在活动中使用这些“工具”进行模拟操作，将抽象、微观的知识具体化、宏观化，不仅有利于知识的掌握，而且有利于学生在活动中合作探究，培养科学探究的能力。
2教学目标及其突破策略
《新课标》对该部分内容要求的描述是“阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具”，其重点是“三种基本工具”的作用及其特点。为此，笔者尝试将本节的相关知识都“活化”成相关的课堂模拟活动，使学生在合作探究活动中获取知识、应用知识，“寓教于乐”“寓教于活动”。
3教学前期准备
为了能顺利开展课堂活动教学，课前准备包括教师准备和学生准备。
教师准备：将全班学生分成8组、制作学生课堂活动单、打印并裁剪几种限制酶的识别序列、带有某种限制酶识别序列的质粒、剪刀、订书机等。
学生准备：预习相关内容，初步了解三种基本工具的作用及其特点。
4教学过程
4.1创设情境，激发思考：通过一组图片的对照，初步了解“基因工程”需要的工具
教师首先展示受虫害严重的“普通棉”和具有抗虫特性的抗虫棉的图片，并提出问题：科学家培育“抗虫棉”，要将苏云金芽孢杆菌细胞内的“抗虫基因”转入棉花植株细胞中，需要哪些步骤呢？需要哪些分子水平的工具呢？
学生分小组讨论，并推选代表回答。
设计意图：通过图片展示、问题引导和学生讨论活动，教师简单明了地引出本节课的重点内容“DNA重组技术的基本工具”。
4.2模拟活动1：“剪一剪”——组内合作，阐明限制性核酸内切酶的作用及特点
教师提供资料：已知几种常见限制酶的识别序列和切割位点如下：EcoR I识别序列“GAATFC”，切割位点在“G与A”之间，BamH I识别序列“GGATCC”，切割位点在“G与G”之間，Sma I识别序列“CCCGGG”，切割位点在“G与C”之间，Apa I识别序列“AGCT”，切割位点在“G与C”之间。并准备剪刀（贴上限制酶名称）若干、不同颜色（代表来源不同）的彩纸打印出来的DNA片段若干（图1），分别发放给不同小组。
学生分小组，仔细观察本组DNA片段的核苷酸序列，各组合作、讨论，利用所提供的剪刀（代表相应的限制酶）在相应位置进行DNA的剪切。各组将剪切后得到的“末端”展示，分别说明本组的“末端”类型，并比较不同小组的“末端”，部分成果如图2所示。
为加深学生对限制酶的认识，教师引导学生思考：①限制酶的识别序列有什么特点？②限制酶剪切的化学键名称是什么？③酶切后形成的末端有哪几种？
通过以上模拟活动，学生在动手“拿起”限制酶“剪切”DNA的过程中，能很好地理解限制酶的作用、作用特点及作用结果，效果良好。
4.3模拟活动2：“连一连”——组间合作，体会DNA连接酶的作用
教师准备订书机两个（分别贴上E·cohDNA连接酶和T4DNA连接酶），要求学生各组在班级内寻找与本组所得的“末端”能连接的“末端”，尝试将不同来源（不同颜色）的DNA片段进行“拼接”，拼接成功后选择相应的“DNA连接酶”——订书机进行连接。学生活动时，教师观察学生选择的DNA连接酶是否正确。
各组将连接成功的新DNA分子（两种颜色）展示，部分结果如图3所示。
教师提问：①DNA连接酶“缝合”形成的化学键的名称是什么？②两种DNA连接酶的作用有什么区别？
本活动中，通过组间合作，学生在寻找“末端”、选择“DNA连接酶”和连接“末端”等过程中，体验合作的快乐，收获合作的成果。
4.4模拟活动3：“拼一拼”——组内合作，体验将“抗虫基因”与质粒“拼接”的过程
教师用彩纸打印含“抗虫基因”的DNA片段（两端有EcoR I的识别序列）若干、白纸打印含EcoR I识别序列的质粒（剪成纸环）若干、剪刀、订书机等，如图4所示。要求学生利用所给材料将“抗虫基因”插入到质粒中，构建“重组质粒”，并展示。
各组限制酶“剪切”后，抗虫基因和质粒如图5所示，经DNA连接酶作用后，连接情况如图6所示。
在学生动手操作后，教师引导学生思考：①将抗虫基因剪切下来需要切断几个磷酸二酯键？②“质粒”作为载体，应具备哪些条件？③抗虫基因与质粒的连接有几种情况？抗虫基因都能正常表达吗？
通过以上动手模拟活动，学生合作探究，进一步加深了对限制酶和DNA连接酶作用的理解，同时尝试将目的基因与载体结合，构建“基因表达载体”，为下一节的学习埋下伏笔。
5教后反思
“教学有法，教无定法，贵在得法”，在新课程的指导下，教师根据不同的教学内容，创造条件，开展课堂活动教学，将生物学学科核心素养贯穿于课堂教学过程中，是有效的教学方法。学生在活动中“合作探究”，培养了“科学思维”，收获了对“生命观念”的认识。
关键词：新课程;科学探究;限制酶;DNA连接酶;核心素养;模拟活动
中图分类号：G633.91 文献标志码：B
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）基本理念之一是“教学过程重实践”，即强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神。在生物课堂上，教师利用简易材料，开展活动教学，有利于学生主动参与、动手和动脑，从而锻炼学生的科学思维，积极参与科学探究。
