孫慶興

摘? ? 要：課程基地是現(xiàn)有教學(xué)課堂的延伸、升華和補充，江蘇基礎(chǔ)教育正進入大機會時代，課程基地是內(nèi)涵發(fā)展的大平臺大機會，校外有特色的課程基地就是一個很好的平臺。到富有水鄉(xiāng)特色的千島菜花校外課程基地進行基因工程及其應(yīng)用的生活化教學(xué)，不僅能夠使學(xué)生掌握生物學(xué)知識和科學(xué)方法，而且能夠提升學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：課程基地;高中生物;生活化教學(xué)

江蘇的課程基地建設(shè)是一種原創(chuàng)性的創(chuàng)新，在全國的課程改革中是一種標(biāo)志性的成果。江蘇省教育廳基教處處長馬斌認(rèn)為，對教育難題的破解，必須回歸教育的原點。因此，蘇教基[2011]27號文件中明確指出，課程基地是以創(chuàng)設(shè)新型學(xué)習(xí)環(huán)境為特征，以改進課程內(nèi)容實施方式為重點，以增強實踐認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力為主線，以提高綜合素質(zhì)為目標(biāo)，促進學(xué)生在自主、合作、探究中提高學(xué)習(xí)效能，發(fā)掘潛能特長的綜合性教學(xué)平臺。課程基地是現(xiàn)有教學(xué)課堂的延伸、升華和補充，要打破一張課表教學(xué)、一套試卷選拔的教育方式，推進基礎(chǔ)教育轉(zhuǎn)型升級，領(lǐng)跑學(xué)習(xí)的革命，形成學(xué)生科學(xué)的認(rèn)知心態(tài)。以往的課程實施局限于教室內(nèi)，這樣的空間極易因為厭倦而損壞學(xué)習(xí)的成效。課程基地打造物化的空間，使學(xué)習(xí)空間變得廣大而充實，學(xué)生可以依據(jù)自己的興趣愛好選擇學(xué)習(xí)的區(qū)域。

高中生物生活化教學(xué)是指在高中生物學(xué)課程中，以提高學(xué)生的生物學(xué)素質(zhì)為前提，將人類生活特別是學(xué)生自身的生活貫穿于生物學(xué)教學(xué)的每一環(huán)節(jié)之中，從生活導(dǎo)入，與生活融合，注重生活體驗，延伸課堂教學(xué)，活躍課堂教學(xué)氣氛，調(diào)動他們學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)的效益，培養(yǎng)他們多元化能力。生物學(xué)科較其他學(xué)科更加具有生活化教學(xué)的優(yōu)勢，因為生物學(xué)更加接近于人類認(rèn)識和實踐的實際，與人類生活息息相關(guān)。當(dāng)今時代，生命科學(xué)正向著更加關(guān)注人類自身的方向發(fā)展，因此生物學(xué)教學(xué)應(yīng)該適應(yīng)新形勢的要求，回歸到生活中去。課堂上要將所學(xué)知識與生活常識、醫(yī)學(xué)常識緊密相連，使學(xué)生覺得課本知識并不是空中樓閣，而是離我們的生活很近，應(yīng)用課本知識，可以解決很多現(xiàn)實中的疑惑，利用課本知識，可以幫助樹立健康意識，養(yǎng)成良好的健康習(xí)慣，提高生命質(zhì)量。

三年來，我們課題組進行理論和實踐研究，同時以核心成員所在學(xué)校為實驗學(xué)校，充分利用實驗學(xué)校生物課程基地，進行課堂生活化教學(xué)研究，開發(fā)課件，形成實驗報告，諸多課案，學(xué)生成果展示等。江蘇省興化中學(xué)拓寬思維，聯(lián)系興化的特色產(chǎn)品，如泓膏大閘蟹、缸顧芋頭進行研究性學(xué)習(xí);引導(dǎo)學(xué)生到興化的特色生態(tài)風(fēng)景中實習(xí)，如千島菜花、李中水上森林，探索建立富有水鄉(xiāng)特色的省興中校外生物課程基地。

[實踐案例]去看看我們興化的美景——千島菜花（如圖1）。

河有萬灣多碧水，田無一垛不黃花。濃郁花香讓人迷醉，旖旎風(fēng)光令人流連忘返。景色雖美，可惜花期太短。不少游人錯過了旅游和觀賞的機會。

能否延長植物花期，后來筆者查了許多資料，其中這樣一條，筆者特別感興趣，和大家分享如下（展示課件，如圖2）。

這篇文章資料是關(guān)于某種信號基因在延長花期中的應(yīng)用，是將信號基因轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，從而延長花期，并且在許多花卉中得以成功應(yīng)用。

