探究性教學在高中生物課堂中的應用

摘 要：這是一篇教學案例：采用探究性教學，通過引導學生比較圖形、嘗試推理、資料分析、師生討論交流等手段總結(jié)得出基因的概念，然后引導學生逐步畫圖探究脫氧核苷酸序列和遺傳信息的多樣性。

關(guān)鍵詞：探究性教學；生物課堂；應用

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2012）01-043-1

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是人教版《高中生物必修②〈遺傳與進化〉》第三章第四節(jié)的內(nèi)容，包括基因與DNA的關(guān)系和DNA片段中的遺傳信息兩部分。必修2模塊是從基因的視角來揭示生物在代代繁衍的過程中，遺傳物質(zhì)是如何傳遞和變化以及是如何起作用的。由于本模塊是按照科學發(fā)展史的順序安排的，本節(jié)內(nèi)容具有承上啟下的作用，既解釋了前面所說的遺傳因子，又為下面基因的表達學習作好鋪墊。

二、教學目標

1.知識目標 舉例說明基因是有遺傳效應的DNA片段；運用數(shù)學方法說明DNA分子的多樣性和特異性；說明基因和遺傳信息的關(guān)系。

2.能力目標 嘗試用類比推理法說明基因和DNA的關(guān)系；小組合作分析資料得出基因的概念；嘗試建立基因和DNA關(guān)系的模型；采用數(shù)學推算的方法探究遺傳信息的多樣性。

3.情感態(tài)度和價值觀目標 通過基因組計劃、肥胖基因、DNA指紋技術(shù)等資料使學生認識到生物科學、社會、技術(shù)的共同發(fā)展，同時關(guān)注人類的健康。

三、教學過程

1.嘗試推理 導入新課

教師出示摩爾根將基因定位于染色體上的模式圖和DNA與染色體的關(guān)系圖，讓學生嘗試推理提出假設(shè)。學生會根據(jù)DNA和基因的位置關(guān)系及數(shù)量關(guān)系得到相關(guān)信息：（1）基因和DNA都存在于染色體上；（2）1條染色體（未復制狀態(tài)）上有1個DNA，1條染色體上有多個基因；（3）DNA是由脫氧核苷酸連接成的長鏈。然后學生會提出假設(shè)——基因也是由脫氧核苷酸組成，基因就是DNA上的一個一個的片段。

2.分析資料 概念生成

學生分組，小組合作分析書上4則小資料，教師發(fā)布任務(wù)，（1）分析資料1、資料3，填寫下表。

DNA的數(shù)量基因的數(shù)量DNA中堿基對數(shù)基因中堿基對數(shù)基因中堿基數(shù)占的比例

大腸桿菌的擬核

人類基因組計劃2～2.5萬個

結(jié)論： 。

（2）資料2中的海蜇和轉(zhuǎn)基因鼠能發(fā)出綠色熒光的原因是什么？圖C中的第3號小鼠的設(shè)計有必要嗎？

（3）資料4中的HMGIC基因與什么直接相關(guān)？為什么具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠在食用大量高脂肪食物后仍能保持正常體重？具有HMGIC基因的人如何減肥成功？

（4）通過以上資料，請從DNA水平上給基因下一個定義。

利用問題來驅(qū)動學生的積極思維，通過小組成員之間的團結(jié)協(xié)作，得出基因的概念。

3.模型構(gòu)建 強化概念

在得出基因概念的基礎(chǔ)上，引導學生舉例說明基因的遺傳效應，教師適時進行完善，遺傳效應包括基因控制蛋白質(zhì)的合成、基因的調(diào)控作用等。為了進一步明確基因和DNA之間的關(guān)系，教師指導學生進行簡單的模型構(gòu)建。通過模型建構(gòu)，學生知道了在DNA分子上，基因和基因之間是間隔排列的，每個基因都是發(fā)揮遺傳效應的相對獨立單位，最后教師畫出DNA和基因分子關(guān)系的簡圖，使學生了解基因的組成元素、空間結(jié)構(gòu)、組成單位和DNA相同。

4.提出問題 實施探究

從基因和DNA的關(guān)系說明DNA必然蘊含了大量的遺傳信息，此時，教師提出問題“DNA分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？”。教師引導學生分步活動。

（1）探究活動1 讓學生畫出一個脫氧核苷酸的組成，說明脫氧核苷酸的種類取決于堿基。

（2）探究活動2 讓學生在活動1的基礎(chǔ)上畫出一對脫氧核苷酸，全班比較，說明一對脫氧核苷酸的組成有4種可能。

（3）探究活動3 讓學生在活動2的基礎(chǔ)上畫出兩對脫氧核苷酸，全班比較，說明兩對脫氧核苷酸的組成有4×4種可能。

（4）探究活動4 討論①如果有n對脫氧核苷酸，將有多少種排列方式？學生以數(shù)學方法推算：4×4×4×…×4n個=4n(n是脫氧核苷酸的對數(shù)或堿基對數(shù)目)。

②當基因的堿基對數(shù)相同時，其堿基排列順序相同的可能性是多大？

從探究活動中學生知道了DNA中的遺傳信息就是堿基的排列順序，堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而每個DNA分子中堿基的排列順序是特定的，說明DNA分子具有特異性。

（5）小結(jié)

（6）拓展延伸 進行STS教育

學生閱讀書P58頁的DNA指紋技術(shù)，思考以下問題：DNA指紋技術(shù)利用的是DNA的什么特點？你能說出DNA指紋技術(shù)的其他用處嗎？如果你知道你細胞中所有的基因，你愿意公布嗎？基因中有些堿基的排列順序就不曾出現(xiàn)過，而有些序列則不斷重復，你能解釋這樣的現(xiàn)象嗎？通過這一系列的問題串，既對學生了進行了STS教育，又為后面生物進化的學習埋下伏筆。

四、教后反思

本節(jié)課的內(nèi)容相對簡單，因此我安排了一系列的學生活動，協(xié)作討論、合作模型、畫圖探究等，既突破了重點，簡化了難點，又提高了學生的各項能力。最后我通過DNA指紋技術(shù)的閱讀拓展了學生的認識，提高了學生學習的激情，從而養(yǎng)成熱愛科學、尊重科學、理智地運用科學成果的情感和意識，樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念，形成科學的價值觀。