學以致用，科學設計實驗程序

吳慧

摘 要 就“DNA的復制”這一節課，敘述了傳統的教學策略以及這種處理方法存在的一些缺陷。針對這些缺陷，本敘事提出將科學實驗和學生的探究活動相結合的教學思想，具體做法是在探究活動中讓學生體驗“假說-演繹”的科學探究方法，同時讓學生用簡易的模型模擬DNA分子的復制過程，從而實現“做中學”“做中悟”。

關鍵詞 敘事案例 DNA的復制 做中學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“DNA的復制”是人教版高中生物必修2教科書第3章“基因的本質”的重點內容之一，既是對“孟德爾遺傳定律和減數分裂”知識進一步的深化理解，也是“DNA分子的結構”內容的延續，同時也是繼續學習遺傳信息表達和中心法則的基礎。本節內容主要包括對DNA分子復制方式的推測、DNA半保留復制的實驗證據（選學）和DNA分子復制的過程。

以往對于這節內容的教學處理，教師基本上都是嚴格按照“課程標準”規定的教學目標，把教學重心放在DNA分子復制的條件、過程和特點上，即使是針對這樣的教學重點，也是按部就班，直接講解。而DNA半保留復制的實驗證據屬于選學內容，為了省時間、趕進度，筆者在新課的講授中更是直接跳過，或者是讓學生自己快速瀏覽一下。結果當習題里出現有關“DNA半保留復制”知識點的應用時，學生的掌握情況往往都很糟糕，反復講練依然一頭霧水，錯誤率很高。為此，我對這節課的教學策略做了大膽的改變。

DNA半保留復制的實驗證據雖是選學內容，但其涉及科學實驗以及科學研究方法，是對學生進行科學方法教育和能力培養的好材料，如果借用孟德爾的“假說-演繹”程序貫穿整節課的教學，并依托學生的動手實踐活動進行演繹推理，完成科學假設，那才是真正體現學生的主體地位。美國教育家蘇娜丹戴克說：“告訴我，我會忘記，做給我看，我可能會記住，讓我參加，我就會理解。”只有讓學生切實地參與和思考，才能真正地理解知識，并游刃有余地應用于實踐。

教師如何創建一個有效情境，迅速把學生帶進本節課的學習中來呢？興趣是最好的老師，正好那段時間復旦大學雙胞胎姐妹和清華大學雙胞胎兄弟是個很熱門的話題，筆者就在網絡上找到了他們的照片，作為情境導入的話題，同時拋出問題：“眾所周知，同卵雙胞胎無論是性別還是容貌，幾乎都長得一模一樣，有時甚至連父母都很難辨認。那么，同卵雙胞胎為什么能保持如此高的相似度呢？”果然，這樣的話題引起了學生極大的興趣，瞬間把他們的注意力從課間拉回到了課堂，同時也自然引出了本節新課——DNA分子的復制。

那么，DNA是以怎樣的方式復制的呢？為了讓學生真正地參與進來，真正地理解DNA分子的半保留復制方式，筆者進行了一些新的嘗試。考慮到學生在“孟德爾遺傳定律”部分，已經學習了假說-演繹法，于是聯系這樣一個經典的科學研究方法，先提供材料：很多學者關于DNA分子的復制方式，提出了多種假說（圖1），這些觀點各有不同，如何證明哪個觀點是正確的呢？

考慮到課堂時間有限，不能把三種方式逐一演繹推理，于是筆者把全班分成A、B、C三組，分別演繹推理假說1、2、3。每組準備兩種顏色的便簽紙若干（一種顏色代表親代DNA鏈，另一種顏色代表子代DNA鏈），硬紙板一個模擬DNA的復制結果（以復制三次為例）。活動結束后，每組挑選一個代表展示并匯報活動成果（圖2是其中某一組的匯報成果）。

到了實驗驗證階段，指導學生閱讀教材相關內容的同時，教師進一步追問：“如果要你來設計實驗，你認為最關鍵的思路是什么？”學生思考、討論，從而：區分親代與子代的DNA。這時教師再次設疑：“DNA是肉眼看不見的，如何才能分辨親代與子代的DNA呢？”同時提示學生聯系前面“噬菌體侵染細菌的實驗”，學生不難得出這樣的答案：把新復制的DNA鏈和原來的鏈分別做上標記，然后觀察它們在新DNA中的分布情況。有了這樣的鋪墊之后，再組織學生自主學習教材53頁的實驗，并將實驗結果和演繹推理的結果進行比對，從而得出結論：實際結果與半保留復制的演繹結果完全吻合，從而證明DNA是以半保留復制方式進行的。雖然這個環節耗費了較多的時間，但學生經歷了一個思考、合作與動手操作的過程之后，對自己構建的模型印象深刻，不僅加深了對DNA半保留復制方式的理解，而且在潛移默化中提高了他們的生物科學素養。

在此基礎上，結合學生親自構建的“半保留復制”模型，筆者引導學生進一步思考分析以下問題。有一個15N標記的DNA分子放在含有14N的培養基中復制三次，則：

① 總共可以得到____個DNA，_____條DNA鏈，其中母鏈____條，子鏈____條；

② 含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是____；

③ 含15N的DNA分子鏈占全部DNA分子單鏈的比例是____；

④ 含14N的DNA分子有____個；只含14N的DNA分子有____個；只含15N的DNA分子有____個。

學生借助模型的直觀感受，通過思考分析，對完成這部分知識的拓展就顯得游刃有余了。

關于本節課的第三部分內容——“DNA分子的復制過程”，教師借助多媒體，先播放了一段動畫，同時提醒學生思考以下幾個問題：

① DNA復制的場所在哪里？是在什么時期進行的？

② DNA復制過程的特點有哪些？

③ DNA復制需要哪些條件？

④ 新合成的兩條DNA雙鏈堿基對排列順序是否相同？有何意義？

⑤ DNA分子為什么能準確地復制？

通過觀看動畫，學生可以獲得對“DNA分子的復制過程”的感性認識，再結合以上這些問題的思考和總結，很自然地可以自主構建出“DNA分子的復制”的概念模型。為加深對該知識點的理解，在這個環節，筆者再次組織學生動手，6人一組，利用筆者事先準備好的剪刀、訂書機、各種硬紙板模具等，模擬操作DNA分子的復制過程，制作出相應的子代DNA平面結構圖。學生在積極地嘗試、犯錯和不斷改正中，對解旋、合成子鏈以及磷酸、脫氧核糖、含氮堿基三者之間的連接方式等知識點理解更加透徹。

本節課將科學實驗和學生的探究活動相結合，在教學過程中讓學生體驗“假說-演繹”的科學探究方法，更讓學生用簡易的模型模擬DNA分子的復制過程，從而實現了“做中學”“做中悟”。從整節課的教學效果來看，課堂節奏更加流暢，學生的學習熱情也更加高漲，學生充分感受到了蘊藏于教學活動中的歡樂與愉悅。

參考文獻：

[1] 曹志江.中學生物學教師專業發展與課堂教學敘事案例分析[M].北京：科學出版社，2012.

[2] 傅敏，田慧生.課堂教學敘事研究：理論與實踐[M].北京：教育科學出版社，2009.