師：資料里采用的是什么技術(shù)手段??？

生：基因工程。

師：好！今天我想邀請大家和我一起學(xué)習(xí)第六章第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用。大家還記不記得什么是基因？（提示：還記得基因與DNA是什么關(guān)系？）

生：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。

首先進入活動一：梳理與回顧一下有關(guān)DNA的知識。圖3的左邊是DNA平面結(jié)構(gòu)，右邊是立體結(jié)構(gòu)。

1. DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？

（學(xué)生一起回答）（教師提示：兩條反向平行的鏈盤旋而成，規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)）

2. DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？

（學(xué)生起立回答）（提示：骨架就是支持某物體的輪廓或者支架，排在外側(cè)）

3. DNA中堿基是如何配對的？通過什么鍵連接？遵循什么原則？它們位于DNA的什么部位？

（學(xué)生一起回答）好，看樣子大家前面的知識掌握得非常好！

那今天我還要再講一個新的內(nèi)容。

教師講述：再來仔細(xì)看，這代表DNA基本單位脫氧核苷酸，每條鏈上含有許多個脫氧核苷酸。

那上下相鄰的兩個脫氧核苷酸是怎樣連接的？以左邊最上面一個為例，是脫氧核糖的左下角，與下一個脫氧苷酸的磷酸連接，形成化學(xué)鍵，叫做磷酸二酯鍵。

中國有句俗語：“沒有金剛鉆，不攬瓷器活”?；蚬こ痰牟僮?，同樣也需要特定的工具。那么工具到底是什么？而基因工程操作又有哪些步驟？

一起進入活動二：模擬與構(gòu)建（如圖4）。

假如這是我們提供的細(xì)胞，從細(xì)胞中取出部分DNA。而這段DNA序列中圖中黑色這段就是我們需要的延長花期基因，或者稱為目的基因。那我們怎樣把目的基因剪下來？需要什么工具？（學(xué)生回答：基因的剪刀）

這里的剪刀指的是酶吧？（什么名稱？）

先簡單了解一下它的來源：主要從原核生物中分離純化而來，而人們迄今已經(jīng)分離出4000種限制酶。

作為剪刀限制酶是怎樣去剪切和發(fā)揮作用的？

（請一位同學(xué)結(jié)合課本回答這個問題）

課本上還給我們舉了個例子，大腸桿菌中的一種叫做EcoR I限制酶，它能專一性地識別什么序列？在什么部位切割？（學(xué)生一起回答）

我們來看課件，如圖5所示。

舉例：EcoR I限制酶

EcoR I限制酶能識別GAATTC序列，再看另一條鏈，我們從右邊看同樣也是GAATTC這樣的識別序列，并且在兩條鏈上，限制酶都能在GA之間切割，這里實際上就是打開了兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。

如果再設(shè)法讓堿基對之間的氫鍵斷開，這樣我們就將DNA分子剪切開來。

左邊切口處露出幾個核苷酸，我們把它叫做黏性末端，同樣右邊切口處也有黏性末端。

課前我給大家準(zhǔn)備一些材料。（出示材料）這個紙條代表含有目的基因DNA序列。

如果要將目的基因剪切下來，該怎樣操作呢？

請大家完成模擬1：用EcoR I限制酶切割，獲取目的基因，如圖6所示。

我給大家?guī)c提示：

1. 用什么工具代表EcoR I限制酶？

2. 先從材料一條DNA鏈上找到G-A-A-T-T-C序列，并選G-A之間剪開;然后再從另一條鏈互補堿基找到切口剪開。這樣處理后，切口是斷不下來的，因為還有堿基對之間的氫鍵。由于是簡單模擬，用剪刀將堿基對之間氫鍵剪開。（仔細(xì)看清材料，目的基因左右兩側(cè)都有識別和切割位點）

3. 同樣的方法剪開另一端。

4. 同桌分工協(xié)作，討論商量后，再去操作。

（學(xué)生活動，教師巡視）（3分鐘）

教師評議：

1. 操作正確的將材料展示給大家看看。

2. 如有操作錯誤，分析原因。（及時彌補）

評價：非常好，目的基因兩側(cè)都進行了切割，而且得到正確的黏性末端。部分同學(xué)再剪得整齊一點、美觀一點，就更好了。

我們已經(jīng)獲取了延長花期的基因，接下來就是把它導(dǎo)入油菜花細(xì)胞中了。如果把目的基因單獨導(dǎo)入受體細(xì)胞，一般會被分解掉，且不能發(fā)揮作用。所以這里需要專門的運輸工具。是什么？（學(xué)生回答：基因的運載體）。目前常用的載體有哪幾類？（學(xué)生回答：質(zhì)粒，噬菌體，動植物病毒。）

