基于生物圖信息加工的概念復習策略
——以“基因控制蛋白質(zhì)合成”為例

周海旸

(1 江蘇省南京市玄武高級中學 南京 210016； 2 江蘇第二師范學院生物教育研究所 南京 210013)

生物圖是生物科學的第二語言，包括高中生物學教材中的結(jié)構(gòu)模式圖、生理功能圖、數(shù)據(jù)例析表格、坐標曲線統(tǒng)計圖、遺傳圖解系譜圖等，其最大的特點是既直觀又能承載大量信息，能把復雜的內(nèi)容簡明扼要地表述出來，變復雜為簡單，變抽象為形象，是表達、概括、拓展和深化生物學概念的重要形式[1]。

本文就以“基因控制蛋白質(zhì)合成”一節(jié)為例，闡述在細化生物學概念的基礎上對生物圖進行分類、分析、整合等信息加工活動，引導學生實現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)化，深入理解生物學概念。

1 依據(jù)課程標準，解剖核心概念

課程標準中關于本節(jié)具體內(nèi)容標準的表述是： 說明基因和遺傳信息的關系；概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。根據(jù)生物學學科知識結(jié)構(gòu)可將概念分為生物學核心概念、生物學重要概念、生物學一般概念[2]。筆者將“基因控制蛋白質(zhì)合成”一節(jié)的概念進行了分類(表1)。

表1 “基因控制蛋白質(zhì)合成”概念分類

2 選擇經(jīng)典圖示，辨析一般概念

從生物學概念的內(nèi)涵和外延看，生物學一般概念之間的關系包括從屬關系、交叉關系、并列關系等。在概念復習教學過程中，可利用經(jīng)典的生物圖來幫助學生厘清概念之間的邏輯關系。

2.1 從屬關系一般概念的建立 基因、DNA、遺傳信息之間存在著從屬關系，可選擇圖1和圖2進行教學?；?、DNA、遺傳信息這三個概念中，遺傳信息這個概念最為抽象，學生理解起來比較困難，可選擇從學生熟悉的染色體這個概念入手，借助對圖1和圖2的信息加工一步步厘清這幾個概念之間的關系(表2)。

圖1 染色體的結(jié)構(gòu)

圖2 遺傳信息、基因與DNA的關系

生物圖信息加工的策略圖1識圖: 在圖1中標注DNA、基因、遺傳信息三個概念圖2畫圖: 在圖2三個空白的橢圓中填寫DNA、基因、遺傳信息圖1設計問題辨析基因、DNA、遺傳信息的關系: DNA上的任意一段都是基因嗎?DNA與基因有怎樣的數(shù)量關系?DNA的特異性與多樣性與遺傳信息之間的關系?遺傳信息可以有哪些表述

學生對于圖1比較熟悉，在圖1中標注概念是引導學生對于三個概念的內(nèi)涵進行思考，接著引導學生畫出圖2，直接表示了三個概念之間的從屬關系，接著回到圖1進一步對三個概念進行比較，學生可以說出如下語句： DNA上有遺傳效應的片段是基因，沒有遺傳效應的片段不是基因；一個DNA分子中有多個基因。DNA的特異性與多樣性就是指DNA中堿基對的排列順序的特異性和多樣性，也就是遺傳信息的特異性和多樣性。遺傳信息可以表述為基因(DNA)中堿基對(脫氧核苷酸對)的排列順序。學生面對直觀的圖解，在教師的一步步設問下對已有的生物學知識進行信息加工，逐漸清晰地了解基因、DNA、遺傳信息之間的從屬關系。

2.2 交叉關系一般概念的比較 在這一節(jié)中，有許多交叉關系的一般概念，如DNA與RNA、 3種不同的RNA、 mRNA與密碼子等?？衫孟盗猩飯D對這些交叉概念進行比較，進而弄清楚其間的邏輯關系。

圖3 DNA與RNA的結(jié)構(gòu)比較

圖4 三種RNA的結(jié)構(gòu)

首先，依據(jù)圖3讓學生列表比較DNA與RNA的異同。其次，根據(jù)圖4列表比較三種RNA的結(jié)構(gòu)及功能。從DNA到RNA，再到3種RNA的結(jié)構(gòu)和功能，符合學生的認知，結(jié)合圖解的直觀表達，更有利于理解和接受，同時也為后面轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程奠定基礎。

2.3 并列關系一般概念的辨析 轉(zhuǎn)錄和翻譯屬于一組并列概念，選擇圖5進行教學。首先，指認圖中涉及的細胞結(jié)構(gòu)和物質(zhì)；其次，詳細說明轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程；最后，列表比較轉(zhuǎn)錄和翻譯。轉(zhuǎn)錄和翻譯這兩個過程都是微觀和抽象的，圖5是關于轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的一張整體圖解，對照圖解來詳細說明轉(zhuǎn)錄和翻譯的過

圖5 轉(zhuǎn)錄及翻譯過程示意圖

程可以幫助學生將靜態(tài)的圖解轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的過程，理解起來更加順暢，列表比較則是進一步將轉(zhuǎn)錄和翻譯這兩個概念具體化和清晰化。

3 比較相近圖形，深化重要概念

經(jīng)過上述系列經(jīng)典圖示的信息加工，學生已經(jīng)明確了基因攜帶著遺傳信息；基因控制蛋白質(zhì)的合成實現(xiàn)了遺傳信息的表達；基因控制蛋白質(zhì)的合成包括了轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個步驟。接著出示圖6和圖7。圖6是電鏡下拍到的翻譯過程，是真實的照片，通過對圖7中核糖體和多肽鏈的指認，可幫助學生在模式圖和真實圖解之間搭一座橋梁；圖7是原核生物體內(nèi)基因表達的模式圖，其轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時進行的，通過比較真核生物與原核生物細胞內(nèi)基因表達的異同，學生對于基因表達的理解會更加深入。所有生物都有一套轉(zhuǎn)錄和翻譯的機制，學生需要了解這些機制的共性，同時，在不同生物體內(nèi)，又存在著一些與結(jié)構(gòu)相適應的不同之處。一幅幅生動的圖解將這些相同點和不同點展現(xiàn)得非常清楚，當這些圖解和概念同時儲存在學生腦中，自

圖6 電鏡下的翻譯過程

圖7 原核生物體內(nèi)基因表達模式圖

然也就深化了對重要概念的理解。

4 構(gòu)建概念圖，形成概念體系

概念圖是一種很好的厘清概念的工具，它能以整體的、簡練的方式來呈現(xiàn)、組織概念。它可以再現(xiàn)學科的知識體系結(jié)構(gòu)，有利于學生將新知識建構(gòu)到已有的知識結(jié)構(gòu)中。通過以上的教學，教師或者學生可以建構(gòu)出有關基因控制蛋白質(zhì)合成的概念圖(圖8)，這樣可以促使學生深刻領會重組后概念生成的意義。

圖8 本節(jié)概念圖

生物學概念是思維的細胞，圖形是生物學概念的另一種語言，在不同的學段選擇適合的生物圖進行教學，在幫助學生構(gòu)建概念、深入理解概念等方面起到了事半功倍的效果。此外，收集經(jīng)典生物圖、自己制作生物圖、引導學生構(gòu)建概念圖等也是教學中重要的途徑和手段，需要教師不斷的積累和學習。