基于科學探究的高中生物學復習課的構建

李靜

本課教學以科學探究為基礎，以“DNA是主要的遺傳物質”為主題，設計了一輪復習課。通過引導學生回顧遺傳學基礎知識，了解DNA在遺傳中的重要作用，進一步掌握基于DNA的遺傳規律以及DNA的結構與功能。

以下教學實錄以“DNA是主要的遺傳物質”為主題，通過對DNA、RNA和遺傳物質的梳理和復習來加深學生對這些知識點的理解和記憶。教師通過提問的方式與學生互動，引導學生回憶和復習所學內容，并以案例和實驗結果作為例證，提高學生對知識的實際應用能力和理解能力。

一、教學實錄與剖析

環節1：知識點梳理（DNA、RNA、遺傳物質）

師：同學們，今天我們要進行一節生物學的復習課，我們將會對高一上學期所學過的“DNA是主要的遺傳物質”這一章節進行復習和梳理。首先，我們來回顧一下這部分的重點知識，你們能說出DNA、RNA、遺傳物質分別是什么嗎？

生1：DNA是指脫氧核糖核酸，RNA是核糖核酸，遺傳物質則是一種能夠遺傳給后代的基因物質。

師：非常好，那么接下來我們就要詳細了解DNA的結構和功能以及相應的復制、表達和遺傳機制，你們都準備好了嗎？

生：準備好了！

師：很好！首先，我們先來了解一下DNA的結構和功能。DNA是由若干個核苷酸單元組成的，每個核苷酸由磷酸、脫氧核糖和一種氮堿基組成。而DNA的結構則是由兩根長鏈組成的，兩根長鏈之間通過堿基間的氫鍵互相連接，形成一個雙螺旋結構。這種雙螺旋結構的特點是穩定性高，能夠保護DNA不受損傷，并且在DNA復制過程中起到了分離模板鏈的作用。

生2：老師，我有個問題，DNA的結構是否會隨著物種的不同而有所差異呢？

師：非常好的問題。的確，DNA的結構在不同物種之間是具有一定差異的。事實上，DNA的結構是高度保守的，即DNA的核苷酸序列在物種之間存在相似性。例如，人類與其他脊椎動物的DNA序列相似度約為98%，而與其他靈長類動物的相似度則高達95%以上。這種高度保守性使DNA能夠作為一種可靠的遺傳物質進行傳遞。

實錄剖析：在教學實錄環節1中，教師通過提問的方式引導學生回顧DNA、RNA和遺傳物質的定義和特點。學生通過思考和回答問題，鞏固和復習了這些知識，并表現出對復習課的期待和興趣。

環節2：DNA的結構和功能

老師：接下來，讓我們進一步探究一下DNA的結構和功能。我們知道，DNA是細胞內遺傳信息的載體，同時也是細胞內蛋白質合成的模板。

生1：老師，我想請教一下，為什么DNA能夠作為蛋白質合成的模板呢？

師：很好的問題！這涉及DNA與RNA之間的關系。在細胞內，DNA通過轉錄這一過程將其信息轉錄到RNA上，形成mRNA（信使RNA）。而mRNA則通過翻譯這一過程將其上的信息轉移到蛋白質上，從而實現蛋白質的合成。這個過程被稱為基因的表達。

生2：老師，我聽說DNA上的信息是以三個堿基為一個密碼子來編碼的，這對嗎？

師：非常正確！DNA上的信息是以三個堿基為一組來編碼的，每三個堿基組合對應一個氨基酸。這樣的編碼方式被稱為遺傳密碼。根據遺傳密碼的規律，DNA上的堿基序列編碼了蛋白質的氨基酸序列，從而決定了蛋白質的結構和功能。

實錄剖析：在環節2中，教師詳細介紹了DNA的結構和功能，并解答學生的問題。通過教師的講解和學生的問答，學生對DNA的結構和功能有了更深入的了解，并理解了DNA作為蛋白質合成的模板的原理。

