基于科学探究的高中生物学复习课的构建

2024-01-01李静

新课程·上旬 2023年15期

李静

本课教学以科学探究为基础，以“DNA是主要的遗传物质”为主题，设计了一轮复习课。通过引导学生回顾遗传学基础知识，了解DNA在遗传中的重要作用，进一步掌握基于DNA的遗传规律以及DNA的结构与功能。

以下教学实录以“DNA是主要的遗传物质”为主题，通过对DNA、RNA和遗传物质的梳理和复习来加深学生对这些知识点的理解和记忆。教师通过提问的方式与学生互动，引导学生回忆和复习所学内容，并以案例和实验结果作为例证，提高学生对知识的实际应用能力和理解能力。

一、教学实录与剖析

环节1：知识点梳理（DNA、RNA、遗传物质）

师：同学们，今天我们要进行一节生物学的复习课，我们将会对高一上学期所学过的“DNA是主要的遗传物质”这一章节进行复习和梳理。首先，我们来回顾一下这部分的重点知识，你们能说出DNA、RNA、遗传物质分别是什么吗？

生1：DNA是指脱氧核糖核酸，RNA是核糖核酸，遗传物质则是一种能够遗传给后代的基因物质。

师：非常好，那么接下来我们就要详细了解DNA的结构和功能以及相应的复制、表达和遗传机制，你们都准备好了吗？

生：准备好了！

师：很好！首先，我们先来了解一下DNA的结构和功能。DNA是由若干个核苷酸单元组成的，每个核苷酸由磷酸、脱氧核糖和一种氮碱基组成。而DNA的结构则是由两根长链组成的，两根长链之间通过碱基间的氢键互相连接，形成一个双螺旋结构。这种双螺旋结构的特点是稳定性高，能够保护DNA不受损伤，并且在DNA复制过程中起到了分离模板链的作用。

生2：老师，我有个问题，DNA的结构是否会随着物种的不同而有所差异呢？

师：非常好的问题。的确，DNA的结构在不同物种之间是具有一定差异的。事实上，DNA的结构是高度保守的，即DNA的核苷酸序列在物种之间存在相似性。例如，人类与其他脊椎动物的DNA序列相似度约为98%，而与其他灵长类动物的相似度则高达95%以上。这种高度保守性使DNA能够作为一种可靠的遗传物质进行传递。

实录剖析：在教学实录环节1中，教师通过提问的方式引导学生回顾DNA、RNA和遗传物质的定义和特点。学生通过思考和回答问题，巩固和复习了这些知识，并表现出对复习课的期待和兴趣。

环节2：DNA的结构和功能

老师：接下来，让我们进一步探究一下DNA的结构和功能。我们知道，DNA是细胞内遗传信息的载体，同时也是细胞内蛋白质合成的模板。

生1：老师，我想请教一下，为什么DNA能够作为蛋白质合成的模板呢？

师：很好的问题！这涉及DNA与RNA之间的关系。在细胞内，DNA通过转录这一过程将其信息转录到RNA上，形成mRNA（信使RNA）。而mRNA则通过翻译这一过程将其上的信息转移到蛋白质上，从而实现蛋白质的合成。这个过程被称为基因的表达。

生2：老师，我听说DNA上的信息是以三个碱基为一个密码子来编码的，这对吗？

师：非常正确！DNA上的信息是以三个碱基为一组来编码的，每三个碱基组合对应一个氨基酸。这样的编码方式被称为遗传密码。根据遗传密码的规律，DNA上的碱基序列编码了蛋白质的氨基酸序列，从而决定了蛋白质的结构和功能。

实录剖析：在环节2中，教师详细介绍了DNA的结构和功能，并解答学生的问题。通过教师的讲解和学生的问答，学生对DNA的结构和功能有了更深入的了解，并理解了DNA作为蛋白质合成的模板的原理。

环节3：DNA的复制过程

师：接下来，我们来重点关注一下DNA的复制过程。大家知道，DNA复制是细胞分裂过程中必须进行的一项重要任务。

生3：老师，我想请教一下，在DNA复制过程中，如何保证复制的准确性呢？

师：在DNA复制过程中，复制酶DNA聚合酶起着核心作用。DNA聚合酶能够将已有的双股DNA分离，并在每个模板链上合成一个新的互补链。复制的准确性主要得益于碱基的互补配对原则，即A与T互补配对，C与G互补配对。这一互补配对机制能够降低复制错误的概率。

生1：老师，DNA复制过程中有没有什么实例可以说明这个互补配对原则呢？

师：实际上，许多DNA复制的实验结果验证了互补配对原则。例如，澳大利亚科学家伊丽莎白·布莱克伯恩与英国科学家约翰·高德和保罗·麦克尤尔通过使用放射性同位素标记的DNA链进行实验，确认了碱基互补配对的机制。他们于1958年获得诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们对DNA复制原理的突破性贡献。

实录剖析：在环节3中，教师着重介绍了DNA的复制过程和保证复制准确性的机制。学生通过提问和讨论，了解到DNA的复制过程依赖于复制酶DNA聚合酶和碱基的互补配对原则，并通过实例了解到碱基互补配对的机制确保了复制的准确性。

