基于科學(xué)探究的高中生物學(xué)復(fù)習(xí)課的構(gòu)建
——以“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”一輪復(fù)習(xí)為例

文| 李 靜

本課教學(xué)以科學(xué)探究為基礎(chǔ)，以“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”為主題，設(shè)計(jì)了一輪復(fù)習(xí)課。通過引導(dǎo)學(xué)生回顧遺傳學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，了解DNA 在遺傳中的重要作用，進(jìn)一步掌握基于DNA 的遺傳規(guī)律以及DNA的結(jié)構(gòu)與功能。

以下教學(xué)實(shí)錄以“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”為主題，通過對DNA、RNA 和遺傳物質(zhì)的梳理和復(fù)習(xí)來加深學(xué)生對這些知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。教師通過提問的方式與學(xué)生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生回憶和復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，并以案例和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為例證，提高學(xué)生對知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和理解能力。

一、教學(xué)實(shí)錄與剖析

環(huán)節(jié)1：知識(shí)點(diǎn)梳理（DNA、RNA、遺傳物質(zhì)）

師：同學(xué)們，今天我們要進(jìn)行一節(jié)生物學(xué)的復(fù)習(xí)課，我們將會(huì)對高一上學(xué)期所學(xué)過的“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”這一章節(jié)進(jìn)行復(fù)習(xí)和梳理。首先，我們來回顧一下這部分的重點(diǎn)知識(shí)，你們能說出DNA、RNA、遺傳物質(zhì)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(zhì)則是一種能夠遺傳給后代的基因物質(zhì)。

師：非常好，那么接下來我們就要詳細(xì)了解DNA的結(jié)構(gòu)和功能以及相應(yīng)的復(fù)制、表達(dá)和遺傳機(jī)制，你們都準(zhǔn)備好了嗎？

生：準(zhǔn)備好了！

師：很好！首先，我們先來了解一下DNA 的結(jié)構(gòu)和功能。DNA 是由若干個(gè)核苷酸單元組成的，每個(gè)核苷酸由磷酸、脫氧核糖和一種氮堿基組成。而DNA的結(jié)構(gòu)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(gè)雙螺旋結(jié)構(gòu)。這種雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高，能夠保護(hù)DNA 不受損傷，并且在DNA 復(fù)制過程中起到了分離模板鏈的作用。

生2：老師，我有個(gè)問題，DNA 的結(jié)構(gòu)是否會(huì)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(jié)構(gòu)在不同物種之間是具有一定差異的。事實(shí)上，DNA 的結(jié)構(gòu)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(dòng)物的DNA 序列相似度約為98%，而與其他靈長類動(dòng)物的相似度則高達(dá)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(zhì)進(jìn)行傳遞。

實(shí)錄剖析：在教學(xué)實(shí)錄環(huán)節(jié)1 中，教師通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生回顧DNA、RNA 和遺傳物質(zhì)的定義和特點(diǎn)。學(xué)生通過思考和回答問題，鞏固和復(fù)習(xí)了這些知識(shí)，并表現(xiàn)出對復(fù)習(xí)課的期待和興趣。

環(huán)節(jié)2：DNA 的結(jié)構(gòu)和功能

老師：接下來，讓我們進(jìn)一步探究一下DNA 的結(jié)構(gòu)和功能。我們知道，DNA 是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的載體，同時(shí)也是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)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(zhì)合成的模板呢？

師：很好的問題！這涉及DNA 與RNA 之間的關(guān)系。在細(xì)胞內(nèi)，DNA 通過轉(zhuǎn)錄這一過程將其信息轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成。這個(gè)過程被稱為基因的表達(dá)。

生2：老師，我聽說DNA 上的信息是以三個(gè)堿基為一個(gè)密碼子來編碼的，這對嗎？

師：非常正確！DNA 上的信息是以三個(gè)堿基為一組來編碼的，每三個(gè)堿基組合對應(yīng)一個(gè)氨基酸。這樣的編碼方式被稱為遺傳密碼。根據(jù)遺傳密碼的規(guī)律，DNA 上的堿基序列編碼了蛋白質(zhì)的氨基酸序列，從而決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。

實(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)2 中，教師詳細(xì)介紹了DNA的結(jié)構(gòu)和功能，并解答學(xué)生的問題。通過教師的講解和學(xué)生的問答，學(xué)生對DNA 的結(jié)構(gòu)和功能有了更深入的了解，并理解了DNA 作為蛋白質(zhì)合成的模板的原理。

環(huán)節(jié)3：DNA 的復(fù)制過程

師：接下來，我們來重點(diǎn)關(guān)注一下DNA 的復(fù)制過程。大家知道，DNA 復(fù)制是細(xì)胞分裂過程中必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要任務(wù)。

