以“點”帶“面” 構建良好的知識結構
——以“基因的表達”復習為例

安徽

高三一輪復習重在夯實基礎，對基礎知識進行全面系統(tǒng)的復習，引導學生構建良好的知識結構，并能夠在構建知識體系時滲透學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師在教學中要形成知識體系構建和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)兩條教學主線。筆者在教學時常通過設置教學的各種關鍵“點”，逐“點”突破，為學生知識網絡的構建穿“針”引“線”，幫助學生構建良好的知識結構體系。

1.調整教材內容順序，設置合理的課時節(jié)點以利于構建知識主線

“基因的表達”是人教版教材必修2《遺傳與進化》第4章的內容，而整個必修2的遺傳部分是以遺傳學的歷史發(fā)展過程為線索展開的，由遺傳的基本規(guī)律到遺傳的細胞學基礎再到遺傳的分子基礎，進而推及生物變異與進化，讓學生循著科學的發(fā)現歷程，學習其科學方法，感悟其科學思想、科學態(tài)度，這對學生的科學思維、科學探究、生命觀念的培養(yǎng)是至關重要的。但科學發(fā)現的邏輯順序并不一定是好的知識結構順序，因此筆者在一輪復習教學中重新調整了教材內容的設置順序（如圖1所示）。這樣的設計可以讓學生在大腦中形成從微觀到宏觀的知識主線、層次分明的知識系統(tǒng)、清楚的邏輯順序，更有利于學生構建良好的知識結構網絡，同時也避免和新課內容重復，可給學生以學習的新鮮感。

圖1

2.設置“自學點”促進學生主動學習，以構建知識的動靜結構聯(lián)系

復習課教學中，部分教師容易把復習課當成新課重上一遍，學生自然提不起學習興趣；或者部分教師為趕進度，把課堂變成教師的“一言堂”，使學生成為知識的被動接受者。這兩種情況都是不利于學生復習的。教學中教師要能夠調動學生學習的積極性，把課堂還給學生。對于本節(jié)內容筆者通過設置問題，以問題為驅動促進學生主動閱讀教材、觀看視頻，喚醒學生對知識的記憶并收獲新知識，既給予學生整個過程的形象體驗，又促進學生動腦思考、動口表述的抽象體驗。通過對靜態(tài)和動態(tài)知識的學習，建立靜態(tài)知識和動態(tài)過程之間的聯(lián)系，在學生大腦中形成動態(tài)畫面。這樣不僅能讓學生掌握整個基因表達的過程，還培養(yǎng)了學生的結構和功能觀、生命的動態(tài)觀。

2.1 指導學生閱讀教材文本、插圖，掌握靜態(tài)內容

在復習轉錄過程時，筆者要求學生閱讀教材內容和插圖，然后回答以下問題：（1）一次轉錄過程通常是以整個DNA為單位還是以一個基因為單位？（2）轉錄的場所在哪里，原核細胞的轉錄場所和真核細胞的相同嗎？（3）轉錄的模板是什么，兩條鏈中作為模板的鏈是隨機的嗎？（4）轉錄的原料是什么？（5）轉錄中需要的酶有哪些，需要解旋酶嗎？（6）如何區(qū)分轉錄過程圖和復制過程圖？

閱讀密碼子表回答以下問題：（1）什么叫遺傳密碼？一共有多少種密碼子，編碼氨基酸的密碼子有多少個？（2）每一種氨基酸是否只有一種密碼子？什么是密碼子的簡并性，對生命有何意義？（3）生物界共用一套遺傳密碼說明了什么，對基因工程有何啟發(fā)？

閱讀翻譯的教材內容和插圖并回答以下問題：（1）翻譯的場所在哪里？（2）翻譯的模板是什么？（3）翻譯過程中是否有酶的參與？（4）翻譯的原料是什么，通常有多少種？

2.2 指導學生觀看動畫或者視頻，感悟動態(tài)變化

學生通過觀察轉錄過程的視頻，體會模板與酶的結合、酶在模板上的移動、酶與模板的脫離等過程；理解堿基的識別與配對，DNA邊解旋邊轉錄再重新螺旋的過程；感悟隨著酶在模板上的移動，mRNA鏈逐漸延長的過程。

學生通過觀察翻譯過程的視頻，體會mRNA穿出核孔、mRNA和核糖體的結合、核糖體翻譯時沿著mRNA的移動、結束時和核糖體的脫離等過程；理解tRNA和相應氨基酸的識別并結合、轉移到核糖體上的相應位點、密碼子和反密碼子的識別與結合過程；感悟氨基酸和氨基酸脫水縮合形成肽鏈的過程。

【例1】研究表明，下丘腦SCN細胞中PER基因表達與晝夜節(jié)律有關，其表達產物的濃度呈周期性變化，如圖2為相關過程。據此判斷，下列說法正確的是 （ ）

圖2

A.PER基因只存在于下丘腦SCN細胞中

B.①過程的原料為脫氧核苷酸，需要的酶是RNA聚合酶

C.PER蛋白的表達過程受負反饋調節(jié)影響

D.mRNA沿著核糖體的移動方向是從右向左

【參考答案】C

【分析】本題考查基因表達的內容，意在考查學生的理解能力、信息獲取能力。解題過程中學生既要掌握基因表達過程中的原料、酶、場所等靜態(tài)知識，又要能體會核糖體的移動、堿基的配對等動態(tài)知識。PER基因存在于所有組織細胞中，但只有在下丘腦SCN細胞中能夠表達，A項錯誤；過程①是以PER基因的一條鏈為模板合成mRNA的轉錄過程，原料為核糖核苷酸，需要的酶是RNA聚合酶，B項錯誤；圖2顯示，PER蛋白可以通過負反饋調節(jié)抑制轉錄過程，C項正確；在翻譯時，核糖體沿著mRNA移動，而不是mRNA沿著核糖體移動，D項錯誤。

