以“点”带“面” 构建良好的知识结构——以“基因的表达”复习为例

安徽

高三一轮复习重在夯实基础，对基础知识进行全面系统的复习，引导学生构建良好的知识结构，并能够在构建知识体系时渗透学科核心素养的培养。教师在教学中要形成知识体系构建和核心素养的培养两条教学主线。笔者在教学时常通过设置教学的各种关键“点”，逐“点”突破，为学生知识网络的构建穿“针”引“线”，帮助学生构建良好的知识结构体系。

1.调整教材内容顺序，设置合理的课时节点以利于构建知识主线

“基因的表达”是人教版教材必修2《遗传与进化》第4章的内容，而整个必修2的遗传部分是以遗传学的历史发展过程为线索展开的，由遗传的基本规律到遗传的细胞学基础再到遗传的分子基础，进而推及生物变异与进化，让学生循着科学的发现历程，学习其科学方法，感悟其科学思想、科学态度，这对学生的科学思维、科学探究、生命观念的培养是至关重要的。但科学发现的逻辑顺序并不一定是好的知识结构顺序，因此笔者在一轮复习教学中重新调整了教材内容的设置顺序（如图1所示）。这样的设计可以让学生在大脑中形成从微观到宏观的知识主线、层次分明的知识系统、清楚的逻辑顺序，更有利于学生构建良好的知识结构网络，同时也避免和新课内容重复，可给学生以学习的新鲜感。

图1

2.设置“自学点”促进学生主动学习，以构建知识的动静结构联系

复习课教学中，部分教师容易把复习课当成新课重上一遍，学生自然提不起学习兴趣；或者部分教师为赶进度，把课堂变成教师的“一言堂”，使学生成为知识的被动接受者。这两种情况都是不利于学生复习的。教学中教师要能够调动学生学习的积极性，把课堂还给学生。对于本节内容笔者通过设置问题，以问题为驱动促进学生主动阅读教材、观看视频，唤醒学生对知识的记忆并收获新知识，既给予学生整个过程的形象体验，又促进学生动脑思考、动口表述的抽象体验。通过对静态和动态知识的学习，建立静态知识和动态过程之间的联系，在学生大脑中形成动态画面。这样不仅能让学生掌握整个基因表达的过程，还培养了学生的结构和功能观、生命的动态观。

2.1 指导学生阅读教材文本、插图，掌握静态内容

在复习转录过程时，笔者要求学生阅读教材内容和插图，然后回答以下问题：（1）一次转录过程通常是以整个DNA为单位还是以一个基因为单位？（2）转录的场所在哪里，原核细胞的转录场所和真核细胞的相同吗？（3）转录的模板是什么，两条链中作为模板的链是随机的吗？（4）转录的原料是什么？（5）转录中需要的酶有哪些，需要解旋酶吗？（6）如何区分转录过程图和复制过程图？

阅读密码子表回答以下问题：（1）什么叫遗传密码？一共有多少种密码子，编码氨基酸的密码子有多少个？（2）每一种氨基酸是否只有一种密码子？什么是密码子的简并性，对生命有何意义？（3）生物界共用一套遗传密码说明了什么，对基因工程有何启发？

阅读翻译的教材内容和插图并回答以下问题：（1）翻译的场所在哪里？（2）翻译的模板是什么？（3）翻译过程中是否有酶的参与？（4）翻译的原料是什么，通常有多少种？

2.2 指导学生观看动画或者视频，感悟动态变化

学生通过观察转录过程的视频，体会模板与酶的结合、酶在模板上的移动、酶与模板的脱离等过程；理解碱基的识别与配对，DNA边解旋边转录再重新螺旋的过程；感悟随着酶在模板上的移动，mRNA链逐渐延长的过程。

学生通过观察翻译过程的视频，体会mRNA穿出核孔、mRNA和核糖体的结合、核糖体翻译时沿着mRNA的移动、结束时和核糖体的脱离等过程；理解tRNA和相应氨基酸的识别并结合、转移到核糖体上的相应位点、密码子和反密码子的识别与结合过程；感悟氨基酸和氨基酸脱水缩合形成肽链的过程。

