例談“DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制”教學(xué)中問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)

陳衛(wèi)東

(江蘇省沭陽(yáng)高級(jí)中學(xué) 沭陽(yáng) 223600)

問(wèn)題鏈?zhǔn)墙處煱凑罩R(shí)點(diǎn)的教學(xué)功能和內(nèi)在聯(lián)系，將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成一系列問(wèn)題而形成的問(wèn)題串。問(wèn)題鏈類(lèi)型多樣，本文以“DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制”一節(jié)內(nèi)容為例進(jìn)行分析。

1 并列式問(wèn)題鏈

并列式問(wèn)題鏈?zhǔn)侵敢幌盗袉?wèn)題之間并無(wú)邏輯上的因果、遞進(jìn)等關(guān)系，而是為了擴(kuò)大問(wèn)題內(nèi)容范圍，通常用于學(xué)生預(yù)習(xí)及前一節(jié)課的問(wèn)題復(fù)習(xí)。

例如，本節(jié)課的課前預(yù)習(xí)問(wèn)題鏈： ①DNA的結(jié)構(gòu)單位及連接方式？(脫氧核苷酸；單鏈以磷酸二酯鍵的形式相互連接，雙鏈之間以氫鍵形式連接。)②DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？(兩條反向平行鏈構(gòu)成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)；磷酸與脫氧核糖交互鏈接排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA的基本骨架，堿基以氫鍵形式排列在內(nèi)側(cè)。)③DNA復(fù)制的時(shí)期？(有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。)④DNA復(fù)制的特點(diǎn)？(邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。)⑤DNA復(fù)制的條件？(模板、酶、原料和能量。)⑥ DNA復(fù)制的意義？(DNA分子通過(guò)復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了遺傳信息的連續(xù)性。)

通過(guò)上述六個(gè)問(wèn)題鏈，涵蓋了“DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制”一節(jié)內(nèi)容的主要問(wèn)題，通過(guò)這樣的問(wèn)題設(shè)計(jì)，學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)知道主要關(guān)注哪些內(nèi)容。

2 因果式問(wèn)題鏈

因果式問(wèn)題鏈?zhǔn)侵盖耙粋€(gè)問(wèn)題是下一個(gè)問(wèn)題的因，不斷衍生出新問(wèn)題。

例如，某雙鏈DNA分子中含有200個(gè)堿基，一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，則該DNA分子： ①另外一條鏈上A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則推出，該DNA另一條鏈上T∶A∶C∶G=1∶2∶3∶4，因此A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3。)②四種含氮堿基A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 由于兩條單練上的A∶T∶G∶C的比值我們都知道，因此雙鏈中A∶T∶G∶C的比值為3∶3∶7∶7；最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法是假設(shè)每條鏈上堿基數(shù)為10個(gè)。)③含有A、G分別有多少個(gè)？(解析： 由于已知該DNA分子中A∶T∶G∶C的比值為3∶3∶7∶7，該DNA分子共有200個(gè)堿基，可以計(jì)算出A為30個(gè)，G為70個(gè)。)④連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？(解析： 計(jì)算出該DNA分子中含有A為30個(gè)，那么其復(fù)制兩次需要的腺嘌呤脫氧核苷酸為(22-1)×30=90個(gè)。)⑤堿基排列方式最多有4100種是否正確？(解析： 該DNA分子中含有100個(gè)堿基對(duì)，每條單鏈100個(gè)堿基，當(dāng)一條鏈單鏈中堿基確定后，另一條鏈上堿基也就確定了。當(dāng)不知道DNA組成情況下，該DNA分子最多有4100種可能性，其中每個(gè)脫氧核苷酸位置有4種可能性，這包含一條鏈都是A或都是G等情況。但是該DNA分子堿基有限制，不但必需有四種堿基，且比例也已經(jīng)確定，因此其可能性要遠(yuǎn)低于4100種。)

上述問(wèn)題鏈的5個(gè)問(wèn)題中，第1個(gè)問(wèn)題最簡(jiǎn)單，求出之后，結(jié)合題干，就可以得出第2個(gè)問(wèn)題的答案。第2個(gè)問(wèn)題求出后，即可求出第3個(gè)問(wèn)題答案，有了第3個(gè)問(wèn)題的答案，計(jì)算第4個(gè)問(wèn)題也就容易了。第5個(gè)問(wèn)題則根據(jù)題干和前面幾個(gè)問(wèn)題來(lái)明確，該DNA分子沒(méi)有絕對(duì)的隨機(jī)性，是有條件限制的。

3 遞進(jìn)式問(wèn)題鏈

一般指從簡(jiǎn)單或淺顯的問(wèn)題逐漸過(guò)渡到難度大的問(wèn)題。通常對(duì)于學(xué)生無(wú)法直接想到難度比較大的問(wèn)題，可以設(shè)計(jì)一些鋪墊性問(wèn)題加以引導(dǎo)。