生3：老師，我想請教一下，在DNA 復(fù)制過程中，如何保證復(fù)制的準(zhǔn)確性呢？

師：在DNA 復(fù)制過程中，復(fù)制酶DNA 聚合酶起著核心作用。DNA 聚合酶能夠?qū)⒁延械碾p股DNA 分離，并在每個(gè)模板鏈上合成一個(gè)新的互補(bǔ)鏈。復(fù)制的準(zhǔn)確性主要得益于堿基的互補(bǔ)配對原則，即A 與T互補(bǔ)配對，C 與G 互補(bǔ)配對。這一互補(bǔ)配對機(jī)制能夠降低復(fù)制錯(cuò)誤的概率。

生1：老師，DNA 復(fù)制過程中有沒有什么實(shí)例可以說明這個(gè)互補(bǔ)配對原則呢？

師：實(shí)際上，許多DNA 復(fù)制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了互補(bǔ)配對原則。例如，澳大利亞科學(xué)家伊麗莎白·布萊克伯恩與英國科學(xué)家約翰·高德和保羅·麥克尤爾通過使用放射性同位素標(biāo)記的DNA 鏈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了堿基互補(bǔ)配對的機(jī)制。他們于1958 年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們對DNA 復(fù)制原理的突破性貢獻(xiàn)。

實(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)3 中，教師著重介紹了DNA的復(fù)制過程和保證復(fù)制準(zhǔn)確性的機(jī)制。學(xué)生通過提問和討論，了解到DNA 的復(fù)制過程依賴于復(fù)制酶DNA 聚合酶和堿基的互補(bǔ)配對原則，并通過實(shí)例了解到堿基互補(bǔ)配對的機(jī)制確保了復(fù)制的準(zhǔn)確性。

環(huán)節(jié)4：基因的表達(dá)和遺傳

師：非常好！接下來，讓我們來重點(diǎn)關(guān)注一下基因的表達(dá)和遺傳機(jī)制。我們知道，基因的表達(dá)是指將DNA 上的信息轉(zhuǎn)錄為RNA，并最終轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的過程。

生2：老師，我聽說人類基因組中的基因數(shù)量非常龐大，具體有多少個(gè)呢？

師：據(jù)近年來的研究，人類基因組中的基因數(shù)量在20，000～25，000 之間。這一數(shù)字遠(yuǎn)比最初的估計(jì)值要低，人類擁有的基因數(shù)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(dāng)然?；虻倪z傳是通過生殖細(xì)胞傳遞給下一代的。每個(gè)人體內(nèi)的細(xì)胞都擁有一套完整的基因組，稱為體細(xì)胞基因組。當(dāng)生殖細(xì)胞形成時(shí)，體細(xì)胞基因組會(huì)發(fā)生減數(shù)分裂，分為四分體細(xì)胞，其中兩個(gè)為父親的基因組，另外兩個(gè)為母親的基因組。每個(gè)精子或卵細(xì)胞中只含有其中一個(gè)父母的基因組，當(dāng)精子和卵細(xì)胞結(jié)合時(shí)，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(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)4 中，教師重點(diǎn)講解了基因的表達(dá)和遺傳機(jī)制。學(xué)生通過提問和討論，了解到基因的表達(dá)是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程實(shí)現(xiàn)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(huán)節(jié)5：DNA 修復(fù)和突變

師：接下來，我們就來討論一下DNA 修復(fù)和突變。我們都知道，在細(xì)胞中，DNA 會(huì)遭受各種損傷，而細(xì)胞必須發(fā)揮自身的修復(fù)機(jī)制來保證基因的穩(wěn)定。

生1：老師，我想請問一下，DNA 修復(fù)的機(jī)制有哪些呢？

師：非常好的問題！DNA 修復(fù)主要包括直接修復(fù)、堿基切除修復(fù)和錯(cuò)配修復(fù)三種機(jī)制。其中，直接修復(fù)是指直接修復(fù)DNA 上的損傷部位，而堿基切除修復(fù)和錯(cuò)配修復(fù)則是通過切除和替換損傷部位的方式實(shí)現(xiàn)。

生2：老師，DNA 突變是如何產(chǎn)生的呢？它對我們?nèi)祟愑惺裁从绊懩兀?/p>

師：DNA 突變是由各種不同的原因引起的，如突變點(diǎn)的改變、插入/缺失、復(fù)制錯(cuò)誤等。而DNA 突變以及累積的突變又是導(dǎo)致一些遺傳性疾病和癌癥等疾病的一個(gè)重要原因。根據(jù)國際癌癥研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，全球每年約有1800 萬人被診斷出患有各類癌癥，同時(shí)全球每年約有1000 萬人死于癌癥，而DNA 突變在癌癥的發(fā)生和發(fā)展過程中起到了至關(guān)重要的作用。因此，人類對DNA 突變的了解和研究，對于預(yù)防和治療癌癥具有重要意義。

實(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)5 中，教師講解了DNA 修復(fù)和突變的機(jī)制，并介紹了DNA 突變在癌癥發(fā)生和發(fā)展中的重要作用。學(xué)生通過教師的講解和案例介紹，了解到DNA 修復(fù)的機(jī)制和突變的原因，并對DNA突變在癌癥發(fā)生中的作用有了更深入的理解。