1教材分析和学情分析
“DNA重组技术的基本工具”属于选择性必修课程部分的“生物技术与工程”模块，是基因工程的第一节。转基因技术是生物科学的前沿技术，是当今社会的热点话题，其应用也已经深入到生活的方方面面。学习基因工程有利于学生形成科学的自然观，有利于学生参与社会事务的讨论，作出理性的解释和判断。
DNA重组技术的基本工具及其作用都是分子水平的，是看不见摸不着的，传统的教学依赖于文字、图片和学生的想象，学生学习起来是困难的，教学效果比较差。教师如果能够使用简易材料对分子水平的工具进行模拟，让学生在活动中使用这些“工具”进行模拟操作，将抽象、微观的知识具体化、宏观化，不仅有利于知识的掌握，而且有利于学生在活动中合作探究，培养科学探究的能力。
2教学目标及其突破策略
《新课标》对该部分内容要求的描述是“阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体三种基本工具”，其重点是“三种基本工具”的作用及其特点。为此，笔者尝试将本节的相关知识都“活化”成相关的课堂模拟活动，使学生在合作探究活动中获取知识、应用知识，“寓教于乐”“寓教于活动”。
3教学前期准备
为了能顺利开展课堂活动教学，课前准备包括教师准备和学生准备。
教师准备：将全班学生分成8组、制作学生课堂活动单、打印并裁剪几种限制酶的识别序列、带有某种限制酶识别序列的质粒、剪刀、订书机等。
学生准备：预习相关内容，初步了解三种基本工具的作用及其特点。
4教学过程
4.1创设情境，激发思考：通过一组图片的对照，初步了解“基因工程”需要的工具
教师首先展示受虫害严重的“普通棉”和具有抗虫特性的抗虫棉的图片，并提出问题：科学家培育“抗虫棉”，要将苏云金芽孢杆菌细胞内的“抗虫基因”转入棉花植株细胞中，需要哪些步骤呢？需要哪些分子水平的工具呢？
学生分小组讨论，并推选代表回答。
设计意图：通过图片展示、问题引导和学生讨论活动，教师简单明了地引出本节课的重点内容“DNA重组技术的基本工具”。
4.2模拟活动1：“剪一剪”——组内合作，阐明限制性核酸内切酶的作用及特点
教师提供资料：已知几种常见限制酶的识别序列和切割位点如下：EcoR I识别序列“GAATFC”，切割位点在“G与A”之间，BamH I识别序列“GGATCC”，切割位点在“G与G”之間，Sma I识别序列“CCCGGG”，切割位点在“G与C”之间，Apa I识别序列“AGCT”，切割位点在“G与C”之间。并准备剪刀（贴上限制酶名称）若干、不同颜色（代表来源不同）的彩纸打印出来的DNA片段若干（图1），分别发放给不同小组。
学生分小组，仔细观察本组DNA片段的核苷酸序列，各组合作、讨论，利用所提供的剪刀（代表相应的限制酶）在相应位置进行DNA的剪切。各组将剪切后得到的“末端”展示，分别说明本组的“末端”类型，并比较不同小组的“末端”，部分成果如图2所示。
为加深学生对限制酶的认识，教师引导学生思考：①限制酶的识别序列有什么特点？②限制酶剪切的化学键名称是什么？③酶切后形成的末端有哪几种？
通过以上模拟活动，学生在动手“拿起”限制酶“剪切”DNA的过程中，能很好地理解限制酶的作用、作用特点及作用结果，效果良好。
4.3模拟活动2：“连一连”——组间合作，体会DNA连接酶的作用
教师准备订书机两个（分别贴上E·cohDNA连接酶和T4DNA连接酶），要求学生各组在班级内寻找与本组所得的“末端”能连接的“末端”，尝试将不同来源（不同颜色）的DNA片段进行“拼接”，拼接成功后选择相应的“DNA连接酶”——订书机进行连接。学生活动时，教师观察学生选择的DNA连接酶是否正确。
各组将连接成功的新DNA分子（两种颜色）展示，部分结果如图3所示。
教师提问：①DNA连接酶“缝合”形成的化学键的名称是什么？②两种DNA连接酶的作用有什么区别？
本活动中，通过组间合作，学生在寻找“末端”、选择“DNA连接酶”和连接“末端”等过程中，体验合作的快乐，收获合作的成果。
4.4模拟活动3：“拼一拼”——组内合作，体验将“抗虫基因”与质粒“拼接”的过程
教师用彩纸打印含“抗虫基因”的DNA片段（两端有EcoR I的识别序列）若干、白纸打印含EcoR I识别序列的质粒（剪成纸环）若干、剪刀、订书机等，如图4所示。要求学生利用所给材料将“抗虫基因”插入到质粒中，构建“重组质粒”，并展示。
各组限制酶“剪切”后，抗虫基因和质粒如图5所示，经DNA连接酶作用后，连接情况如图6所示。
在学生动手操作后，教师引导学生思考：①将抗虫基因剪切下来需要切断几个磷酸二酯键？②“质粒”作为载体，应具备哪些条件？③抗虫基因与质粒的连接有几种情况？抗虫基因都能正常表达吗？
通过以上动手模拟活动，学生合作探究，进一步加深了对限制酶和DNA连接酶作用的理解，同时尝试将目的基因与载体结合，构建“基因表达载体”，为下一节的学习埋下伏笔。
5教后反思
“教学有法，教无定法，贵在得法”，在新课程的指导下，教师根据不同的教学内容，创造条件，开展课堂活动教学，将生物学学科核心素养贯穿于课堂教学过程中，是有效的教学方法。学生在活动中“合作探究”，培养了“科学思维”，收获了对“生命观念”的认识。