周蕾

摘 要 以“PCR技術(shù)和原理”一節(jié)為例，談如何利用圖示打造高效課堂。在構(gòu)建圖示的過程中，不僅可以加深學(xué)生對知識的理解，同時還能完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 圖示教學(xué) PCR 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

教育部考試中心編寫的《2017年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱·生物》將選修3中“基因工程的原理及技術(shù)”調(diào)整成“基因工程的原理及技術(shù)（含PCR）”。

PCR技術(shù)是基因工程的核心技術(shù)，掌握PCR技術(shù)相關(guān)知識可以完善學(xué)生對基因工程的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生對生物科學(xué)前沿領(lǐng)域的感知能力。分子生物學(xué)知識比較抽象，容易與生活脫節(jié)，學(xué)生常常忘記某種技術(shù)或操作的原理和目的，不利于構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)。

圖示是一種化繁為簡，變抽象為具體的高效教學(xué)法，它可以用來闡述對客觀事物的理解過程，使分散的知識系統(tǒng)化，直觀地呈現(xiàn)整個知識框架，不失為突破教學(xué)難點(diǎn)的好方法。圖示教學(xué)需要以圖示意，圖的形式也是多種多樣的。構(gòu)建圖表圖形的過程就是對信息進(jìn)行整合對概念進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程，符合建構(gòu)主義所提倡的讓學(xué)生成為信息加工的主體、知識意義的主動建構(gòu)者的理念。下面以“PCR技術(shù)和原理”一節(jié)為例簡單談?wù)剤D示的應(yīng)用。

1 導(dǎo)課中運(yùn)用圖示將理論背景趣味化

1983年的某一天，美國生化學(xué)家凱利·穆利斯下班回家開車行駛在高速公路上，發(fā)現(xiàn)路旁一排排路燈就像DNA打開的雙鏈模板，而他駕駛的小汽車如同DNA聚合酶，駛過之處都能快速地合成一段新鏈，從而設(shè)想出了簡單而高效的體外復(fù)制DNA的方法——聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）（圖1）。一段具有傳奇意味的科學(xué)史，一幅形象有趣的圖示有效地激發(fā)了學(xué)生的探究熱情。此時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶DNA半保留復(fù)制模型，引導(dǎo)學(xué)生分析在細(xì)胞內(nèi)參與DNA復(fù)制的成分和發(fā)生條件，再提出問題：DNA在體外復(fù)制應(yīng)該創(chuàng)造什么樣的環(huán)境？又是怎樣發(fā)生的？

2 新課中運(yùn)用圖示將概念原理具體化

學(xué)生經(jīng)討論，得出PCR反應(yīng)體系應(yīng)該具備的主要原料有DNA模板、游離脫氧核苷酸和DNA聚合酶。教師即刻拋出問題：兩個核苷酸之間是如何連接的？兩條核苷酸鏈之間是如何連接的？學(xué)生繪出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)（圖2），隨即意識到DNA復(fù)制的方向性問題。

DNA聚合酶只能特異性地復(fù)制處于兩個引物之間的DNA序列，使這段固定長度的序列呈指數(shù)擴(kuò)增，教師趁機(jī)引入引物的概念，并提出問題細(xì)胞內(nèi)有解旋酶幫助打開高度螺旋化的DNA雙鏈，體外又靠什么來打開雙鏈？當(dāng)學(xué)生歸納出PCR反應(yīng)包含3個基本步驟：變性、復(fù)性和延伸（圖3），然后教師提醒學(xué)生思考：PCR技術(shù)應(yīng)用了DNA熱變性原理，加熱條件下對酶有什么特殊要求？這樣的循環(huán)每進(jìn)行一次就能將DNA單鏈數(shù)擴(kuò)增兩倍，通過PCR技術(shù)短時間內(nèi)獲得幾百萬倍的DNA擴(kuò)增片段，十分高效。至此，教師已經(jīng)可以引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)PCR反應(yīng)原理及過程的思維導(dǎo)圖（圖4）。

3 課題延伸中運(yùn)用圖示將前沿知識形象化

適度的課題延伸可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，加深其對分子生物學(xué)研究體系的認(rèn)識。分子生物學(xué)發(fā)展至今已經(jīng)衍生出許多PCR類型，例如反向PCR、RT-PCR、多重PCR、原位PCR、實(shí)時熒光PCR等。教師可以先給出閱讀資料，然后讓學(xué)生自組研討小組，鼓勵他們嘗試用形象的圖示描述幾種不同的PCR技術(shù)原理，并用自己的語言在課堂上做個小報告（圖5）。這個過程既可以鍛煉學(xué)生整合信息和語言表達(dá)的能力，也可以考查他們理解運(yùn)用知識的能力。教師不必急于給出糾正修改意見，可通過提出疑問和比較充分激發(fā)小組內(nèi)的合作交流和小組間的競爭意識。另外，還可以引導(dǎo)學(xué)生去創(chuàng)設(shè)適合某種類型PCR實(shí)用的情境，如刑偵鑒定、疾病診斷、人類基因組測序等，使學(xué)生體會技術(shù)創(chuàng)新在生產(chǎn)生活中的意義。

4 小結(jié)回顧中運(yùn)用圖示將基礎(chǔ)知識細(xì)節(jié)化

進(jìn)行總結(jié)回顧時，教師可以提一些利于學(xué)生對新舊知識進(jìn)行比較歸納的問題，提醒學(xué)生關(guān)注細(xì)節(jié)，引導(dǎo)他們自主完善知識結(jié)構(gòu)，如DNA體外復(fù)制和體內(nèi)復(fù)制的比較見表1。

教師在生物課堂上巧用圖示穿針引線引領(lǐng)教學(xué)進(jìn)程可以給學(xué)生帶來學(xué)習(xí)中的流暢感、成就感，也有助于化解難點(diǎn)突出重點(diǎn)，打造生動有趣的高效課堂。endprint