環(huán)節(jié)6：DNA 技術(shù)的應(yīng)用

師：接下來，我們就來看一下DNA 技術(shù)的應(yīng)用。DNA 技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)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(lǐng)域。

生3：老師，我了解到DNA 技術(shù)在犯罪偵查中也有應(yīng)用，是怎么回事呢？

師：DNA 技術(shù)在犯罪偵查中的應(yīng)用主要是通過DNA 指紋的分析。每個(gè)人的DNA 序列是獨(dú)一無二的，就像指紋一樣可以用來區(qū)分不同的個(gè)體。因此，通過提取犯罪現(xiàn)場或者受害者身上的DNA 樣本，與嫌疑人的DNA 樣本進(jìn)行比對，可以確定嫌疑人是否存在于現(xiàn)場，這給破案提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

生1：老師，DNA 技術(shù)在農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有哪些應(yīng)用呢？

師：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，DNA 技術(shù)可以用于農(nóng)作物的遺傳改良和品種鑒定。通過對農(nóng)作物的DNA 序列分析，可以篩選出具有優(yōu)良特征的基因型，并培育出更適應(yīng)各種環(huán)境和抗病蟲害的新品種。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，DNA 技術(shù)的應(yīng)用也非常廣泛。例如，通過基因診斷技術(shù)可以及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防一些遺傳性疾病，如唐氏綜合征、遺傳性癌癥等。而在個(gè)性化醫(yī)學(xué)中，醫(yī)生通過分析個(gè)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(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)6 中，教師講解了DNA 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，包括基因診斷、基因工程、DNA 測序以及在犯罪偵查、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。通過教師的講解和學(xué)生的提問，學(xué)生對DNA 技術(shù)的應(yīng)用有了更全面的了解。

環(huán)節(jié)7：綜合復(fù)習(xí)

師：最后，我們來進(jìn)行一下綜合復(fù)習(xí)，我將在黑板上出一些題目，請同學(xué)們認(rèn)真思考并回答。

生：好的，老師，我們會(huì)盡力回答的。

老師：好的，同學(xué)們，讓我們開始綜合復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)。首先，我會(huì)出三道選擇題，希望大家認(rèn)真思考并回答。

1.DNA 的化學(xué)成分是什么？

A.蛋白質(zhì)B.核酸C.糖類

生1：我覺得答案應(yīng)該是B，因?yàn)镈NA 是由核苷酸構(gòu)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(xué)成分應(yīng)該是核酸。

老師：非常好，答案確實(shí)是B。

2.DNA 的含量與生物體復(fù)雜程度之間的關(guān)系是什么？

A.復(fù)雜程度越高，DNA 含量越高

B.復(fù)雜程度越低，DNA 含量越高

C.復(fù)雜程度與DNA 含量無關(guān)

生2：我覺得答案應(yīng)該是A，因?yàn)閺?fù)雜的生物體需要更多的遺傳物質(zhì)來控制和維持自己的生命活動(dòng)。

老師：非常好，答案確實(shí)是A。

3.下面哪項(xiàng)不是DNA 的作用？

A.存儲(chǔ)遺傳信息

B.控制細(xì)胞分裂和生長

C.氧氣的運(yùn)輸

生3：我認(rèn)為答案應(yīng)該是C，因?yàn)镈NA 的作用主要與遺傳信息和細(xì)胞生長有關(guān)，而與氧氣的運(yùn)輸沒有直接關(guān)系。

師：非常好，答案確實(shí)是C。同學(xué)們回答得都非常好，對于這些問題的理解都非常準(zhǔn)確。

實(shí)錄剖析：在環(huán)節(jié)7 中，教師進(jìn)行了綜合復(fù)習(xí)，通過提問的方式檢查學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的掌握情況。學(xué)生通過回答問題，鞏固了對所學(xué)知識(shí)的理解和記憶，并展現(xiàn)了較強(qiáng)的應(yīng)用能力和思考能力。

二、案例啟示

在教學(xué)案例中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生回顧和復(fù)習(xí)DNA、RNA 和遺傳物質(zhì)的定義和特點(diǎn)，并提供案例和實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為例證，增強(qiáng)了學(xué)生對這些知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用能力和理解能力。這樣的教學(xué)方式可以幫助學(xué)生將抽象的概念和理論聯(lián)系到實(shí)際生活中，增強(qiáng)他們對知識(shí)的實(shí)踐意識(shí)和動(dòng)手能力，提升學(xué)習(xí)效果。

同時(shí)，學(xué)生通過思考和回答問題，鞏固和復(fù)習(xí)了這些知識(shí)點(diǎn)，并表現(xiàn)出對復(fù)習(xí)課的期待和興趣。通過提問的方式可以激發(fā)學(xué)生的思考，幫助他們鞏固所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也為教師提供了了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的手段。