周蕾

摘 要 以“PCR技術和原理”一節(jié)為例，談如何利用圖示打造高效課堂。在構建圖示的過程中，不僅可以加深學生對知識的理解，同時還能完善學生的知識結構，提高生物科學素養(yǎng)。

關鍵詞 圖示教學 PCR 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

教育部考試中心編寫的《2017年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱·生物》將選修3中“基因工程的原理及技術”調整成“基因工程的原理及技術（含PCR）”。

PCR技術是基因工程的核心技術，掌握PCR技術相關知識可以完善學生對基因工程的認知結構，提高學生對生物科學前沿領域的感知能力。分子生物學知識比較抽象，容易與生活脫節(jié)，學生常常忘記某種技術或操作的原理和目的，不利于構建完整的知識網絡邏輯結構。

圖示是一種化繁為簡，變抽象為具體的高效教學法，它可以用來闡述對客觀事物的理解過程，使分散的知識系統(tǒng)化，直觀地呈現(xiàn)整個知識框架，不失為突破教學難點的好方法。圖示教學需要以圖示意，圖的形式也是多種多樣的。構建圖表圖形的過程就是對信息進行整合對概念進行轉化的過程，符合建構主義所提倡的讓學生成為信息加工的主體、知識意義的主動建構者的理念。下面以“PCR技術和原理”一節(jié)為例簡單談談圖示的應用。

1 導課中運用圖示將理論背景趣味化

1983年的某一天，美國生化學家凱利·穆利斯下班回家開車行駛在高速公路上，發(fā)現(xiàn)路旁一排排路燈就像DNA打開的雙鏈模板，而他駕駛的小汽車如同DNA聚合酶，駛過之處都能快速地合成一段新鏈，從而設想出了簡單而高效的體外復制DNA的方法——聚合酶鏈式反應（PCR）（圖1）。一段具有傳奇意味的科學史，一幅形象有趣的圖示有效地激發(fā)了學生的探究熱情。此時，教師可以引導學生回憶DNA半保留復制模型，引導學生分析在細胞內參與DNA復制的成分和發(fā)生條件，再提出問題：DNA在體外復制應該創(chuàng)造什么樣的環(huán)境？又是怎樣發(fā)生的？

2 新課中運用圖示將概念原理具體化

學生經討論，得出PCR反應體系應該具備的主要原料有DNA模板、游離脫氧核苷酸和DNA聚合酶。教師即刻拋出問題：兩個核苷酸之間是如何連接的？兩條核苷酸鏈之間是如何連接的？學生繪出相應的結構（圖2），隨即意識到DNA復制的方向性問題。

DNA聚合酶只能特異性地復制處于兩個引物之間的DNA序列，使這段固定長度的序列呈指數(shù)擴增，教師趁機引入引物的概念，并提出問題細胞內有解旋酶幫助打開高度螺旋化的DNA雙鏈，體外又靠什么來打開雙鏈？當學生歸納出PCR反應包含3個基本步驟：變性、復性和延伸（圖3），然后教師提醒學生思考：PCR技術應用了DNA熱變性原理，加熱條件下對酶有什么特殊要求？這樣的循環(huán)每進行一次就能將DNA單鏈數(shù)擴增兩倍，通過PCR技術短時間內獲得幾百萬倍的DNA擴增片段，十分高效。至此，教師已經可以引導學生建構PCR反應原理及過程的思維導圖（圖4）。

3 課題延伸中運用圖示將前沿知識形象化

適度的課題延伸可以提高學生的科學素養(yǎng)，加深其對分子生物學研究體系的認識。分子生物學發(fā)展至今已經衍生出許多PCR類型，例如反向PCR、RT-PCR、多重PCR、原位PCR、實時熒光PCR等。教師可以先給出閱讀資料，然后讓學生自組研討小組，鼓勵他們嘗試用形象的圖示描述幾種不同的PCR技術原理，并用自己的語言在課堂上做個小報告（圖5）。這個過程既可以鍛煉學生整合信息和語言表達的能力，也可以考查他們理解運用知識的能力。教師不必急于給出糾正修改意見，可通過提出疑問和比較充分激發(fā)小組內的合作交流和小組間的競爭意識。另外，還可以引導學生去創(chuàng)設適合某種類型PCR實用的情境，如刑偵鑒定、疾病診斷、人類基因組測序等，使學生體會技術創(chuàng)新在生產生活中的意義。

4 小結回顧中運用圖示將基礎知識細節(jié)化

進行總結回顧時，教師可以提一些利于學生對新舊知識進行比較歸納的問題，提醒學生關注細節(jié)，引導他們自主完善知識結構，如DNA體外復制和體內復制的比較見表1。

教師在生物課堂上巧用圖示穿針引線引領教學進程可以給學生帶來學習中的流暢感、成就感，也有助于化解難點突出重點，打造生動有趣的高效課堂。endprint