周海旸

(1 江蘇省南京市玄武高級(jí)中學(xué) 南京 210016； 2 江蘇第二師范學(xué)院生物教育研究所 南京 210013)

生物圖是生物科學(xué)的第二語言，包括高中生物學(xué)教材中的結(jié)構(gòu)模式圖、生理功能圖、數(shù)據(jù)例析表格、坐標(biāo)曲線統(tǒng)計(jì)圖、遺傳圖解系譜圖等，其最大的特點(diǎn)是既直觀又能承載大量信息，能把復(fù)雜的內(nèi)容簡明扼要地表述出來，變復(fù)雜為簡單，變抽象為形象，是表達(dá)、概括、拓展和深化生物學(xué)概念的重要形式[1]。

本文就以“基因控制蛋白質(zhì)合成”一節(jié)為例，闡述在細(xì)化生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上對(duì)生物圖進(jìn)行分類、分析、整合等信息加工活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)化，深入理解生物學(xué)概念。

1 依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，解剖核心概念

課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于本節(jié)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的表述是： 說明基因和遺傳信息的關(guān)系；概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。根據(jù)生物學(xué)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)可將概念分為生物學(xué)核心概念、生物學(xué)重要概念、生物學(xué)一般概念[2]。筆者將“基因控制蛋白質(zhì)合成”一節(jié)的概念進(jìn)行了分類(表1)。

表1 “基因控制蛋白質(zhì)合成”概念分類

2 選擇經(jīng)典圖示，辨析一般概念

從生物學(xué)概念的內(nèi)涵和外延看，生物學(xué)一般概念之間的關(guān)系包括從屬關(guān)系、交叉關(guān)系、并列關(guān)系等。在概念復(fù)習(xí)教學(xué)過程中，可利用經(jīng)典的生物圖來幫助學(xué)生厘清概念之間的邏輯關(guān)系。

2.1 從屬關(guān)系一般概念的建立 基因、DNA、遺傳信息之間存在著從屬關(guān)系，可選擇圖1和圖2進(jìn)行教學(xué)?；颉NA、遺傳信息這三個(gè)概念中，遺傳信息這個(gè)概念最為抽象，學(xué)生理解起來比較困難，可選擇從學(xué)生熟悉的染色體這個(gè)概念入手，借助對(duì)圖1和圖2的信息加工一步步厘清這幾個(gè)概念之間的關(guān)系(表2)。

圖1 染色體的結(jié)構(gòu)

圖2 遺傳信息、基因與DNA的關(guān)系

生物圖信息加工的策略圖1識(shí)圖: 在圖1中標(biāo)注DNA、基因、遺傳信息三個(gè)概念圖2畫圖: 在圖2三個(gè)空白的橢圓中填寫DNA、基因、遺傳信息圖1設(shè)計(jì)問題辨析基因、DNA、遺傳信息的關(guān)系: DNA上的任意一段都是基因嗎?DNA與基因有怎樣的數(shù)量關(guān)系?DNA的特異性與多樣性與遺傳信息之間的關(guān)系?遺傳信息可以有哪些表述

學(xué)生對(duì)于圖1比較熟悉，在圖1中標(biāo)注概念是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于三個(gè)概念的內(nèi)涵進(jìn)行思考，接著引導(dǎo)學(xué)生畫出圖2，直接表示了三個(gè)概念之間的從屬關(guān)系，接著回到圖1進(jìn)一步對(duì)三個(gè)概念進(jìn)行比較，學(xué)生可以說出如下語句： DNA上有遺傳效應(yīng)的片段是基因，沒有遺傳效應(yīng)的片段不是基因；一個(gè)DNA分子中有多個(gè)基因。DNA的特異性與多樣性就是指DNA中堿基對(duì)的排列順序的特異性和多樣性，也就是遺傳信息的特異性和多樣性。遺傳信息可以表述為基因(DNA)中堿基對(duì)(脫氧核苷酸對(duì))的排列順序。學(xué)生面對(duì)直觀的圖解，在教師的一步步設(shè)問下對(duì)已有的生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行信息加工，逐漸清晰地了解基因、DNA、遺傳信息之間的從屬關(guān)系。