环节4：基因的表达和遗传

师：非常好！接下来，让我们来重点关注一下基因的表达和遗传机制。我们知道，基因的表达是指将DNA上的信息转录为RNA，并最终转化为蛋白质的过程。

生2：老师，我听说人类基因组中的基因数量非常庞大，具体有多少个呢？

师：据近年来的研究，人类基因组中的基因数量在20，000～25，000之间。这一数字远比最初的估计值要低，人类拥有的基因数量并不比其他较为简单的生物多很多。

生3：老师，能否举例说明一下我们从父母那里继承基因的过程呢？

师：當然。基因的遗传是通过生殖细胞传递给下一代的。每个人体内的细胞都拥有一套完整的基因组，称为体细胞基因组。当生殖细胞形成时，体细胞基因组会发生减数分裂，分为四分体细胞，其中两个为父亲的基因组，另外两个为母亲的基因组。每个精子或卵细胞中只含有其中一个父母的基因组，当精子和卵细胞结合时，形成的受精卵则具有完整的基因组，继承了父母各自一半的基因。

实录剖析：在环节4中，教师重点讲解了基因的表达和遗传机制。学生通过提问和讨论，了解到基因的表达是通过转录和翻译的过程实现的，并对遗传密码和遗传性疾病的影响有了更深入的了解。

环节5：DNA修复和突变

师：接下来，我们就来讨论一下DNA修复和突变。我们都知道，在细胞中，DNA会遭受各种损伤，而细胞必须发挥自身的修复机制来保证基因的稳定。

生1：老师，我想请问一下，DNA修复的机制有哪些呢？

师：非常好的问题！DNA修复主要包括直接修复、碱基切除修复和错配修复三种机制。其中，直接修复是指直接修复DNA上的损伤部位，而碱基切除修复和错配修复则是通过切除和替换损伤部位的方式实现。

生2：老师，DNA突变是如何产生的呢？它对我们人类有什么影响呢？

师：DNA突变是由各种不同的原因引起的，如突变点的改变、插入/缺失、复制错误等。而DNA突变以及累积的突变又是导致一些遗传性疾病和癌症等疾病的一个重要原因。根据国际癌症研究机构的数据，全球每年约有1800万人被诊断出患有各类癌症，同时全球每年约有1000万人死于癌症，而DNA突变在癌症的发生和发展过程中起到了至关重要的作用。因此，人类对DNA突变的了解和研究，对于预防和治疗癌症具有重要意义。

实录剖析：在环节5中，教师讲解了DNA修复和突变的机制，并介绍了DNA突变在癌症发生和发展中的重要作用。学生通过教师的讲解和案例介绍，了解到DNA修复的机制和突变的原因，并对DNA突变在癌症发生中的作用有了更深入的理解。

环节6：DNA技术的应用

师：接下来，我们就来看一下DNA技术的应用。DNA技术是现代生物学研究中的重要工具，它可以用于基因诊断、基因工程、DNA测序等领域。

生3：老师，我了解到DNA技术在犯罪侦查中也有应用，是怎么回事呢？

师：DNA技术在犯罪侦查中的应用主要是通过DNA指纹的分析。每个人的DNA序列是独一无二的，就像指纹一样可以用来区分不同的个体。因此，通过提取犯罪现场或者受害者身上的DNA样本，与嫌疑人的DNA样本进行比对，可以确定嫌疑人是否存在于现场，这给破案提供了强有力的证据。

生1：老师，DNA技术在农业和医学领域有哪些应用呢？

师：在农业领域，DNA技术可以用于农作物的遗传改良和品种鉴定。通过对农作物的DNA序列分析，可以筛选出具有优良特征的基因型，并培育出更适应各种环境和抗病虫害的新品种。在医学领域，DNA技术的应用也非常广泛。例如，通过基因诊断技术可以及早发现和预防一些遗传性疾病，如唐氏综合征、遗传性癌症等。而在个性化医学中，医生通过分析个体的基因组信息，可以制订针对性的治疗方案，提升治疗的效果和安全性。

实录剖析：在环节6中，教师讲解了DNA技术的应用领域，包括基因诊断、基因工程、DNA测序以及在犯罪侦查、农业和医学中的应用。通过教师的讲解和学生的提问，学生对DNA技术的应用有了更全面的了解。

环节7：综合复习

师：最后，我们来进行一下综合复习，我将在黑板上出一些题目，请同学们认真思考并回答。

生：好的，老师，我们会尽力回答的。

老师：好的，同学们，让我们开始综合复习环节。首先，我会出三道选择题，希望大家认真思考并回答。

1.DNA的化学成分是什么？

A.蛋白质 B.核酸 C.糖类

生1：我觉得答案应该是B，因为DNA是由核苷酸构成的，而核苷酸是一种含有氮碱基、糖类和磷酸的生物分子，所以DNA的化学成分应该是核酸。

老师：非常好，答案确实是B。

2.DNA的含量与生物体复杂程度之间的关系是什么？

A.复杂程度越高，DNA含量越高

B.复杂程度越低，DNA含量越高