在校外课程基地中进行生活化教学

孙庆兴

摘    要：課程基地是现有教学课堂的延伸、升华和补充，江苏基础教育正进入大机会时代，课程基地是内涵发展的大平台大机会，校外有特色的课程基地就是一个很好的平台。到富有水乡特色的千岛菜花校外课程基地进行基因工程及其应用的生活化教学，不仅能够使学生掌握生物学知识和科学方法，而且能够提升学生的生物学素养。

关键词：课程基地;高中生物;生活化教学

江苏的课程基地建设是一种原创性的创新，在全国的课程改革中是一种标志性的成果。江苏省教育厅基教处处长马斌认为，对教育难题的破解，必须回归教育的原点。因此，苏教基[2011]27号文件中明确指出，课程基地是以创设新型学习环境为特征，以改进课程内容实施方式为重点，以增强实践认知和学习能力为主线，以提高综合素质为目标，促进学生在自主、合作、探究中提高学习效能，发掘潜能特长的综合性教学平台。课程基地是现有教学课堂的延伸、升华和补充，要打破一张课表教学、一套试卷选拔的教育方式，推进基础教育转型升级，领跑学习的革命，形成学生科学的认知心态。以往的课程实施局限于教室内，这样的空间极易因为厌倦而损坏学习的成效。课程基地打造物化的空间，使学习空间变得广大而充实，学生可以依据自己的兴趣爱好选择学习的区域。

高中生物生活化教学是指在高中生物学课程中，以提高学生的生物学素质为前提，将人类生活特别是学生自身的生活贯穿于生物学教学的每一环节之中，从生活导入，与生活融合，注重生活体验，延伸课堂教学，活跃课堂教学气氛，调动他们学习生物学的积极性，激发他们的学习兴趣，提高课堂教学的效益，培养他们多元化能力。生物学科较其他学科更加具有生活化教学的优势，因为生物学更加接近于人类认识和实践的实际，与人类生活息息相关。当今时代，生命科学正向着更加关注人类自身的方向发展，因此生物学教学应该适应新形势的要求，回归到生活中去。课堂上要将所学知识与生活常识、医学常识紧密相连，使学生觉得课本知识并不是空中楼阁，而是离我们的生活很近，应用课本知识，可以解决很多现实中的疑惑，利用课本知识，可以帮助树立健康意识，养成良好的健康习惯，提高生命质量。

三年来，我们课题组进行理论和实践研究，同时以核心成员所在学校为实验学校，充分利用实验学校生物课程基地，进行课堂生活化教学研究，开发课件，形成实验报告，诸多课案，学生成果展示等。江苏省兴化中学拓宽思维，联系兴化的特色产品，如泓膏大闸蟹、缸顾芋头进行研究性学习;引导学生到兴化的特色生态风景中实习，如千岛菜花、李中水上森林，探索建立富有水乡特色的省兴中校外生物课程基地。

[实践案例]去看看我们兴化的美景——千岛菜花（如图1）。

河有万湾多碧水，田无一垛不黄花。浓郁花香让人迷醉，旖旎风光令人流连忘返。景色虽美，可惜花期太短。不少游人错过了旅游和观赏的机会。

能否延长植物花期，后来笔者查了许多资料，其中这样一条，笔者特别感兴趣，和大家分享如下（展示课件，如图2）。

这篇文章资料是关于某种信号基因在延长花期中的应用，是将信号基因转移到植物体内，从而延长花期，并且在许多花卉中得以成功应用。

师：资料里采用的是什么技术手段啊？

生：基因工程。

师：好！今天我想邀请大家和我一起学习第六章第2节基因工程及其应用。大家还记不记得什么是基因？（提示：还记得基因与DNA是什么关系？）

生：基因是有遗传效应的DNA片段。

首先进入活动一：梳理与回顾一下有关DNA的知识。图3的左边是DNA平面结构，右边是立体结构。

1. DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

（学生一起回答）（教师提示：两条反向平行的链盘旋而成，规则的双螺旋结构）

2. DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？

（学生起立回答）（提示：骨架就是支持某物体的轮廓或者支架，排在外侧）

3. DNA中碱基是如何配对的？通过什么键连接？遵循什么原则？它们位于DNA的什么部位？

（学生一起回答）好，看样子大家前面的知识掌握得非常好！

那今天我还要再讲一个新的内容。

教师讲述：再来仔细看，这代表DNA基本单位脱氧核苷酸，每条链上含有许多个脱氧核苷酸。

那上下相邻的两个脱氧核苷酸是怎样连接的？以左边最上面一个为例，是脱氧核糖的左下角，与下一个脱氧苷酸的磷酸连接，形成化学键，叫做磷酸二酯键。

中国有句俗语：“没有金刚钻，不揽瓷器活”。基因工程的操作，同样也需要特定的工具。那么工具到底是什么？而基因工程操作又有哪些步骤？

一起进入活动二：模拟与构建（如图4）。

假如这是我们提供的细胞，从细胞中取出部分DNA。而这段DNA序列中图中黑色这段就是我们需要的延长花期基因，或者称为目的基因。那我们怎样把目的基因剪下来？需要什么工具？（学生回答：基因的剪刀）

这里的剪刀指的是酶吧？（什么名称？）

先简单了解一下它的来源：主要从原核生物中分离纯化而来，而人们迄今已经分离出4000种限制酶。

作为剪刀限制酶是怎样去剪切和发挥作用的？

（请一位同学结合课本回答这个问题）

课本上还给我们举了个例子，大肠杆菌中的一种叫做EcoR I限制酶，它能专一性地识别什么序列？在什么部位切割？（学生一起回答）

我们来看课件，如图5所示。

举例：EcoR I限制酶

EcoR I限制酶能识别GAATTC序列，再看另一条链，我们从右边看同样也是GAATTC这样的识别序列，并且在两条链上，限制酶都能在GA之间切割，这里实际上就是打开了两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。

