巧用“七巧板”圖形，突破“選擇性表達(dá)”難點(diǎn)

黎小丹

摘 要 介紹了如何通過對(duì)“七巧板”圖形的應(yīng)用，利用直觀的圖形、學(xué)生的自主探究活動(dòng)突破“基因的選擇性表達(dá)”這一難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)教學(xué) 圖形應(yīng)用 細(xì)胞分化 選擇性表達(dá)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

在“細(xì)胞的分化”一節(jié)教學(xué)中，分析“細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果”時(shí)，學(xué)生經(jīng)常不能理解。這是因?yàn)榛虻倪x擇性表達(dá)是處于分子水平的變化，是看不見的，學(xué)生無法聯(lián)系其生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行聯(lián)想。而建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)，個(gè)體知識(shí)是由人建構(gòu)起來的，人以原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來建構(gòu)自己對(duì)真實(shí)世界的解釋和理解。教學(xué)并不是把知識(shí)經(jīng)驗(yàn)從外部裝到學(xué)生的頭腦中，而是要引導(dǎo)學(xué)生從原有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，建構(gòu)起新的經(jīng)驗(yàn)。筆者經(jīng)過思考，設(shè)計(jì)出一個(gè)七巧板圖形模擬基因的選擇性表達(dá)，引導(dǎo)學(xué)生一起來探究，直觀呈現(xiàn)基因選擇性表達(dá)的過程。

1 提出問題，引發(fā)學(xué)生思考

問題1：同一生物個(gè)體的各種細(xì)胞最終來自于同一個(gè)受精卵的有絲分裂。受精卵有絲分裂時(shí)，細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)先復(fù)制，再平分，子代細(xì)胞細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)與受精卵是否相同？

問題2：人體中每個(gè)細(xì)胞中具有功能的基因大約有3.5萬個(gè)，基因控制蛋白質(zhì)的合成過程稱作基因的表達(dá)。那么在每個(gè)細(xì)胞中這些基因全部都開啟，同時(shí)進(jìn)行活動(dòng)，控制合成相應(yīng)蛋白質(zhì)嗎？

學(xué)生活動(dòng)：通過兩個(gè)問題思考得出：同一個(gè)體中各個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)是相同的；一個(gè)細(xì)胞中的基因并不是全部都開啟，而是有的開啟，有的關(guān)閉。

2 通過動(dòng)手活動(dòng)，分組觀察，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論

假設(shè)圖的1七巧板表示一個(gè)細(xì)胞，而七巧板內(nèi)每個(gè)小圖形表示一個(gè)基因。若基因表達(dá)，則用筆將相應(yīng)小圖形涂黑。

學(xué)生活動(dòng)：按座位分成四個(gè)學(xué)習(xí)小組，四組表達(dá)出來的基因分別是7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)。每位學(xué)生選擇所在組相應(yīng)數(shù)目的基因，將圖形涂黑，并進(jìn)行組內(nèi)與組間的比較，看看涂黑部分的圖形是否相同？學(xué)生通過自己動(dòng)手畫圖，并相互比較發(fā)現(xiàn)組內(nèi)和組間相比黑影所表現(xiàn)出來的圖形均會(huì)不同。教師可在每組選取一位學(xué)生的圖形貼至黑板演示（圖2）。

問題3：假設(shè)全班40位學(xué)生，每一位學(xué)生的一個(gè)七巧板圖形表示一個(gè)細(xì)胞，那么這些不同細(xì)胞的基因種類和數(shù)目相同嗎？

問題4：通過比較觀察，分析為什么涂黑部分會(huì)出現(xiàn)不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的圖形？

學(xué)生活動(dòng)：通過動(dòng)手、觀察、思考與討論分析，得出結(jié)論。黑影圖形表現(xiàn)不同的原因是因?yàn)槊课粚W(xué)生選擇涂黑的小圖形不同，最終得到的圖形也就不同了。從而再引申出人體中每個(gè)細(xì)胞雖然基因的種類和數(shù)目相同，但是表達(dá)出來的基因有所不同，就造成了細(xì)胞發(fā)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的差異，即細(xì)胞發(fā)生分化的原因是“基因的選擇性表達(dá)”，而細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)實(shí)際是沒有改變的。

問題5：不同細(xì)胞中表達(dá)出來的基因是否完全不同？

學(xué)生活動(dòng)：通過相互比較可以發(fā)現(xiàn)有的基因小圖形與其他學(xué)生同樣都涂黑了的，即可以知道有些基因可以在不同細(xì)胞中均表達(dá)，比如糖酵解基因；而有些基因小圖形只有個(gè)別學(xué)生涂黑，即有的基因僅在特定的細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)，比如血紅蛋白基因。這樣學(xué)生可以總結(jié)出不同細(xì)胞中表達(dá)出來的基因是不完全相同的。

3 強(qiáng)化練習(xí)，深入理解

例題（改編）：如圖3表示胰島β細(xì)胞和效應(yīng)B細(xì)胞的部分基因及它們的活動(dòng)狀態(tài)，據(jù)圖得出下列結(jié)論錯(cuò)誤的是（ ）

A. 兩種細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)的種類不完全相同

B. 胰島β細(xì)胞有胰島素基因而無抗體基因，故能分泌出胰島素但不能分泌出抗體

C. 糖酵解基因在人體中所有活細(xì)胞中都會(huì)發(fā)生表達(dá)

D. 兩種細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果

學(xué)生活動(dòng)：分析題目，結(jié)合學(xué)習(xí)可選出B選項(xiàng)，胰島β細(xì)胞有胰島素基因，也有抗體基因和其他基因，遺傳物質(zhì)與效應(yīng)B細(xì)胞相同，只是在胰島β細(xì)胞中胰島素基因開啟表達(dá)，而抗體基因則關(guān)閉，即發(fā)生了基因的選擇性表達(dá)。

總結(jié)：通過教師引導(dǎo)，學(xué)生自主參與活動(dòng)并比較、思考，將微觀、不熟悉的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成日常生活中常見的事件，并用圖像直觀呈現(xiàn)出來，類比出基因的選擇性表達(dá)。學(xué)生在活動(dòng)中進(jìn)行思考，比較中進(jìn)行推理分析，建構(gòu)新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，不僅牢固掌握了細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，而且聯(lián)系生活體驗(yàn)了思維的過程，提高了觀察圖像和解決問題的能力。endprint