2.2 交叉關(guān)系一般概念的比較 在這一節(jié)中，有許多交叉關(guān)系的一般概念，如DNA與RNA、 3種不同的RNA、 mRNA與密碼子等?？衫孟盗猩飯D對(duì)這些交叉概念進(jìn)行比較，進(jìn)而弄清楚其間的邏輯關(guān)系。

圖3 DNA與RNA的結(jié)構(gòu)比較

圖4 三種RNA的結(jié)構(gòu)

首先，依據(jù)圖3讓學(xué)生列表比較DNA與RNA的異同。其次，根據(jù)圖4列表比較三種RNA的結(jié)構(gòu)及功能。從DNA到RNA，再到3種RNA的結(jié)構(gòu)和功能，符合學(xué)生的認(rèn)知，結(jié)合圖解的直觀表達(dá)，更有利于理解和接受，同時(shí)也為后面轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程奠定基礎(chǔ)。

2.3 并列關(guān)系一般概念的辨析 轉(zhuǎn)錄和翻譯屬于一組并列概念，選擇圖5進(jìn)行教學(xué)。首先，指認(rèn)圖中涉及的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和物質(zhì)；其次，詳細(xì)說明轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程；最后，列表比較轉(zhuǎn)錄和翻譯。轉(zhuǎn)錄和翻譯這兩個(gè)過程都是微觀和抽象的，圖5是關(guān)于轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的一張整體圖解，對(duì)照?qǐng)D解來詳細(xì)說明轉(zhuǎn)錄和翻譯的過

圖5 轉(zhuǎn)錄及翻譯過程示意圖

程可以幫助學(xué)生將靜態(tài)的圖解轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的過程，理解起來更加順暢，列表比較則是進(jìn)一步將轉(zhuǎn)錄和翻譯這兩個(gè)概念具體化和清晰化。

3 比較相近圖形，深化重要概念

經(jīng)過上述系列經(jīng)典圖示的信息加工，學(xué)生已經(jīng)明確了基因攜帶著遺傳信息；基因控制蛋白質(zhì)的合成實(shí)現(xiàn)了遺傳信息的表達(dá)；基因控制蛋白質(zhì)的合成包括了轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟。接著出示圖6和圖7。圖6是電鏡下拍到的翻譯過程，是真實(shí)的照片，通過對(duì)圖7中核糖體和多肽鏈的指認(rèn)，可幫助學(xué)生在模式圖和真實(shí)圖解之間搭一座橋梁；圖7是原核生物體內(nèi)基因表達(dá)的模式圖，其轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)進(jìn)行的，通過比較真核生物與原核生物細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的異同，學(xué)生對(duì)于基因表達(dá)的理解會(huì)更加深入。所有生物都有一套轉(zhuǎn)錄和翻譯的機(jī)制，學(xué)生需要了解這些機(jī)制的共性，同時(shí)，在不同生物體內(nèi)，又存在著一些與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的不同之處。一幅幅生動(dòng)的圖解將這些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)展現(xiàn)得非常清楚，當(dāng)這些圖解和概念同時(shí)儲(chǔ)存在學(xué)生腦中，自

圖6 電鏡下的翻譯過程

圖7 原核生物體內(nèi)基因表達(dá)模式圖

然也就深化了對(duì)重要概念的理解。

4 構(gòu)建概念圖，形成概念體系

概念圖是一種很好的厘清概念的工具，它能以整體的、簡練的方式來呈現(xiàn)、組織概念。它可以再現(xiàn)學(xué)科的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生將新知識(shí)建構(gòu)到已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中。通過以上的教學(xué)，教師或者學(xué)生可以建構(gòu)出有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的概念圖(圖8)，這樣可以促使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)重組后概念生成的意義。

圖8 本節(jié)概念圖

生物學(xué)概念是思維的細(xì)胞，圖形是生物學(xué)概念的另一種語言，在不同的學(xué)段選擇適合的生物圖進(jìn)行教學(xué)，在幫助學(xué)生構(gòu)建概念、深入理解概念等方面起到了事半功倍的效果。此外，收集經(jīng)典生物圖、自己制作生物圖、引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念圖等也是教學(xué)中重要的途徑和手段，需要教師不斷的積累和學(xué)習(xí)。