例如，某DNA分子中含有1000個(gè)堿基對(duì)，其中A+T占40%，經(jīng)過(guò)4次復(fù)制，問(wèn)： ①原DNA分子中含鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？(600個(gè)。)②經(jīng)過(guò)1次復(fù)制，需要游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？[解析： (2-1)×600=600(個(gè))。]③經(jīng)過(guò)4次復(fù)制，需要游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？[解析： (24-1)×600=9000(個(gè))。]④第4次復(fù)制，游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸多少個(gè)？[(24-23)×600=4800(個(gè))。]③與①、②兩個(gè)問(wèn)題看似并列關(guān)系，但前兩個(gè)問(wèn)題是③的鋪墊。有了①、②的鋪墊，計(jì)算③、④才比較容易。①、②問(wèn)題的難度相對(duì)于③、④而言也要容易得多，③、④問(wèn)題也體現(xiàn)對(duì)比式問(wèn)題鏈類(lèi)型。

4 發(fā)散式問(wèn)題鏈

發(fā)散式問(wèn)題鏈即由1個(gè)中心詞引出一系列關(guān)聯(lián)度不大的問(wèn)題。

例如，DNA復(fù)制的條件：

①需要哪些酶？(解旋酶、DNA聚合酶等。)②原料是什么？(四種游離的脫氧核苷酸。)③由哪種物質(zhì)提供能量，哪種生理過(guò)程能夠提供該物質(zhì)？(ATP，細(xì)胞呼吸。)④復(fù)制的模板是什么？(DNA的兩條鏈。)

以上四個(gè)問(wèn)題的關(guān)聯(lián)度雖然不大，但都是圍繞DNA復(fù)制條件設(shè)問(wèn)的。

5 對(duì)比式問(wèn)題鏈

對(duì)比式問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題之間形成對(duì)比。此類(lèi)問(wèn)題有相似之處，但關(guān)鍵詞上有不同，結(jié)果也不同，這類(lèi)問(wèn)題的設(shè)置有利于培養(yǎng)學(xué)生的審題能力。

例如，關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)：

(1) 在DNA分子中，單鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=n，則另外一條鏈中(A+G)/(A+C+G+T)是多少？該雙鏈DNA分子中這個(gè)比例是多少？

解析： 一條鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=n，由于這條鏈中A與另一條鏈中T配對(duì)，因此相等。這條鏈中G與另一條鏈中C配對(duì)并相等，因此另外一條鏈中(T+C)/(A+C+G+T)=n，該鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=1-(T+C)/(A+C+G+T)=1-n。在雙鏈DNA中，A=T，G=C，因此這個(gè)比值為1/2。

(2) 在DNA分子中，單鏈中(A+T)/(A+C+G+T)=n，則另外一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)是多少？該雙鏈DNA分子中這個(gè)比例是多少？

解析： 一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)=n，由于這條鏈中A與另一條鏈中T配對(duì)，因此相等。這條鏈中T與另一條鏈中A配對(duì)并相等，因此另外一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)與原來(lái)那條鏈中這個(gè)比值相等，即為n。在雙鏈DNA中，由于任何一條單鏈的這個(gè)比值為n，在雙鏈中，無(wú)論是分子的堿基數(shù)還是分母的堿基數(shù)都是單鏈的二倍，因此這個(gè)比值還是n。

這兩個(gè)問(wèn)題看起來(lái)非常相似，但在分子上有一個(gè)堿基有差異，即第一個(gè)問(wèn)題是A+G，而第二個(gè)問(wèn)題是A+T。這一點(diǎn)差異，導(dǎo)致結(jié)果也不同。

再如，關(guān)于DNA復(fù)制：

1個(gè)被32P標(biāo)記的DNA分子，以含31P的脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復(fù)制5次，問(wèn)： ①含有32P的DNA分子數(shù)有多少？(2個(gè)。)②含有31P的DNA分子數(shù)有多少？(32個(gè)。)③只含有32P的DNA分子數(shù)有多少？(0個(gè)。)④只含有31P的DNA分子數(shù)有多少？(30個(gè)。)⑤同時(shí)含有31P和32P的DNA分子數(shù)有多少？(2個(gè)。)

上面5個(gè)問(wèn)題鏈看起來(lái)都很相似，形成了相互對(duì)比。

教師以“問(wèn)題鏈”形式組織教學(xué)，不同的問(wèn)題鏈可以訓(xùn)練學(xué)生不同的能力。讓學(xué)生在自己對(duì)問(wèn)題鏈進(jìn)行分析、思考過(guò)程中，學(xué)會(huì)如何審題，注意問(wèn)題的對(duì)比，清楚解題的過(guò)程，提升解題的能力。