例谈“DNA结构与复制”教学中问题链的设计

陈卫东

(江苏省沭阳高级中学 沭阳 223600)

问题链是教师按照知识点的教学功能和内在联系，将教学知识点转化成一系列问题而形成的问题串。问题链类型多样，本文以“DNA结构与复制”一节内容为例进行分析。

1 并列式问题链

并列式问题链是指一系列问题之间并无逻辑上的因果、递进等关系，而是为了扩大问题内容范围，通常用于学生预习及前一节课的问题复习。

例如，本节课的课前预习问题链： ①DNA的结构单位及连接方式？(脱氧核苷酸；单链以磷酸二酯键的形式相互连接，双链之间以氢键形式连接。)②DNA的结构特点？(两条反向平行链构成规则的双螺旋结构；磷酸与脱氧核糖交互链接排列在外侧，构成DNA的基本骨架，碱基以氢键形式排列在内侧。)③DNA复制的时期？(有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。)④DNA复制的特点？(边解旋边复制和半保留复制。)⑤DNA复制的条件？(模板、酶、原料和能量。)⑥ DNA复制的意义？(DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了遗传信息的连续性。)

通过上述六个问题链，涵盖了“DNA结构与复制”一节内容的主要问题，通过这样的问题设计，学生在预习时知道主要关注哪些内容。

2 因果式问题链

因果式问题链是指前一个问题是下一个问题的因，不断衍生出新问题。

例如，某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则该DNA分子： ①另外一条链上A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 根据碱基互补配对原则推出，该DNA另一条链上T∶A∶C∶G=1∶2∶3∶4，因此A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3。)②四种含氮碱基A∶T∶G∶C的比例是多少？(解析： 由于两条单练上的A∶T∶G∶C的比值我们都知道，因此双链中A∶T∶G∶C的比值为3∶3∶7∶7；最简单的计算方法是假设每条链上碱基数为10个。)③含有A、G分别有多少个？(解析： 由于已知该DNA分子中A∶T∶G∶C的比值为3∶3∶7∶7，该DNA分子共有200个碱基，可以计算出A为30个，G为70个。)④连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？(解析： 计算出该DNA分子中含有A为30个，那么其复制两次需要的腺嘌呤脱氧核苷酸为(22-1)×30=90个。)⑤碱基排列方式最多有4100种是否正确？(解析： 该DNA分子中含有100个碱基对，每条单链100个碱基，当一条链单链中碱基确定后，另一条链上碱基也就确定了。当不知道DNA组成情况下，该DNA分子最多有4100种可能性，其中每个脱氧核苷酸位置有4种可能性，这包含一条链都是A或都是G等情况。但是该DNA分子碱基有限制，不但必需有四种碱基，且比例也已经确定，因此其可能性要远低于4100种。)

上述问题链的5个问题中，第1个问题最简单，求出之后，结合题干，就可以得出第2个问题的答案。第2个问题求出后，即可求出第3个问题答案，有了第3个问题的答案，计算第4个问题也就容易了。第5个问题则根据题干和前面几个问题来明确，该DNA分子没有绝对的随机性，是有条件限制的。

3 递进式问题链

一般指从简单或浅显的问题逐渐过渡到难度大的问题。通常对于学生无法直接想到难度比较大的问题，可以设计一些铺垫性问题加以引导。

例如，某DNA分子中含有1000个碱基对，其中A+T占40%，经过4次复制，问： ①原DNA分子中含鸟嘌呤脱氧核苷酸多少个？(600个。)②经过1次复制，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸多少个？[解析： (2-1)×600=600(个)。]③经过4次复制，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸多少个？[解析： (24-1)×600=9000(个)。]④第4次复制，游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸多少个？[(24-23)×600=4800(个)。]③与①、②两个问题看似并列关系，但前两个问题是③的铺垫。有了①、②的铺垫，计算③、④才比较容易。①、②问题的难度相对于③、④而言也要容易得多，③、④问题也体现对比式问题链类型。

4 发散式问题链

发散式问题链即由1个中心词引出一系列关联度不大的问题。

例如，DNA复制的条件：

①需要哪些酶？(解旋酶、DNA聚合酶等。)②原料是什么？(四种游离的脱氧核苷酸。)③由哪种物质提供能量，哪种生理过程能够提供该物质？(ATP，细胞呼吸。)④复制的模板是什么？(DNA的两条链。)

以上四个问题的关联度虽然不大，但都是围绕DNA复制条件设问的。

5 对比式问题链

对比式问题链设计的几个问题之间形成对比。此类问题有相似之处，但关键词上有不同，结果也不同，这类问题的设置有利于培养学生的审题能力。

例如，关于DNA结构：

(1) 在DNA分子中，单链中(A+G)/(A+C+G+T)=n，则另外一条链中(A+G)/(A+C+G+T)是多少？该双链DNA分子中这个比例是多少？

解析： 一条链中(A+G)/(A+C+G+T)=n，由于这条链中A与另一条链中T配对，因此相等。这条链中G与另一条链中C配对并相等，因此另外一条链中(T+C)/(A+C+G+T)=n，该链中(A+G)/(A+C+G+T)=1-(T+C)/(A+C+G+T)=1-n。在双链DNA中，A=T，G=C，因此这个比值为1/2。

(2) 在DNA分子中，单链中(A+T)/(A+C+G+T)=n，则另外一条链中(A+T)/(A+C+G+T)是多少？该双链DNA分子中这个比例是多少？

解析： 一条链中(A+T)/(A+C+G+T)=n，由于这条链中A与另一条链中T配对，因此相等。这条链中T与另一条链中A配对并相等，因此另外一条链中(A+T)/(A+C+G+T)与原来那条链中这个比值相等，即为n。在双链DNA中，由于任何一条单链的这个比值为n，在双链中，无论是分子的碱基数还是分母的碱基数都是单链的二倍，因此这个比值还是n。

这两个问题看起来非常相似，但在分子上有一个碱基有差异，即第一个问题是A+G，而第二个问题是A+T。这一点差异，导致结果也不同。

再如，关于DNA复制：

1个被32P标记的DNA分子，以含31P的脱氧核苷酸为原料，连续复制5次，问： ①含有32P的DNA分子数有多少？(2个。)②含有31P的DNA分子数有多少？(32个。)③只含有32P的DNA分子数有多少？(0个。)④只含有31P的DNA分子数有多少？(30个。)⑤同时含有31P和32P的DNA分子数有多少？(2个。)

上面5个问题链看起来都很相似，形成了相互对比。

教师以“问题链”形式组织教学，不同的问题链可以训练学生不同的能力。让学生在自己对问题链进行分析、思考过程中，学会如何审题，注意问题的对比，清楚解题的过程，提升解题的能力。