黃堡鑫

《生物學教學》雜志曾發(fā)表了濮陽市第一高級中學劉本舉老師的文章《“DNA的復制”——基于科學史探究的教學》，本節(jié)課選自人教版高中生物學教材《必修2·遺傳與進化》第三章第三節(jié)，主要包括對DNA分子復制的推測、DNA半保留復制的證據(jù)和DNA分子復制的過程三部分內容。本課時是在聯(lián)系DNA結構的基礎上，進一步闡明DNA通過復制傳遞遺傳信息的功能。同時，又為后面學習變異打下堅實基礎，有利于學生對基本突變、基因重組、生物進化等內容的理解。鑒于筆者曾在公開課上執(zhí)教過這節(jié)課，因此，對劉老師的文章引起了很多共鳴。但筆者通過比較，發(fā)現(xiàn)本節(jié)課幾個環(huán)節(jié)設置若能做一些適當?shù)母牧?，則能取得更好的教學效果。

1 建立導入事例與教學重點和難點間的聯(lián)系

根據(jù)建構主義理論，教學中只有設置學生感興趣并能夠激發(fā)學生求知欲的教學情境，才能引導學生積極主動地參與學習。許多新穎的課堂情境都能使學生在身臨其境的感覺中，迅速、自覺地進入到新課學習的最佳境地，極大地激發(fā)學生的學習興趣，積極主動地與教師一起探究新知。這樣會使整節(jié)課的成功具備了先決條件。劉老師采用的方法是：利用Komberg的DNA合成實驗，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，并鼓勵學生根據(jù)已有知識推測DNA復制模型，由此順利提出假設。教學過程以講故事的形式開始，可以較好地抓住學生的思維，使他們順利進入科學探究的狀態(tài)。

可是，這樣的導入略顯突兀，不能單純?yōu)榱藢攵鴮?。情境的設置若能為后面的教學重點和難度埋下伏筆，幫助學生突破知識點的理解，這樣的導入會更有價值。通過實踐發(fā)現(xiàn)，若以復印試卷為例子，通過復印所需的條件與DNA復制所需的條件之間的對比，引導并鼓勵學生根據(jù)已有知識推測DNA復制條件和方式，能夠取得較好的效果?，F(xiàn)將導入部分介紹如下。

師：“在日常生活中也許大家都曾遇到過這樣的事，我們的試卷比較多，往往有些同學不注意整理，沒過沒多久，某張試卷就不見了。請問，這個時候你會怎么辦？”

學生反映：“當然是去復印??！”

教師予以肯定，然后追問：“很多同學會想到去復印。那請問，復印至少需要哪些條件呢？”

立即有學生回答：“復印機、A4紙、試卷、電源等?！?/p>

這時教師順理成章提出課題：“復印最起碼需要4個條件：① 復印機作為復印的設備；② A4紙作為復印的原料；③ 試卷作為模板；④ 電源提供能量等。在細胞內，細胞分裂進入分裂期之前，細胞核內完成了DNA的復制和蛋白質的合成。而只有完成DNA的復制才能再進行細胞分裂才能在細胞親代和子代之間保持遺傳性狀的穩(wěn)定性。那DNA復制需要什么條件才能完成呢？”在此基礎上，引入利用Komberg的DNA合成實驗，逐步引導學生思考DNA復制所需的條件。

總結：“復印”是學生生活中再常見不過的事情了，教師通過這樣貼近生活例子的導入，可引起學生的濃厚興趣，激發(fā)課堂氣氛活躍，提高了課堂效率，也體現(xiàn)了學科滲透的新課程理念。另外通過引導學生說出日常生活中最常見的“復印”所需的條件：復印機、A4紙、試卷、電源分別對應DNA復制所需的催化劑——酶、原料——脫氧核糖核苷酸、模板—DNA、能量—ATP，可順理成章引入DNA復制的條件。而復印試卷的過程其實就類似一個全保留復制的過程，為后面學生理解DNA復制的半保留復制方式奠定了良好的基礎。

2 利用Komberg實驗，完成知識點的遷移

Komberg設想，細胞內必有合成DNA所需的酶。于是他把大腸桿菌磨碎，用其提取液加上4種脫氧核苷酸（實際使用的是4種脫氧核苷三磷酸），其中至少有一種進行放射性同位素標記，以便于檢查實驗結果，再加一點點微量DNA作為“模板”。把上述混合液在有鎂離子存在的條件下于37℃靜置30 min，發(fā)現(xiàn)放射性標記已進入DNA部分，說明有新合成的DNA分子。新合成的DNA分子用過氯酸沉淀法提純后，Komberg測定了產(chǎn)物DNA的堿基組成，發(fā)現(xiàn)它們與模板DNA組成驚人的相似。

教師要求學生根據(jù)上述過程分析：①加入4種脫氧核苷酸的作用是什么？②酶的作用是什么？③有了酶和原料是否就能完成DNA復制？缺了什么？④如果不加入ATP，新DNA可以合成嗎？這說明什么問題？上述問題依次提出，由學生通過對這些問題的討論、分析理解DNA復制所需的條件，并學會實驗分析的思路與方法。

3 以簡短課本劇形式講授DNA復制過程

DNA的復制過程具有微觀、抽象的特點，學生會感到較難理解，尤其關于DNA復制的特點，屬于本節(jié)課的難點。如果通過設置問題，閱讀教科書找出答案，從而掌握DNA復制所需的酶、復制特點等知識，會使課堂過于枯燥。教師如果用計算機模擬DNA復制的微觀過程，展示后讓學生討論總結，就會使教學過程的呈現(xiàn)簡單化，則不利于學生抽象邏輯思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)和發(fā)展。