以質(zhì)粒為例。質(zhì)粒存在于哪些生物的細(xì)胞中？質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)又是什么？（很小的環(huán)狀DNA分子）

質(zhì)粒是環(huán)形的，目的基因是片段，怎樣去運輸呢？（引導(dǎo)學(xué)生看課本插圖）。（學(xué)生回答：在質(zhì)粒上打開一個切口）

然后下一步干什么？（學(xué)生回答：將目的基因插入切口，然后再設(shè)法把它們拼接起來。）

好，這是我們的一個大致思路。在這個基礎(chǔ)上，我們再重點討論幾個問題，如圖7所示。

1. 怎樣在質(zhì)粒上打開切口？

2. 怎樣將目的基因與質(zhì)粒連接？

大家參考課本，然后分組討論。每個小組以書面形式形成方案。好，大家開始吧。（3分鐘）

（學(xué)生討論，教師參與）2～3組學(xué)生交流方案。

教師評價：

1. 方案中思路很清楚，某些步驟還可以再敘述得完整一點。

2. 有沒有小組對這位同學(xué)的方案補充的。

小結(jié)：在大家的方案交流中，我們重點要搞清這些問題：

切割質(zhì)粒與活動1切割目的基因比較。用同種限制酶來切？還是不同種限制酶？

（引導(dǎo)學(xué)生思考）

取方框中的這塊區(qū)域放大，可以更好地看清，同種限制酶能切出相同的黏性末端。堿基是能互補配對的。黏性末端的黏合只能使這里互補的堿基通過氫鍵連起來。

大家仔細(xì)觀察下，DNA連接酶作用的位置在哪里？（上面有沒有缺口？）實際上就是恢復(fù)被限制酶切割的化學(xué)鍵？（學(xué)生：磷酸二酯鍵）同樣，下面鏈接部位的兩個缺口也用DNA連接酶鏈接。

好！有了討論的方案，接下來就去模擬操作吧。

下面我們一起完成模擬2（如圖8）。

看一下，操作提示：

1.在環(huán)狀材料兩條鏈上分別找到G-A-A-T-T-C序列，并在G-A之間剪開，形成切口。（與活動一不同的是目的基因左右兩側(cè)都要切割，而質(zhì)粒只有一個切割位點）

2.將活動1中目的基因插入質(zhì)粒的切口，并檢查兩者黏性末端中堿基是否互補配對。

3.用什么來代表連接酶？（膠帶紙，最好用顏色深的膠帶紙，容易看到粘貼的位置）

好！大家開始吧！

教師巡視，提醒檢查黏性末端能否配對，注意連接時粘貼的位置。最后將重組DNA粘貼在白紙板上。

多名學(xué)生展示，學(xué)生對操作過程做必要說明。

好，假如我把這個白紙板代表油菜細(xì)胞，剛剛大家把重組材料固定在白板上，也可以看做模擬將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞這一過程。當(dāng)然，實際操作時肯定要借助一定技術(shù)才能導(dǎo)入。另外這個目的基因在細(xì)胞內(nèi)是否可以維持穩(wěn)定？并且進一步表達其遺傳特性（比如真正能延長花期），還要對目的基因進行檢測和鑒定才能知道，所以基因工程的實際操作還需要后續(xù)一些步驟。我們今天只是基因工程中幾個簡單步驟的模擬，模擬的目的是讓大家親身體驗，動手操作，且加深印象。

江蘇基礎(chǔ)教育正進入大機會時代，課程基地是內(nèi)涵發(fā)展的大平臺大機會，校外有特色的課程基地就是一個很好的平臺。在課程基地進行高中生物生活化教學(xué)研究的意義在于學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅是學(xué)習(xí)教材的過程，更多的是需要找到學(xué)習(xí)的方式與方法，強化自主學(xué)習(xí)的意義。課程基地幫助教師擴大了課程資源的來源，學(xué)生可以充分利用課程基地的資源，教師通過生活化教學(xué)，使學(xué)生把僵化的知識轉(zhuǎn)化為生動的操作。教育需要滿足學(xué)生研究性、實踐性學(xué)習(xí)的需要。學(xué)生的本性是需要也希望進行研究性、探究性學(xué)習(xí)，但現(xiàn)有的知識體系難以提供這樣的機會，課程基地所呈現(xiàn)的不是知識的全部，而是給學(xué)生提供系列材料，通過實踐探究，完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。