巧用形式多样的图示打造高效课堂

周蕾

摘 要 以“PCR技术和原理”一节为例，谈如何利用图示打造高效课堂。在构建图示的过程中，不仅可以加深学生对知识的理解，同时还能完善学生的知识结构，提高生物科学素养。

关键词 图示教学 PCR 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

教育部考试中心编写的《2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲·生物》将选修3中“基因工程的原理及技术”调整成“基因工程的原理及技术（含PCR）”。

PCR技术是基因工程的核心技术，掌握PCR技术相关知识可以完善学生对基因工程的认知结构，提高学生对生物科学前沿领域的感知能力。分子生物学知识比较抽象，容易与生活脱节，学生常常忘记某种技术或操作的原理和目的，不利于构建完整的知识网络逻辑结构。

图示是一种化繁为简，变抽象为具体的高效教学法，它可以用来阐述对客观事物的理解过程，使分散的知识系统化，直观地呈现整个知识框架，不失为突破教学难点的好方法。图示教学需要以图示意，图的形式也是多种多样的。构建图表图形的过程就是对信息进行整合对概念进行转化的过程，符合建构主义所提倡的让学生成为信息加工的主体、知识意义的主动建构者的理念。下面以“PCR技术和原理”一节为例简单谈谈图示的应用。

1 导课中运用图示将理论背景趣味化

1983年的某一天，美国生化学家凯利·穆利斯下班回家开车行驶在高速公路上，发现路旁一排排路灯就像DNA打开的双链模板，而他驾驶的小汽车如同DNA聚合酶，驶过之处都能快速地合成一段新链，从而设想出了简单而高效的体外复制DNA的方法——聚合酶链式反应（PCR）（图1）。一段具有传奇意味的科学史，一幅形象有趣的图示有效地激发了学生的探究热情。此时，教师可以引导学生回忆DNA半保留复制模型，引导学生分析在细胞内参与DNA复制的成分和发生条件，再提出问题：DNA在体外复制应该创造什么样的环境？又是怎样发生的？

2 新课中运用图示将概念原理具体化

学生经讨论，得出PCR反应体系应该具备的主要原料有DNA模板、游离脱氧核苷酸和DNA聚合酶。教师即刻抛出问题：两个核苷酸之间是如何连接的？两条核苷酸链之间是如何连接的？学生绘出相应的结构（图2），随即意识到DNA复制的方向性问题。

DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增，教师趁机引入引物的概念，并提出问题细胞内有解旋酶帮助打开高度螺旋化的DNA双链，体外又靠什么来打开双链？当学生归纳出PCR反应包含3个基本步骤：变性、复性和延伸（图3），然后教师提醒学生思考：PCR技术应用了DNA热变性原理，加热条件下对酶有什么特殊要求？这样的循环每进行一次就能将DNA单链数扩增两倍，通过PCR技术短时间内获得几百万倍的DNA扩增片段，十分高效。至此，教师已经可以引导学生建构PCR反应原理及过程的思维导图（图4）。

3 课题延伸中运用图示将前沿知识形象化

适度的课题延伸可以提高学生的科学素养，加深其对分子生物学研究体系的认识。分子生物学发展至今已经衍生出许多PCR类型，例如反向PCR、RT-PCR、多重PCR、原位PCR、实时荧光PCR等。教师可以先给出阅读资料，然后让学生自组研讨小组，鼓励他们尝试用形象的图示描述几种不同的PCR技术原理，并用自己的语言在课堂上做个小报告（图5）。这个过程既可以锻炼学生整合信息和语言表达的能力，也可以考查他们理解运用知识的能力。教师不必急于给出纠正修改意见，可通过提出疑问和比较充分激发小组内的合作交流和小组间的竞争意识。另外，还可以引导学生去创设适合某种类型PCR实用的情境，如刑侦鉴定、疾病诊断、人类基因组测序等，使学生体会技术创新在生产生活中的意义。

4 小结回顾中运用图示将基础知识细节化

进行总结回顾时，教师可以提一些利于学生对新旧知识进行比较归纳的问题，提醒学生关注细节，引导他们自主完善知识结构，如DNA体外复制和体内复制的比較见表1。

教师在生物课堂上巧用图示穿针引线引领教学进程可以给学生带来学习中的流畅感、成就感，也有助于化解难点突出重点，打造生动有趣的高效课堂。endprint