3.設置“比較點”深化概念理解，避免概念混淆

在教學過程中教師要有意識地引導學生對教材中的相關概念進行比較，尋找概念間的聯(lián)系與區(qū)別，從而加深學生對概念的記憶和理解，同時也有利于提高學生的科學思維素養(yǎng)。

3.1 比較原核細胞和真核細胞的表達過程

筆者要求學生觀察圖3所示的原核細胞和真核細胞的基因表達過程示意圖，回答以下問題：（1）哪張圖是原核細胞的轉錄過程，哪張圖是真核細胞核基因的表達過程，并說出判斷理由。（2）說出原核基因和真核基因在結構上有何差異。（3）說出原核基因轉錄和翻譯的場所以及真核基因轉錄和翻譯的場所。（4）說出原核細胞基因表達和真核細胞基因表達在時間以及空間上有何差異。（5）說出多聚核糖體的形成對蛋白質合成的意義。（6）說出線粒體和葉綠體的基因表達過程和哪張圖一致。

【例2】圖4為細胞中遺傳信息表達的示意圖。據圖 4 判斷，下列描述中正確的是 （ ）

圖4

A.圖示過程可發(fā)生在酵母細胞中

B.圖示過程中有三條肽鏈正在合成

C.原核細胞轉錄和翻譯在時間上完全分開

D.多個核糖體完成不同mRNA的翻譯

【參考答案】A

【分析】本題考查真核細胞和原核細胞基因表達的相關知識點，意在考查學生的圖形分析能力和信息獲取能力。該圖示中轉錄和翻譯同時進行，符合原核基因的表達過程，但真核細胞中的細胞質基因的表達和原核基因的表達一致，A項正確；圖示中有三條mRNA，每條mRNA上有多個核糖體在進行翻譯，可合成多條肽鏈，B項錯誤；原核細胞基因的轉錄和翻譯同時進行，C項錯誤；由圖示可知三條mRNA的模板相同，所以是相同的mRNA，D項錯誤。

3.2 比較DNA復制、轉錄、翻譯的過程

要求學生比較DNA復制、轉錄和翻譯的過程，完成表1內容。

表1

【例3】（2018年，全國卷Ⅰ，第2題）題略

【參考答案】B

【分析】本題考查生物大分子在DNA復制和表達時的作用。染色體和染色質是同種物質的不同形態(tài)，主要由DNA和蛋白質組成，A項正確；原核生物DNA在復制和轉錄時也需要與蛋白質和DNA相結合，B項錯誤；DNA復制時需要解旋酶、DNA聚合酶和DNA結合，C項正確；RNA合成的時候需要RNA聚合酶和模板DNA結合，D項正確。

4.設置“拓展延伸點”，搭建知識板塊之間的橋梁

對于基因表達的相關知識，高中的教材和高校的遺傳學教材相比少了一個很重要的知識內容，即基因表達的調控過程，這就導致學生在理解細胞分化本質、個體的生長發(fā)育、激素對生命的調節(jié)等知識點時少了一個關鍵的理論支撐點，使人教版教材必修1、必修2和必修3之間少了一個重要的聯(lián)系紐帶。為了更好地完善知識結構，教師不妨在此處給學生補充幾個基因表達調控的實例，使學生對基因在時間和空間上的有序性表達的調控過程進行初步的了解，如管家基因和奢侈基因的例子、大腸桿菌的乳糖操縱子在乳糖的誘導下表達分解乳糖相關酶的例子、人類禿頂性狀的雜合體受性激素的影響，在男性中表現為禿頂，在女性中表現為正常的例子等。通過實例讓學生認識到基因表達調控對生物性狀控制、生長發(fā)育、細胞生命歷程、激素調節(jié)、免疫調節(jié)的重要意義，同時也建立了基因表達和細胞周期、細胞分化、激素調節(jié)、個體發(fā)育等概念的知識結構聯(lián)系。

【例4】（2014年，安徽卷，第3題）分別用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶（與細胞呼吸相關的酶）基因的片段為探針，與雞的成紅細胞、輸卵管細胞和胰島細胞中提取的總RNA進行分子雜交，結果見表2（注：“+”表示陽性，“-”表示陰性）。下列敘述不正確的是 （ ）

表2

A.在成紅細胞中，β-珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài)

B.輸卵管細胞的基因組DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β-珠蛋白基因

C.丙酮酸激酶基因的表達產物對維持雞細胞的基本生命活動很重要

D.上述不同類型細胞的生理功能差異與基因的選擇性表達有關

【參考答案】B

【分析】本題考查基因的選擇性表達的內容。由表2可知，成紅細胞中有β-珠蛋白基因對應的RNA，沒有卵清蛋白基因對應的RNA，說明β-珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，而卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài)，A項正確；輸卵管細胞的基因組中含有個體的全部基因，包括卵清蛋白基因和β-珠蛋白基因，B項錯誤；丙酮酸激酶的基因在雞的各個細胞中都得到了表達，可知該基因對于維持雞細胞的基本生命活動很重要，C項正確；不同類型細胞的產生是細胞分化的結果，其本質是基因的選擇性表達，D項正確。

教學中教師要幫助學生找到聯(lián)系概念之間、專題之間、模塊之間的較好的契合點，讓學生通過比較、歸納、概括、類比、遷移等思維方法去建立知識間的聯(lián)系，主動生成知識邏輯結構，而不是生拉硬扯地告訴學生知識之間有怎樣的聯(lián)系。當學生擁有良好的知識結構后，就能夠靈活運用、主動遷移，很好地解決學習和生活中的問題。