如果再设法让碱基对之间的氢键断开，这样我们就将DNA分子剪切开来。

左边切口处露出几个核苷酸，我们把它叫做黏性末端，同样右边切口处也有黏性末端。

课前我给大家准备一些材料。（出示材料）这个纸条代表含有目的基因DNA序列。

如果要将目的基因剪切下来，该怎样操作呢？

请大家完成模拟1：用EcoR I限制酶切割，获取目的基因，如图6所示。

我给大家几点提示：

1. 用什么工具代表EcoR I限制酶？

2. 先从材料一条DNA链上找到G-A-A-T-T-C序列，并选G-A之间剪开;然后再从另一条链互补碱基找到切口剪开。这样处理后，切口是断不下来的，因为还有碱基对之间的氢键。由于是简单模拟，用剪刀将碱基对之间氢键剪开。（仔细看清材料，目的基因左右两侧都有识别和切割位点）

3. 同样的方法剪开另一端。

4. 同桌分工协作，讨论商量后，再去操作。

（学生活动，教师巡视）（3分钟）

教师评议：

1. 操作正确的将材料展示给大家看看。

2. 如有操作错误，分析原因。（及时弥补）

评价：非常好，目的基因两侧都进行了切割，而且得到正确的黏性末端。部分同学再剪得整齐一点、美观一点，就更好了。

我们已经获取了延长花期的基因，接下来就是把它导入油菜花细胞中了。如果把目的基因单独导入受体细胞，一般会被分解掉，且不能发挥作用。所以这里需要专门的运输工具。是什么？（学生回答：基因的运载体）。目前常用的载体有哪几类？（学生回答：质粒，噬菌体，动植物病毒。）

以质粒为例。质粒存在于哪些生物的细胞中？质粒的化学本质又是什么？（很小的环状DNA分子）

质粒是环形的，目的基因是片段，怎样去运输呢？（引导学生看课本插圖）。（学生回答：在质粒上打开一个切口）

然后下一步干什么？（学生回答：将目的基因插入切口，然后再设法把它们拼接起来。）

好，这是我们的一个大致思路。在这个基础上，我们再重点讨论几个问题，如图7所示。

1. 怎样在质粒上打开切口？

2. 怎样将目的基因与质粒连接？

大家参考课本，然后分组讨论。每个小组以书面形式形成方案。好，大家开始吧。（3分钟）

（学生讨论，教师参与）2～3组学生交流方案。

教师评价：

1. 方案中思路很清楚，某些步骤还可以再叙述得完整一点。

2. 有没有小组对这位同学的方案补充的。

小结：在大家的方案交流中，我们重点要搞清这些问题：

切割质粒与活动1切割目的基因比较。用同种限制酶来切？还是不同种限制酶？

（引导学生思考）

取方框中的这块区域放大，可以更好地看清，同种限制酶能切出相同的黏性末端。碱基是能互补配对的。黏性末端的黏合只能使这里互补的碱基通过氢键连起来。

大家仔细观察下，DNA连接酶作用的位置在哪里？（上面有没有缺口？）实际上就是恢复被限制酶切割的化学键？（学生：磷酸二酯键）同样，下面链接部位的两个缺口也用DNA连接酶链接。

好！有了讨论的方案，接下来就去模拟操作吧。

下面我们一起完成模拟2（如图8）。

看一下，操作提示：

1.在环状材料两条链上分别找到G-A-A-T-T-C序列，并在G-A之间剪开，形成切口。（与活动一不同的是目的基因左右两侧都要切割，而质粒只有一个切割位点）

2.将活动1中目的基因插入质粒的切口，并检查两者黏性末端中碱基是否互补配对。

3.用什么来代表连接酶？（胶带纸，最好用颜色深的胶带纸，容易看到粘贴的位置）

好！大家开始吧！

教师巡视，提醒检查黏性末端能否配对，注意连接时粘贴的位置。最后将重组DNA粘贴在白纸板上。

多名学生展示，学生对操作过程做必要说明。

好，假如我把这个白纸板代表油菜细胞，刚刚大家把重组材料固定在白板上，也可以看做模拟将目的基因导入受体细胞这一过程。当然，实际操作时肯定要借助一定技术才能导入。另外这个目的基因在细胞内是否可以维持稳定？并且进一步表达其遗传特性（比如真正能延长花期），还要对目的基因进行检测和鉴定才能知道，所以基因工程的实际操作还需要后续一些步骤。我们今天只是基因工程中几个简单步骤的模拟，模拟的目的是让大家亲身体验，动手操作，且加深印象。

江苏基础教育正进入大机会时代，课程基地是内涵发展的大平台大机会，校外有特色的课程基地就是一个很好的平台。在课程基地进行高中生物生活化教学研究的意义在于学生的学习不仅仅是学习教材的过程，更多的是需要找到学习的方式与方法，强化自主学习的意义。课程基地帮助教师扩大了课程资源的来源，学生可以充分利用课程基地的资源，教师通过生活化教学，使学生把僵化的知识转化为生动的操作。教育需要满足学生研究性、实践性学习的需要。学生的本性是需要也希望进行研究性、探究性学习，但现有的知识体系难以提供这样的机会，课程基地所呈现的不是知识的全部，而是给学生提供系列材料，通过实践探究，完成学习内容。