学以致用，科学设计实验程序

吴慧

摘 要 就“DNA的复制”这一节课，叙述了传统的教学策略以及这种处理方法存在的一些缺陷。针对这些缺陷，本叙事提出将科学实验和学生的探究活动相结合的教学思想，具体做法是在探究活动中让学生体验“假说-演绎”的科学探究方法，同时让学生用简易的模型模拟DNA分子的复制过程，从而实现“做中学”“做中悟”。

关键词 叙事案例 DNA的复制 做中学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“DNA的复制”是人教版高中生物必修2教科书第3章“基因的本质”的重点内容之一，既是对“孟德尔遗传定律和减数分裂”知识进一步的深化理解，也是“DNA分子的结构”内容的延续，同时也是继续学习遗传信息表达和中心法则的基础。本节内容主要包括对DNA分子复制方式的推测、DNA半保留复制的实验证据（选学）和DNA分子复制的过程。

以往对于这节内容的教学处理，教师基本上都是严格按照“课程标准”规定的教学目标，把教学重心放在DNA分子复制的条件、过程和特点上，即使是针对这样的教学重点，也是按部就班，直接讲解。而DNA半保留复制的实验证据属于选学内容，为了省时间、赶进度，笔者在新课的讲授中更是直接跳过，或者是让学生自己快速浏览一下。结果当习题里出现有关“DNA半保留复制”知识点的应用时，学生的掌握情况往往都很糟糕，反复讲练依然一头雾水，错误率很高。为此，我对这节课的教学策略做了大胆的改变。

DNA半保留复制的实验证据虽是选学内容，但其涉及科学实验以及科学研究方法，是对学生进行科学方法教育和能力培养的好材料，如果借用孟德尔的“假说-演绎”程序贯穿整节课的教学，并依托学生的动手实践活动进行演绎推理，完成科学假设，那才是真正体现学生的主体地位。美国教育家苏娜丹戴克说：“告诉我，我会忘记，做给我看，我可能会记住，让我参加，我就会理解。”只有让学生切实地参与和思考，才能真正地理解知识，并游刃有余地应用于实践。

教师如何创建一个有效情境，迅速把学生带进本节课的学习中来呢？兴趣是最好的老师，正好那段时间复旦大学双胞胎姐妹和清华大学双胞胎兄弟是个很热门的话题，笔者就在网络上找到了他们的照片，作为情境导入的话题，同时抛出问题：“众所周知，同卵双胞胎无论是性别还是容貌，几乎都长得一模一样，有时甚至连父母都很难辨认。那么，同卵双胞胎为什么能保持如此高的相似度呢？”果然，这样的话题引起了学生极大的兴趣，瞬间把他们的注意力从课间拉回到了课堂，同时也自然引出了本节新课——DNA分子的复制。

那么，DNA是以怎样的方式复制的呢？为了让学生真正地参与进来，真正地理解DNA分子的半保留复制方式，笔者进行了一些新的尝试。考虑到学生在“孟德尔遗传定律”部分，已经学习了假说-演绎法，于是联系这样一个经典的科学研究方法，先提供材料：很多学者关于DNA分子的复制方式，提出了多种假说（图1），这些观点各有不同，如何证明哪个观点是正确的呢？

考虑到课堂时间有限，不能把三种方式逐一演绎推理，于是笔者把全班分成A、B、C三组，分别演绎推理假说1、2、3。每组准备两种颜色的便签纸若干（一种颜色代表亲代DNA链，另一种颜色代表子代DNA链），硬纸板一个模拟DNA的复制结果（以复制三次为例）。活动结束后，每组挑选一个代表展示并汇报活动成果（图2是其中某一组的汇报成果）。

到了实验验证阶段，指导学生阅读教材相关内容的同时，教师进一步追问：“如果要你来设计实验，你认为最关键的思路是什么？”学生思考、讨论，从而：区分亲代与子代的DNA。这时教师再次设疑：“DNA是肉眼看不见的，如何才能分辨亲代与子代的DNA呢？”同时提示学生联系前面“噬菌体侵染细菌的实验”，学生不难得出这样的答案：把新复制的DNA链和原来的链分别做上标记，然后观察它们在新DNA中的分布情况。有了这样的铺垫之后，再组织学生自主学习教材53页的实验，并将实验结果和演绎推理的结果进行比对，从而得出结论：实际结果与半保留复制的演绎结果完全吻合，从而证明DNA是以半保留复制方式进行的。虽然这个环节耗费了较多的时间，但学生经历了一个思考、合作与动手操作的过程之后，对自己构建的模型印象深刻，不仅加深了对DNA半保留复制方式的理解，而且在潜移默化中提高了他们的生物科学素养。

在此基础上，结合学生亲自构建的“半保留复制”模型，笔者引导学生进一步思考分析以下问题。有一个15N标记的DNA分子放在含有14N的培养基中复制三次，则：

① 总共可以得到____个DNA，_____条DNA链，其中母链____条，子链____条；

② 含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是____；

③ 含15N的DNA分子链占全部DNA分子单链的比例是____；

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

学生借助模型的直观感受，通过思考分析，对完成这部分知识的拓展就显得游刃有余了。

关于本节课的第三部分内容——“DNA分子的复制过程”，教师借助多媒体，先播放了一段动画，同时提醒学生思考以下几个问题：

① DNA复制的场所在哪里？是在什么时期进行的？

② DNA复制过程的特点有哪些？

③ DNA复制需要哪些条件？

④ 新合成的两条DNA双链碱基对排列顺序是否相同？有何意义？

⑤ DNA分子为什么能准确地复制？

通过观看动画，学生可以获得对“DNA分子的复制过程”的感性认识，再结合以上这些问题的思考和总结，很自然地可以自主构建出“DNA分子的复制”的概念模型。为加深对该知识点的理解，在这个环节，笔者再次组织学生动手，6人一组，利用笔者事先准备好的剪刀、订书机、各种硬纸板模具等，模拟操作DNA分子的复制过程，制作出相应的子代DNA平面结构图。学生在积极地尝试、犯错和不断改正中，对解旋、合成子链以及磷酸、脱氧核糖、含氮碱基三者之间的连接方式等知识点理解更加透彻。

本节课将科学实验和学生的探究活动相结合，在教学过程中让学生体验“假说-演绎”的科学探究方法，更让学生用简易的模型模拟DNA分子的复制过程，从而实现了“做中学”“做中悟”。从整节课的教学效果来看，课堂节奏更加流畅，学生的学习热情也更加高涨，学生充分感受到了蕴藏于教学活动中的欢乐与愉悦。

参考文献：

[1] 曹志江.中学生物学教师专业发展与课堂教学叙事案例分析[M].北京：科学出版社，2012.

[2] 傅敏，田慧生.课堂教学叙事研究：理论与实践[M].北京：教育科学出版社，2009.