學(xué)以致用，科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序

吳慧

摘 要 就“DNA的復(fù)制”這一節(jié)課，敘述了傳統(tǒng)的教學(xué)策略以及這種處理方法存在的一些缺陷。針對(duì)這些缺陷，本敘事提出將科學(xué)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的探究活動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)思想，具體做法是在探究活動(dòng)中讓學(xué)生體驗(yàn)“假說(shuō)-演繹”的科學(xué)探究方法，同時(shí)讓學(xué)生用簡(jiǎn)易的模型模擬DNA分子的復(fù)制過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”“做中悟”。

關(guān)鍵詞 敘事案例 DNA的復(fù)制 做中學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“DNA的復(fù)制”是人教版高中生物必修2教科書(shū)第3章“基因的本質(zhì)”的重點(diǎn)內(nèi)容之一，既是對(duì)“孟德?tīng)栠z傳定律和減數(shù)分裂”知識(shí)進(jìn)一步的深化理解，也是“DNA分子的結(jié)構(gòu)”內(nèi)容的延續(xù)，同時(shí)也是繼續(xù)學(xué)習(xí)遺傳信息表達(dá)和中心法則的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容主要包括對(duì)DNA分子復(fù)制方式的推測(cè)、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（選學(xué)）和DNA分子復(fù)制的過(guò)程。

以往對(duì)于這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)處理，教師基本上都是嚴(yán)格按照“課程標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)，把教學(xué)重心放在DNA分子復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)上，即使是針對(duì)這樣的教學(xué)重點(diǎn)，也是按部就班，直接講解。而DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)屬于選學(xué)內(nèi)容，為了省時(shí)間、趕進(jìn)度，筆者在新課的講授中更是直接跳過(guò)，或者是讓學(xué)生自己快速瀏覽一下。結(jié)果當(dāng)習(xí)題里出現(xiàn)有關(guān)“DNA半保留復(fù)制”知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用時(shí)，學(xué)生的掌握情況往往都很糟糕，反復(fù)講練依然一頭霧水，錯(cuò)誤率很高。為此，我對(duì)這節(jié)課的教學(xué)策略做了大膽的改變。

DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)雖是選學(xué)內(nèi)容，但其涉及科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)研究方法，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育和能力培養(yǎng)的好材料，如果借用孟德?tīng)柕摹凹僬f(shuō)-演繹”程序貫穿整節(jié)課的教學(xué)，并依托學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行演繹推理，完成科學(xué)假設(shè)，那才是真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。美國(guó)教育家蘇娜丹戴克說(shuō)：“告訴我，我會(huì)忘記，做給我看，我可能會(huì)記住，讓我參加，我就會(huì)理解?！敝挥凶寣W(xué)生切實(shí)地參與和思考，才能真正地理解知識(shí)，并游刃有余地應(yīng)用于實(shí)踐。

教師如何創(chuàng)建一個(gè)有效情境，迅速把學(xué)生帶進(jìn)本節(jié)課的學(xué)習(xí)中來(lái)呢？興趣是最好的老師，正好那段時(shí)間復(fù)旦大學(xué)雙胞胎姐妹和清華大學(xué)雙胞胎兄弟是個(gè)很熱門(mén)的話題，筆者就在網(wǎng)絡(luò)上找到了他們的照片，作為情境導(dǎo)入的話題，同時(shí)拋出問(wèn)題：“眾所周知，同卵雙胞胎無(wú)論是性別還是容貌，幾乎都長(zhǎng)得一模一樣，有時(shí)甚至連父母都很難辨認(rèn)。那么，同卵雙胞胎為什么能保持如此高的相似度呢？”果然，這樣的話題引起了學(xué)生極大的興趣，瞬間把他們的注意力從課間拉回到了課堂，同時(shí)也自然引出了本節(jié)新課——DNA分子的復(fù)制。

那么，DNA是以怎樣的方式復(fù)制的呢？為了讓學(xué)生真正地參與進(jìn)來(lái)，真正地理解DNA分子的半保留復(fù)制方式，筆者進(jìn)行了一些新的嘗試?？紤]到學(xué)生在“孟德?tīng)栠z傳定律”部分，已經(jīng)學(xué)習(xí)了假說(shuō)-演繹法，于是聯(lián)系這樣一個(gè)經(jīng)典的科學(xué)研究方法，先提供材料：很多學(xué)者關(guān)于DNA分子的復(fù)制方式，提出了多種假說(shuō)（圖1），這些觀點(diǎn)各有不同，如何證明哪個(gè)觀點(diǎn)是正確的呢？