環節3：DNA的復制過程

師：接下來，我們來重點關注一下DNA的復制過程。大家知道，DNA復制是細胞分裂過程中必須進行的一項重要任務。

生3：老師，我想請教一下，在DNA復制過程中，如何保證復制的準確性呢？

師：在DNA復制過程中，復制酶DNA聚合酶起著核心作用。DNA聚合酶能夠將已有的雙股DNA分離，并在每個模板鏈上合成一個新的互補鏈。復制的準確性主要得益于堿基的互補配對原則，即A與T互補配對，C與G互補配對。這一互補配對機制能夠降低復制錯誤的概率。

生1：老師，DNA復制過程中有沒有什么實例可以說明這個互補配對原則呢？

師：實際上，許多DNA復制的實驗結果驗證了互補配對原則。例如，澳大利亞科學家伊麗莎白·布萊克伯恩與英國科學家約翰·高德和保羅·麥克尤爾通過使用放射性同位素標記的DNA鏈進行實驗，確認了堿基互補配對的機制。他們于1958年獲得諾貝爾生理學或醫學獎，以表彰他們對DNA復制原理的突破性貢獻。

實錄剖析：在環節3中，教師著重介紹了DNA的復制過程和保證復制準確性的機制。學生通過提問和討論，了解到DNA的復制過程依賴于復制酶DNA聚合酶和堿基的互補配對原則，并通過實例了解到堿基互補配對的機制確保了復制的準確性。

環節4：基因的表達和遺傳

師：非常好！接下來，讓我們來重點關注一下基因的表達和遺傳機制。我們知道，基因的表達是指將DNA上的信息轉錄為RNA，并最終轉化為蛋白質的過程。

生2：老師，我聽說人類基因組中的基因數量非常龐大，具體有多少個呢？

師：據近年來的研究，人類基因組中的基因數量在20，000～25，000之間。這一數字遠比最初的估計值要低，人類擁有的基因數量并不比其他較為簡單的生物多很多。

生3：老師，能否舉例說明一下我們從父母那里繼承基因的過程呢？

師：當然。基因的遺傳是通過生殖細胞傳遞給下一代的。每個人體內的細胞都擁有一套完整的基因組，稱為體細胞基因組。當生殖細胞形成時，體細胞基因組會發生減數分裂，分為四分體細胞，其中兩個為父親的基因組，另外兩個為母親的基因組。每個精子或卵細胞中只含有其中一個父母的基因組，當精子和卵細胞結合時，形成的受精卵則具有完整的基因組，繼承了父母各自一半的基因。

實錄剖析：在環節4中，教師重點講解了基因的表達和遺傳機制。學生通過提問和討論，了解到基因的表達是通過轉錄和翻譯的過程實現的，并對遺傳密碼和遺傳性疾病的影響有了更深入的了解。

環節5：DNA修復和突變

師：接下來，我們就來討論一下DNA修復和突變。我們都知道，在細胞中，DNA會遭受各種損傷，而細胞必須發揮自身的修復機制來保證基因的穩定。

生1：老師，我想請問一下，DNA修復的機制有哪些呢？

師：非常好的問題！DNA修復主要包括直接修復、堿基切除修復和錯配修復三種機制。其中，直接修復是指直接修復DNA上的損傷部位，而堿基切除修復和錯配修復則是通過切除和替換損傷部位的方式實現。

生2：老師，DNA突變是如何產生的呢？它對我們人類有什么影響呢？

師：DNA突變是由各種不同的原因引起的，如突變點的改變、插入/缺失、復制錯誤等。而DNA突變以及累積的突變又是導致一些遺傳性疾病和癌癥等疾病的一個重要原因。根據國際癌癥研究機構的數據，全球每年約有1800萬人被診斷出患有各類癌癥，同時全球每年約有1000萬人死于癌癥，而DNA突變在癌癥的發生和發展過程中起到了至關重要的作用。因此，人類對DNA突變的了解和研究，對于預防和治療癌癥具有重要意義。

