指向生物学学科核心素养，构建“境·思”课堂——以“DNA重组技术的基本工具”为例

（无锡市玉祁高级中学江苏无锡214183）

“境·思”课堂基于学习情境的创设和任务驱动的学习，统整知识、认知、教学三合一，让学习过程真实发生，以达成学生的学科核心素养发展。问题往往产生于情境。情境是培育学生学科核心素养的途径，是核心素养实现的现实基础。知识是素养的媒介和手段，知识转化为素养的重要途径是情境。脱离情境，知识就只剩下符号，知识的应用和解决实际问题的功能就无从谈起。下文呈现以核心素养为宗旨，情境为依托，问题为引导，结合事实资料、模拟活动等途径展开的“DNA重组技术的基本工具”教学。

本节课是人教版《选修3·现代生物科技专题》专题一“基因工程”的第一节内容。“基因工程”是学生了解现代生物科技的窗口，可以拓宽学生的视野，提升学习生物学的兴趣；同时基因工程又是在分子水平上的操作，所需工具都属于分子水平，内容较抽象，学生不易理解。为了使抽象问题形象化，同时调动学生学习的积极性，笔者认为此节课作为选修3的第一课时，不应单纯的追求知识的深和远，更应让学生通过本节课的学习了解现代生物技术的奇妙，激发学习和探索的欲望。

本节内容介绍基因工程中所涉及的三种基本工具，其属于分子水平，学生无法真实感受到，增加了学习难度。如何将抽象知识形象化，将微观世界呈现给学生成为这节课的关键。建构主义提倡情境性学习，认为教学应该使学习在与现实情境相类似的情境中发生。因此，本节课以抗虫棉研制过程贯穿始终。课程开始呈现图片，引出棉花种植过程中大量使用农药造成的环境污染问题，进而通过资料呈现苏云金芽孢杆菌抗虫的机理，并呈现系列问题串，导入抗虫棉。抗虫棉是我国自主研发的转基因植物，以此情境贯穿整节不仅可以增加学生的民族自豪感，还可以将三种抽象的操作工具融入到真实情境中。另外，此情景还可延续至下节课“基因工程的基本操作步骤”中，使整个基因工程的学习成为一个完整的过程。

生物学课程要求学生主动参与学习，在亲历提出问题、获取信息等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯。新高考模式对学生阅读材料，获取信息的能力提出了更高的要求，而能力的达成并非朝夕之功，而是一个循序渐进的过程。教师在平时的教学中就应加以关注。本节课对三种工具的介绍皆以事实资料的形式呈现，以问题为引导（表1），学生通过阅读材料，获取相关信息。

表1三种基因编辑工具的事实资料和问题设置

图片是生物学教学的重要组成部分，蕴含了众多生物学信息。教师合理运用图片，可以激发学生学习生物学的兴趣，加深学生对生物学知识的理解。鉴于此，本节课通过呈现多样化的图片深化学生对两种工具酶作用原理的理解。学生通过观察图1A能够理解限制酶作用特点及不同限制酶作用的结果不同；通过图1B、图1C观察DNA分子的平面结构，能够理解限制酶作用的具体位置和所得结果，以及DNA连接酶作用的具体过程。

图1限制酶的作用位点

为了使学生能够宏观的感受抗虫棉的操作过程，深刻理解限制酶的“剪”及DNA连接酶的“拼”，本节课后半段设计了“重组DNA的模拟活动”。教师提供如图2所示的材料，要求学生用剪刀模拟限制酶，用胶带模拟DNA连接酶，将含有Bt基因的DNA片段与运载体的DNA片段连接上。

图2“重组DNA的模拟活动”所需材料

“重组DNA的模拟活动”的第一步是“找到”相关限制酶的识别序列，第二步是在酶切位点正确“切下”DNA片段。通过这两个步骤的操作，学生基本可以理解限制酶的作用特点。经实践，大部分同学都能够正确剪切。本节课教师在Bt基因的DNA片段与运载体的DNA片段的两端设计了3种组合的限制酶识别序列，所以切割得到的末端也各有三种类型，如图3所示。

图3限制酶切割所得结果

“重组DNA的模拟活动”的第三步是“拼”。首先是同桌之间进行拼接，教师在课前分发材料时已安排同桌学生分别持有含有Bt基因的DNA片段和运载体DNA片段，但是识别序列的类型是随机分配的。第一轮拼接的成果分享总体可分为两类（图4）：①不能拼接；②可以拼接。针对这两种情况，教师提出问题：①为什么有的可以拼接而有些却不能？②能够拼接的条件是什么？③如何满足此条件？经过全班讨论，学生能很快发现不能拼接的原因，并初步感知到选择限制酶应满足的条件——切割之后应该具有相同的末端才可以成功拼接。

图4不同类型的拼接结果

通过第一轮的拼接活动，学生已初步了解“拼”的过程。第二轮以四人为一组，将各自拥有的DNA片段放在一起，随机拼接。第二轮成果展示除了第一轮中已经出现的结果，还会出现一些其他情况：如反向连接、Bt基因自身环化，运载体DNA自身环化等。针对此结果，教师提出问题：①为何会出现这些不需要的拼接结果（如自身环化）？②如何避免这种情况的发生？通过对自身环化的思考与讨论，学生对选择限制酶有了更深入