考慮到課堂時(shí)間有限，不能把三種方式逐一演繹推理，于是筆者把全班分成A、B、C三組，分別演繹推理假說(shuō)1、2、3。每組準(zhǔn)備兩種顏色的便簽紙若干（一種顏色代表親代DNA鏈，另一種顏色代表子代DNA鏈），硬紙板一個(gè)模擬DNA的復(fù)制結(jié)果（以復(fù)制三次為例）?；顒?dòng)結(jié)束后，每組挑選一個(gè)代表展示并匯報(bào)活動(dòng)成果（圖2是其中某一組的匯報(bào)成果）。

到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容的同時(shí)，教師進(jìn)一步追問(wèn)：“如果要你來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為最關(guān)鍵的思路是什么？”學(xué)生思考、討論，從而：區(qū)分親代與子代的DNA。這時(shí)教師再次設(shè)疑：“DNA是肉眼看不見(jiàn)的，如何才能分辨親代與子代的DNA呢？”同時(shí)提示學(xué)生聯(lián)系前面“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生不難得出這樣的答案：把新復(fù)制的DNA鏈和原來(lái)的鏈分別做上標(biāo)記，然后觀察它們?cè)谛翫NA中的分布情況。有了這樣的鋪墊之后，再組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材53頁(yè)的實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和演繹推理的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，從而得出結(jié)論：實(shí)際結(jié)果與半保留復(fù)制的演繹結(jié)果完全吻合，從而證明DNA是以半保留復(fù)制方式進(jìn)行的。雖然這個(gè)環(huán)節(jié)耗費(fèi)了較多的時(shí)間，但學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)思考、合作與動(dòng)手操作的過(guò)程之后，對(duì)自己構(gòu)建的模型印象深刻，不僅加深了對(duì)DNA半保留復(fù)制方式的理解，而且在潛移默化中提高了他們的生物科學(xué)素養(yǎng)。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生親自構(gòu)建的“半保留復(fù)制”模型，筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考分析以下問(wèn)題。有一個(gè)15N標(biāo)記的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中復(fù)制三次，則：

① 總共可以得到____個(gè)DNA，_____條DNA鏈，其中母鏈____條，子鏈____條；

② 含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是____；

③ 含15N的DNA分子鏈占全部DNA分子單鏈的比例是____；

④ 含14N的DNA分子有____個(gè)；只含14N的DNA分子有____個(gè)；只含15N的DNA分子有____個(gè)。

學(xué)生借助模型的直觀感受，通過(guò)思考分析，對(duì)完成這部分知識(shí)的拓展就顯得游刃有余了。

關(guān)于本節(jié)課的第三部分內(nèi)容——“DNA分子的復(fù)制過(guò)程”，教師借助多媒體，先播放了一段動(dòng)畫(huà)，同時(shí)提醒學(xué)生思考以下幾個(gè)問(wèn)題：

① DNA復(fù)制的場(chǎng)所在哪里？是在什么時(shí)期進(jìn)行的？

② DNA復(fù)制過(guò)程的特點(diǎn)有哪些？

③ DNA復(fù)制需要哪些條件？

④ 新合成的兩條DNA雙鏈堿基對(duì)排列順序是否相同？有何意義？

⑤ DNA分子為什么能準(zhǔn)確地復(fù)制？

通過(guò)觀看動(dòng)畫(huà)，學(xué)生可以獲得對(duì)“DNA分子的復(fù)制過(guò)程”的感性認(rèn)識(shí)，再結(jié)合以上這些問(wèn)題的思考和總結(jié)，很自然地可以自主構(gòu)建出“DNA分子的復(fù)制”的概念模型。為加深對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解，在這個(gè)環(huán)節(jié)，筆者再次組織學(xué)生動(dòng)手，6人一組，利用筆者事先準(zhǔn)備好的剪刀、訂書(shū)機(jī)、各種硬紙板模具等，模擬操作DNA分子的復(fù)制過(guò)程，制作出相應(yīng)的子代DNA平面結(jié)構(gòu)圖。學(xué)生在積極地嘗試、犯錯(cuò)和不斷改正中，對(duì)解旋、合成子鏈以及磷酸、脫氧核糖、含氮堿基三者之間的連接方式等知識(shí)點(diǎn)理解更加透徹。

本節(jié)課將科學(xué)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的探究活動(dòng)相結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生體驗(yàn)“假說(shuō)-演繹”的科學(xué)探究方法，更讓學(xué)生用簡(jiǎn)易的模型模擬DNA分子的復(fù)制過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了“做中學(xué)”“做中悟”。從整節(jié)課的教學(xué)效果來(lái)看，課堂節(jié)奏更加流暢，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也更加高漲，學(xué)生充分感受到了蘊(yùn)藏于教學(xué)活動(dòng)中的歡樂(lè)與愉悅。

參考文獻(xiàn)：

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