涂寬

[摘 要]

以難度較大、綜合性較強的“DNA復(fù)制”難題為例，引導(dǎo)學生通過繪圖、析圖、思圖等活動自主構(gòu)建相關(guān)模型，并利用模型破解DNA復(fù)制難題，發(fā)展學生科學思維，提升生物學科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]

高中生物;繪圖;DNA復(fù)制模型;應(yīng)用

一、問題的提出

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的教師依賴于多媒體、交互白板等現(xiàn)代技術(shù)，忽略了對學生繪圖能力的培養(yǎng)，進而導(dǎo)致學生懶于繪圖、畏于繪圖?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》在學科核心素養(yǎng)之一“科學思維”方面明確指出：學生要能夠利用圖示或模型等方式，進行表達并闡明生物學規(guī)律和原理以及發(fā)展趨勢和結(jié)果。

“DNA復(fù)制”是高考的重點、難點，因其知識復(fù)雜、抽象，給學生的學習造成一定的困難。尤其“DNA復(fù)制與細胞分裂相結(jié)合”綜合類試題，更讓學生倍感頭疼。甚至可以這樣認為，這類試題離開了繪圖根本無從下手。針對以上問題，在教學中，教師需組織學生通過“繪DNA半保留復(fù)制圖”“析DNA半保留復(fù)制規(guī)律”“思DNA半保留復(fù)制應(yīng)用”等活動，構(gòu)建相應(yīng)模型，從而幫助學生突破相關(guān)難題。

二、構(gòu)建模型，夯實基礎(chǔ)

（一）構(gòu)建DNA分子結(jié)構(gòu)模型，奠定基礎(chǔ)

學生在學完DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識之后，能概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)（見圖1），故教師可引導(dǎo)學生用“|”表示DNA分子中的一條脫氧核苷酸單鏈，用“|～|”表示雙鏈DNA分子（見圖2），其中“～”表示連接兩條脫氧核苷酸單鏈之間的氫鍵。

（二）構(gòu)建DNA分子復(fù)制模型，分析規(guī)律

學生在學完“DNA的復(fù)制”這節(jié)課之后，能夠概述DNA分子通過半保留方式進行復(fù)制，即分別以DNA分子的兩條鏈為模板，各自合成與母鏈互補的一條子鏈。新合成的子鏈與對應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。復(fù)制完成后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。隨后，教師可引導(dǎo)學生構(gòu)建DNA半保留復(fù)制模型：用“|”表示DNA分子的母鏈，用“|”表示DNA分子新合成的子鏈，具體過程如圖3所示。

學生在自主構(gòu)建出DNA半保留復(fù)制模型后，教師可引導(dǎo)學生觀察分析得出以下結(jié)論：①一個DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制可產(chǎn)生2n個DNA分子或產(chǎn)生2n+1條脫氧核苷酸單鏈;②第n次復(fù)制后，含母鏈的DNA分子永遠只有2個，只含母鏈的DNA分子有0個;③第n次復(fù)制后，含新合成子鏈的DNA分子有2n個，只含新合成子鏈的DNA分子有2n-2個。

（三）構(gòu)建細胞分裂中DNA復(fù)制模型，深化應(yīng)用

學生在掌握了DNA復(fù)制模型后，教師便可引導(dǎo)學生構(gòu)建DNA復(fù)制與細胞分裂相結(jié)合的模型：①在細胞分裂過程中，用DNA半保留復(fù)制揭示染色體行為及數(shù)量變化的本質(zhì)（見圖4），其中“-”表示著絲點;②細胞分裂類型在試題中主要考察有減數(shù)分裂和有絲分裂，故需構(gòu)建兩種模型，且均以動物細胞（2n=4）為例（見圖5和圖6）。

學生在自主構(gòu)建完細胞分裂中DNA復(fù)制模型后，教師可引導(dǎo)學生觀察分析得出以下結(jié)論：①經(jīng)減數(shù)分裂形成的四個子細胞中，每條DNA都含有母鏈和新合成的子鏈;②經(jīng)一次有絲分裂形成的兩個子細胞中，每條DNA都含有母鏈和新合成的子鏈;③上述子細胞進行第二次有絲分裂后期時，由于染色體分配的隨機性，隨后形成的子細胞中含有母鏈的DNA數(shù)量范圍為0～4;④細胞經(jīng)連續(xù)兩次有絲分裂形成的4個子細胞中含有母鏈細胞數(shù)目范圍為2～4。

三、運用模型，突破難題

單純對知識的機械理解和記憶不僅忽略學生的認知規(guī)律，阻礙學生思維能力的提升，還極大地降低學生的學習興趣，使課堂死氣沉沉、索然無味。而繪圖構(gòu)建模型的方法，一方面將抽象知識總結(jié)出規(guī)律，提升學生解題能力;另一方面培養(yǎng)學生歸納與概括能力，明晰不同概念之間的關(guān)系，形成生命觀念，進而提升學生的核心素養(yǎng)。

（一）運用DNA分子結(jié)構(gòu)模型，破解與DNA分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的計算

【解析】若進行有絲分裂，需連續(xù)進行兩次有絲分裂才能產(chǎn)生4個子細胞;若進行減數(shù)分裂，分裂結(jié)束后產(chǎn)生4個子細胞。據(jù)細胞有絲分裂中DNA復(fù)制模型，第一次有絲分裂，兩個子細胞所有的染色體都含有15N標記;當細胞處于第二次有絲分裂后期時，姐妹染色單體隨機分開，含有15N的染色體也隨機進入2個子細胞，故含有15N標記的子細胞數(shù)量范圍：2～4個，因此，A選項錯誤。根據(jù)細胞減數(shù)分裂中DNA復(fù)制模型，產(chǎn)生的4個子細胞一定都含有15N，故B、C、D選項正確。因此，本題選A。

【模型評價】該模型將復(fù)雜知識“細胞分裂與DNA半保留復(fù)制相結(jié)合”簡化，突出細胞分裂與DNA半保留復(fù)制之間的相互聯(lián)系，一方面極大地提升學生的解題速度和準確性;另一方面有利于學生構(gòu)建“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”這一重要概念，進而發(fā)展學生核心素養(yǎng)。

四、反思

綜上所述，通過繪圖構(gòu)建模型的教學策略，一方面能激發(fā)學生自主處理和利用原有的知識經(jīng)驗，構(gòu)建新的知識和概念，從而突破DNA復(fù)制相關(guān)難題;另一方面鍛煉學生的動手能力，幫助學生初步了解并掌握模型構(gòu)建的一般方法，提升分析問題、解決問題的能力。

[參 考 文 獻]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

（責任編輯：符 潔）