例談“DNA結構與復制”教學中問題鏈的設計

陳衛東

(江蘇省沭陽高級中學 沭陽 223600)

問題鏈是教師按照知識點的教學功能和內在聯系，將教學知識點轉化成一系列問題而形成的問題串。問題鏈類型多樣，本文以“DNA結構與復制”一節內容為例進行分析。

1 并列式問題鏈

并列式問題鏈是指一系列問題之間并無邏輯上的因果、遞進等關系，而是為了擴大問題內容范圍，通常用于學生預習及前一節課的問題復習。

例如，本節課的課前預習問題鏈： ①DNA的結構單位及連接方式？(脫氧核苷酸；單鏈以磷酸二酯鍵的形式相互連接，雙鏈之間以氫鍵形式連接。)②DNA的結構特點？(兩條反向平行鏈構成規則的雙螺旋結構；磷酸與脫氧核糖交互鏈接排列在外側，構成DNA的基本骨架，堿基以氫鍵形式排列在內側。)③DNA復制的時期？(有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期。)④DNA復制的特點？(邊解旋邊復制和半保留復制。)⑤DNA復制的條件？(模板、酶、原料和能量。)⑥ DNA復制的意義？(DNA分子通過復制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了遺傳信息的連續性。)

通過上述六個問題鏈，涵蓋了“DNA結構與復制”一節內容的主要問題，通過這樣的問題設計，學生在預習時知道主要關注哪些內容。

2 因果式問題鏈

因果式問題鏈是指前一個問題是下一個問題的因，不斷衍生出新問題。

例如，某雙鏈DNA分子中含有200個堿基，一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，則該DNA分子： ①另外一條鏈上A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 根據堿基互補配對原則推出，該DNA另一條鏈上T∶A∶C∶G=1∶2∶3∶4，因此A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3。)②四種含氮堿基A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 由于兩條單練上的A∶T∶G∶C的比值我們都知道，因此雙鏈中A∶T∶G∶C的比值為3∶3∶7∶7；最簡單的計算方法是假設每條鏈上堿基數為10個。)③含有A、G分別有多少個？(解析： 由于已知該DNA分子中A∶T∶G∶C的比值為3∶3∶7∶7，該DNA分子共有200個堿基，可以計算出A為30個，G為70個。)④連續復制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸多少個？(解析： 計算出該DNA分子中含有A為30個，那么其復制兩次需要的腺嘌呤脫氧核苷酸為(22-1)×30=90個。)⑤堿基排列方式最多有4100種是否正確？(解析： 該DNA分子中含有100個堿基對，每條單鏈100個堿基，當一條鏈單鏈中堿基確定后，另一條鏈上堿基也就確定了。當不知道DNA組成情況下，該DNA分子最多有4100種可能性，其中每個脫氧核苷酸位置有4種可能性，這包含一條鏈都是A或都是G等情況。但是該DNA分子堿基有限制，不但必需有四種堿基，且比例也已經確定，因此其可能性要遠低于4100種。)

上述問題鏈的5個問題中，第1個問題最簡單，求出之后，結合題干，就可以得出第2個問題的答案。第2個問題求出后，即可求出第3個問題答案，有了第3個問題的答案，計算第4個問題也就容易了。第5個問題則根據題干和前面幾個問題來明確，該DNA分子沒有絕對的隨機性，是有條件限制的。

3 遞進式問題鏈

一般指從簡單或淺顯的問題逐漸過渡到難度大的問題。通常對于學生無法直接想到難度比較大的問題，可以設計一些鋪墊性問題加以引導。

例如，某DNA分子中含有1000個堿基對，其中A+T占40%，經過4次復制，問： ①原DNA分子中含鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個？(600個。)②經過1次復制，需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個？[解析： (2-1)×600=600(個)。]③經過4次復制，需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個？[解析： (24-1)×600=9000(個)。]④第4次復制，游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸多少個？[(24-23)×600=4800(個)。]③與①、②兩個問題看似并列關系，但前兩個問題是③的鋪墊。有了①、②的鋪墊，計算③、④才比較容易。①、②問題的難度相對于③、④而言也要容易得多，③、④問題也體現對比式問題鏈類型。

4 發散式問題鏈

發散式問題鏈即由1個中心詞引出一系列關聯度不大的問題。

例如，DNA復制的條件：

①需要哪些酶？(解旋酶、DNA聚合酶等。)②原料是什么？(四種游離的脫氧核苷酸。)③由哪種物質提供能量，哪種生理過程能夠提供該物質？(ATP，細胞呼吸。)④復制的模板是什么？(DNA的兩條鏈。)

以上四個問題的關聯度雖然不大，但都是圍繞DNA復制條件設問的。

5 對比式問題鏈

對比式問題鏈設計的幾個問題之間形成對比。此類問題有相似之處，但關鍵詞上有不同，結果也不同，這類問題的設置有利于培養學生的審題能力。

例如，關于DNA結構：

(1) 在DNA分子中，單鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=n，則另外一條鏈中(A+G)/(A+C+G+T)是多少？該雙鏈DNA分子中這個比例是多少？

解析： 一條鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=n，由于這條鏈中A與另一條鏈中T配對，因此相等。這條鏈中G與另一條鏈中C配對并相等，因此另外一條鏈中(T+C)/(A+C+G+T)=n，該鏈中(A+G)/(A+C+G+T)=1-(T+C)/(A+C+G+T)=1-n。在雙鏈DNA中，A=T，G=C，因此這個比值為1/2。

(2) 在DNA分子中，單鏈中(A+T)/(A+C+G+T)=n，則另外一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)是多少？該雙鏈DNA分子中這個比例是多少？

解析： 一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)=n，由于這條鏈中A與另一條鏈中T配對，因此相等。這條鏈中T與另一條鏈中A配對并相等，因此另外一條鏈中(A+T)/(A+C+G+T)與原來那條鏈中這個比值相等，即為n。在雙鏈DNA中，由于任何一條單鏈的這個比值為n，在雙鏈中，無論是分子的堿基數還是分母的堿基數都是單鏈的二倍，因此這個比值還是n。

這兩個問題看起來非常相似，但在分子上有一個堿基有差異，即第一個問題是A+G，而第二個問題是A+T。這一點差異，導致結果也不同。

再如，關于DNA復制：

1個被32P標記的DNA分子，以含31P的脫氧核苷酸為原料，連續復制5次，問： ①含有32P的DNA分子數有多少？(2個。)②含有31P的DNA分子數有多少？(32個。)③只含有32P的DNA分子數有多少？(0個。)④只含有31P的DNA分子數有多少？(30個。)⑤同時含有31P和32P的DNA分子數有多少？(2個。)

上面5個問題鏈看起來都很相似，形成了相互對比。

教師以“問題鏈”形式組織教學，不同的問題鏈可以訓練學生不同的能力。讓學生在自己對問題鏈進行分析、思考過程中，學會如何審題，注意問題的對比，清楚解題的過程，提升解題的能力。