實錄剖析：在環節5中，教師講解了DNA修復和突變的機制，并介紹了DNA突變在癌癥發生和發展中的重要作用。學生通過教師的講解和案例介紹，了解到DNA修復的機制和突變的原因，并對DNA突變在癌癥發生中的作用有了更深入的理解。

環節6：DNA技術的應用

師：接下來，我們就來看一下DNA技術的應用。DNA技術是現代生物學研究中的重要工具，它可以用于基因診斷、基因工程、DNA測序等領域。

生3：老師，我了解到DNA技術在犯罪偵查中也有應用，是怎么回事呢？

師：DNA技術在犯罪偵查中的應用主要是通過DNA指紋的分析。每個人的DNA序列是獨一無二的，就像指紋一樣可以用來區分不同的個體。因此，通過提取犯罪現場或者受害者身上的DNA樣本，與嫌疑人的DNA樣本進行比對，可以確定嫌疑人是否存在于現場，這給破案提供了強有力的證據。

生1：老師，DNA技術在農業和醫學領域有哪些應用呢？

師：在農業領域，DNA技術可以用于農作物的遺傳改良和品種鑒定。通過對農作物的DNA序列分析，可以篩選出具有優良特征的基因型，并培育出更適應各種環境和抗病蟲害的新品種。在醫學領域，DNA技術的應用也非常廣泛。例如，通過基因診斷技術可以及早發現和預防一些遺傳性疾病，如唐氏綜合征、遺傳性癌癥等。而在個性化醫學中，醫生通過分析個體的基因組信息，可以制訂針對性的治療方案，提升治療的效果和安全性。

實錄剖析：在環節6中，教師講解了DNA技術的應用領域，包括基因診斷、基因工程、DNA測序以及在犯罪偵查、農業和醫學中的應用。通過教師的講解和學生的提問，學生對DNA技術的應用有了更全面的了解。

環節7：綜合復習

師：最后，我們來進行一下綜合復習，我將在黑板上出一些題目，請同學們認真思考并回答。

生：好的，老師，我們會盡力回答的。

老師：好的，同學們，讓我們開始綜合復習環節。首先，我會出三道選擇題，希望大家認真思考并回答。

1.DNA的化學成分是什么？

A.蛋白質 B.核酸 C.糖類

生1：我覺得答案應該是B，因為DNA是由核苷酸構成的，而核苷酸是一種含有氮堿基、糖類和磷酸的生物分子，所以DNA的化學成分應該是核酸。

老師：非常好，答案確實是B。

2.DNA的含量與生物體復雜程度之間的關系是什么？

A.復雜程度越高，DNA含量越高

B.復雜程度越低，DNA含量越高

C.復雜程度與DNA含量無關

生2：我覺得答案應該是A，因為復雜的生物體需要更多的遺傳物質來控制和維持自己的生命活動。

老師：非常好，答案確實是A。

3.下面哪項不是DNA的作用？

A.存儲遺傳信息

B.控制細胞分裂和生長

C.氧氣的運輸

生3：我認為答案應該是C，因為DNA的作用主要與遺傳信息和細胞生長有關，而與氧氣的運輸沒有直接關系。

師：非常好，答案確實是C。同學們回答得都非常好，對于這些問題的理解都非常準確。

實錄剖析：在環節7中，教師進行了綜合復習，通過提問的方式檢查學生對所學知識的掌握情況。學生通過回答問題，鞏固了對所學知識的理解和記憶，并展現了較強的應用能力和思考能力。

二、案例啟示

在教學案例中，教師通過引導學生回顧和復習DNA、RNA和遺傳物質的定義和特點，并提供案例和實驗結果作為例證，增強了學生對這些知識點的實際應用能力和理解能力。這樣的教學方式可以幫助學生將抽象的概念和理論聯系到實際生活中，增強他們對知識的實踐意識和動手能力，提升學習效果。

同時，學生通過思考和回答問題，鞏固和復習了這些知識點，并表現出對復習課的期待和興趣。通過提問的方式可以激發學生的思考，幫助他們鞏固所學內容，同時也為教師提供了了解學生學習情況的手段。

編輯：曾彥慧