語言是人類最重要的交際工具、思維工具盒信息傳遞工具，而不同學科都有其特定的“學科語言”，生物學科也有自己的“生物學語言”。筆者通過嘗試，發(fā)現(xiàn)此處用幽默風趣的課本劇形式表演出來，能取得較好的課堂效果?，F(xiàn)將課本劇劇本介紹如下：

旁白：很久很久以前，在一個細胞核里，有兩個DNA鏈幸福的螺旋著。（兩個男生螺旋在一起）

母鏈1【對母鏈2說】：我們要永遠在一起！

母鏈2【對母鏈1說】：我們永遠不分離！

旁白：但有一天，細胞的分裂間期DNA開始復制了，DNA開始解螺旋。

母鏈1【緊緊拉著母鏈2，對母鏈2說】：不要離開我！

母鏈2【緊緊拉著母鏈1，對母鏈1說】：我們不要分開！

母鏈1【含著淚對母鏈2說】：世界上最遙遠的距離不是我們螺旋在一起，而你卻不知道我愛你！而是兩條螺旋在一起的DNA鏈即將解旋分離。

DNA解旋酶【甩動頭發(fā)，帶上墨鏡，非常瀟灑的模樣】：大家好！我就是DNA解旋酶。我的任務就是讓DNA雙鏈解旋。

DNA解旋酶【用手作切斷雙鏈狀】：還想在一起嗎？門都沒有！趕快解旋?！咀龀俗藙萑缓箅x場】

旁白：于是這兩條鏈的堿基就暴露了出來。同時，周圍游離的脫氧核糖核苷酸就聚集了上來。

DNA聚合酶1和DNA聚合酶2：我們是DNA聚合酶，我們的任務是把脫氧核糖核苷酸聚合成單鏈。【把4個男生兩兩配對】

DNA聚合酶2【將子鏈1介紹給對母鏈1，說】：來現(xiàn)在送你一份小禮物！

【子鏈1含羞答答地對母鏈1】：Hi，你好！

【母鏈1】：Who are you？

【子鏈1】：我是以你為模板的DNA??！

【母鏈1】：納尼？我是ATGC。你是我的什么？

【子鏈1】：我是你的TACG呀?。ㄗ魈鹈蹱睿?/p>

【子鏈1依偎在母鏈1的肩膀上】：你還曉得他嗎？（指向母鏈2）其實我和他完全一樣。別惦記著他了，讓我來代替他吧！

【母鏈1很豪爽地說】：好??！讓我們螺旋著一起進入分裂期吧！

全體謝幕！

總結：教育家陶行知先生說過：“我們要活的書，不要死的書；要動的書，不要靜的書?！苯處熢趯嶋H的教學工作中要充分利用現(xiàn)實生活中的生物教育資源，使學生在廣闊的空間里學生學生物、用生物，而課本劇便是溝通生物與生活的橋梁質疑。通過夸張的表演和幽默的臺詞讓學生在感受到輕松和歡樂的同時，也對DNA復制的過程有了一個深入的了解。這種寓學習于游戲之中，既輕松突破重點難點，又鞏固了知識，將呆板的課本知識變?yōu)殪`活的表演，著實為課堂教學增添了一抹亮色。

4 通過實驗構建DNA復制的再探究

DNA復制過程中的場所、時期和特點也是本節(jié)課重點之一，但是此部分處理方法往往是：教師通過多媒體演示DNA復制的動態(tài)變化過程，師生一起總結：① DNA復制的過程及結果是什么？② DNA復制的特點有哪些？③ DNA復制需要哪些條件？④ DNA復制的場所在哪里和時間是什么？⑤ DNA能夠準確復制的原因是什么？⑥ DNA準確復制的意義是什么？這樣可以形成一節(jié)的知識體系。劉老師的處理方法亦是如此。筆者認為應當從實驗結果中讓學生自己去總結，從一個新的角度對學生進行科學方法的訓練，體驗科學家的智慧，并使所學知識得到遷移應用。

問題1：為了獲知細胞復制的場所，將變形蟲放在有標記過的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，一段時間后，在細胞核中首先發(fā)現(xiàn)有標記的DNA分子。這說明什么問題？

學生回答：DNA復制的場所主要在細胞核。

問題2：為了獲知細胞復制的時期，科學家通過生化分析得知，細胞分裂間期細胞中脫氧核苷酸含量開始時很低，不久急劇增加，以后又逐漸降低到初始水平。隨著脫氧核苷酸含量的動態(tài)變化，DNA聚合酶的活性顯著增高。這說明什么問題？

學生回答：DNA復制發(fā)生在細胞分裂間期。

問題3：研究表明，DNA的復制總能準確無誤地進行，其復制過程中出錯的概率僅為1/20 000。你認為DNA能夠準確復制最關鍵的因素是什么？

學生回答：DNA分子獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確進行。

問題4：女性子宮肌瘤細胞中最長的DNA分子達36 mm，DNA復制速度約為4 μm/min（1 mm=1000 μm），但復制過程僅需40 min左右即完成。試分析其可能的原因。

學生回答：DNA邊解旋變復制；多起點復制。

教師從新課程理念出發(fā)，認真做好每一次的課題嘗試，認真進行每一次的課后反思，認真琢磨每一個合作細節(jié)，有利于激發(fā)學生主動探索，有效地調動學生學習的主動性。關注細節(jié)，課題定會別樣精彩，教學的效率也定能得到提高。