王海濱 （廣東省揭陽(yáng)市華僑高級(jí)中學(xué) 廣東揭陽(yáng) 522000）

一直以來(lái)，人們總是認(rèn)為只要具備了充足的知識(shí)體系，便能教好書(shū)。但是高中生物教學(xué)卻是例外，特別是必修2模塊中的遺傳學(xué)知識(shí)是非常抽象的，由于受到各種因素限制，往往不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能單純靠教師課堂講解，學(xué)生也只有通過(guò)空間思維來(lái)理解。這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握不牢，課堂效率低下。如何高質(zhì)量高效率完成教學(xué)工作？自制教具有強(qiáng)大的生命力，尤其教師利用PCK的理念自制教具，更能在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步顯示出教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

PCK是由美國(guó)學(xué)者舒爾曼首創(chuàng)的概念，是指教師個(gè)人獨(dú)一無(wú)二的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教師獨(dú)特學(xué)科內(nèi)容領(lǐng)域和教育學(xué)的特殊整合，是教師對(duì)自己專(zhuān)業(yè)理解的特定形式。PCK既綜合了學(xué)科知識(shí)，也結(jié)合了學(xué)生背景，是教師將學(xué)科內(nèi)容轉(zhuǎn)化和表征為個(gè)人教學(xué)方式的形式，是教師特有的知識(shí)。它適合不同能力和背景的學(xué)生。具有PCK理念的教師在選擇適合主題的教學(xué)方法時(shí)，往往更加靈活，能夠把復(fù)雜知識(shí)轉(zhuǎn)變成熟悉的、易理解的知識(shí)。結(jié)合PCK理念，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)利用塑料拉鏈這一日常材料來(lái)動(dòng)態(tài)模擬DNA復(fù)制是很好的方法，因此在教學(xué)中設(shè)計(jì)并制作了這一替代模型。該模型不但彌補(bǔ)了常規(guī)教學(xué)教具復(fù)雜化、難以制作和控制的缺點(diǎn)，而且可以反復(fù)利用，動(dòng)態(tài)模擬DNA復(fù)制，另外，也可以在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝作為其他內(nèi)容的教學(xué)用具。使用該模型教學(xué)取得良好的教學(xué)效果，現(xiàn)拋磚引玉。

1 學(xué)具制作過(guò)程

1.1 制作材料

2根不同顏色長(zhǎng)度約為30 cm的塑料拉鏈（布料拉鏈也可以），紅色和白色2種不同顏色的A4紙，訂書(shū)機(jī)，磁鐵，剪刀。

1.2 制作方法

1.2.1 脫氧核苷酸鏈制作

20世紀(jì)50年代沃森和克里克構(gòu)建了DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，塑料拉鏈結(jié)構(gòu)只要稍加處理，就可以進(jìn)行使用。塑料拉鏈主要由組合凹槽、拉頭、膠片等組成。凹槽的組合與分離可以代表氫鍵的恢復(fù)與破壞。當(dāng)拉頭分離拉鏈時(shí)，可用來(lái)代表解旋酶解旋；當(dāng)拉頭組合凹槽時(shí)，又可以代表DNA聚合酶恢復(fù)氫鍵。塑料拉鏈兩邊有兩片透明膠片，先用剪刀把打印在白色紙張中的4種不同的堿基（A、T、C、G）剪下來(lái)，用訂書(shū)機(jī)把堿基訂在膠片的兩側(cè)，作為親代DNA分子（圖1）。再準(zhǔn)備另一條長(zhǎng)度一樣的塑料拉鏈，并用剪刀把打印在紅色紙張中的4種不同堿基剪下來(lái)備用。

圖1 模擬親代DNA分子

1.2.2 酶的制作

用白色的紙張制作2個(gè)U形字樣的圖形代表DNA聚合酶，用紅色的紙張制作類(lèi)似梅花樣的圖形代表蛋白六聚體的DNA解旋酶。

2 DNA復(fù)制的模擬原則

DNA復(fù)制為半保留復(fù)制。先把其中一條藍(lán)色的塑料拉鏈用磁鐵固定在黑板上，把紅色紙片制作的DNA解旋酶放在拉鏈拉頭處以模擬DNA解旋酶和DNA結(jié)合，不斷移動(dòng)拉鏈的拉頭，同時(shí)移動(dòng)DNA解旋酶，模擬DNA的解旋，得到分開(kāi)的兩片拉鏈，作為親代的DNA分子，用磁鐵將其固定在磁性黑板上（圖2A）。把另一條黃色備用的塑料拉鏈的拉頭完全拉開(kāi)作為兩條子鏈，并分別用兩個(gè)拉頭與兩條已經(jīng)解旋的藍(lán)色母鏈組合，把白色紙張制作的DNA聚合酶連在拉頭的凹槽結(jié)合處，移動(dòng)拉頭時(shí)也不斷移動(dòng)DNA聚合酶，表示DNA聚合酶恢復(fù)氫鍵，凹槽的結(jié)合部位同時(shí)用訂書(shū)機(jī)把備用的紅色堿基紙片按照堿基互對(duì)配對(duì)原則將其訂在配對(duì)的黃色子鏈的區(qū)域。由于DNA復(fù)制是按照5′到3′方向合成，因此，兩邊拉頭連接凹槽的方向也必須是按相反的方向進(jìn)行（圖2B）。按照這種原則不斷延伸，到最后把原來(lái)組合母鏈的拉頭去掉，并移開(kāi)DNA解旋酶，表示解旋結(jié)束。另一側(cè)則不斷移動(dòng)拉頭把子鏈與母鏈的凹槽組合，同時(shí)將配對(duì)的紅色堿基紙片用訂書(shū)機(jī)訂在子鏈區(qū)域，當(dāng)兩條子鏈分別完全與兩條母鏈的凹槽互鎖后，移開(kāi)DNA聚合酶，最終得到兩個(gè)完全相同的子代DNA分子，每一個(gè)子代DNA分子包含一條母鏈和一條新合成的子鏈，用磁鐵將它們固定在磁性黑板上（圖2C）。這樣就完成了DNA的復(fù)制過(guò)程。

圖2 模擬DNA的復(fù)制

3 教學(xué)反思

模型和建模研究目前已成為國(guó)際科學(xué)教育的重要研究議題之一，越來(lái)越多國(guó)家的科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)都強(qiáng)調(diào)模型和建模的作用，并將其納入到教學(xué)內(nèi)容中，而利用PCK理念自制的新型教具模型又進(jìn)一步提升了教師課堂教學(xué)的針對(duì)性、趣味性、可行性。在國(guó)內(nèi)中學(xué)生物教學(xué)中，很多實(shí)際的觀察、實(shí)驗(yàn)、探究等活動(dòng)，正不斷被電子圖片等方式取代。筆者用塑料拉鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作的DNA結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，不但教師可以重復(fù)演示，學(xué)生也可以演示，以鍛煉他們的思維和表達(dá)能力，親歷探究的過(guò)程，便于掌握知識(shí)、方法和技能，體現(xiàn)了科學(xué)精神和科學(xué)本質(zhì)，這是任何多媒體技術(shù)替代不了的。此實(shí)踐也更體現(xiàn)了PCK的核心內(nèi)涵：“立足于學(xué)生立場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)轉(zhuǎn)化”。