【例1】研究表明，下丘脑SCN细胞中PER基因表达与昼夜节律有关，其表达产物的浓度呈周期性变化，如图2为相关过程。据此判断，下列说法正确的是 （ ）

图2

A.PER基因只存在于下丘脑SCN细胞中

B.①过程的原料为脱氧核苷酸，需要的酶是RNA聚合酶

C.PER蛋白的表达过程受负反馈调节影响

D.mRNA沿着核糖体的移动方向是从右向左

【参考答案】C

【分析】本题考查基因表达的内容，意在考查学生的理解能力、信息获取能力。解题过程中学生既要掌握基因表达过程中的原料、酶、场所等静态知识，又要能体会核糖体的移动、碱基的配对等动态知识。PER基因存在于所有组织细胞中，但只有在下丘脑SCN细胞中能够表达，A项错误；过程①是以PER基因的一条链为模板合成mRNA的转录过程，原料为核糖核苷酸，需要的酶是RNA聚合酶，B项错误；图2显示，PER蛋白可以通过负反馈调节抑制转录过程，C项正确；在翻译时，核糖体沿着mRNA移动，而不是mRNA沿着核糖体移动，D项错误。

3.设置“比较点”深化概念理解，避免概念混淆

在教学过程中教师要有意识地引导学生对教材中的相关概念进行比较，寻找概念间的联系与区别，从而加深学生对概念的记忆和理解，同时也有利于提高学生的科学思维素养。

3.1 比较原核细胞和真核细胞的表达过程

笔者要求学生观察图3所示的原核细胞和真核细胞的基因表达过程示意图，回答以下问题：（1）哪张图是原核细胞的转录过程，哪张图是真核细胞核基因的表达过程，并说出判断理由。（2）说出原核基因和真核基因在结构上有何差异。（3）说出原核基因转录和翻译的场所以及真核基因转录和翻译的场所。（4）说出原核细胞基因表达和真核细胞基因表达在时间以及空间上有何差异。（5）说出多聚核糖体的形成对蛋白质合成的意义。（6）说出线粒体和叶绿体的基因表达过程和哪张图一致。

【例2】图4为细胞中遗传信息表达的示意图。据图 4 判断，下列描述中正确的是 （ ）

图4

A.图示过程可发生在酵母细胞中

B.图示过程中有三条肽链正在合成

C.原核细胞转录和翻译在时间上完全分开

D.多个核糖体完成不同mRNA的翻译

【参考答案】A

【分析】本题考查真核细胞和原核细胞基因表达的相关知识点，意在考查学生的图形分析能力和信息获取能力。该图示中转录和翻译同时进行，符合原核基因的表达过程，但真核细胞中的细胞质基因的表达和原核基因的表达一致，A项正确；图示中有三条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体在进行翻译，可合成多条肽链，B项错误；原核细胞基因的转录和翻译同时进行，C项错误；由图示可知三条mRNA的模板相同，所以是相同的mRNA，D项错误。

3.2 比较DNA复制、转录、翻译的过程

要求学生比较DNA复制、转录和翻译的过程，完成表1内容。

表1

【例3】（2018年，全国卷Ⅰ，第2题）题略

【参考答案】B

【分析】本题考查生物大分子在DNA复制和表达时的作用。染色体和染色质是同种物质的不同形态，主要由DNA和蛋白质组成，A项正确；原核生物DNA在复制和转录时也需要与蛋白质和DNA相结合，B项错误；DNA复制时需要解旋酶、DNA聚合酶和DNA结合，C项正确；RNA合成的时候需要RNA聚合酶和模板DNA结合，D项正确。

4.设置“拓展延伸点”，搭建知识板块之间的桥梁

对于基因表达的相关知识，高中的教材和高校的遗传学教材相比少了一个很重要的知识内容，即基因表达的调控过程，这就导致学生在理解细胞分化本质、个体的生长发育、激素对生命的调节等知识点时少了一个关键的理论支撑点，使人教版教材必修1、必修2和必修3之间少了一个重要的联系纽带。为了更好地完善知识结构，教师不妨在此处给学生补充几个基因表达调控的实例，使学生对基因在时间和空间上的有序性表达的调控过程进行初步的了解，如管家基因和奢侈基因的例子、大肠杆菌的乳糖操纵子在乳糖的诱导下表达分解乳糖相关酶的例子、人类秃顶性状的杂合体受性激素的影响，在男性中表现为秃顶，在女性中表现为正常的例子等。通过实例让学生认识到基因表达调控对生物性状控制、生长发育、细胞生命历程、激素调节、免疫调节的重要意义，同时也建立了基因表达和细胞周期、细胞分化、激素调节、个体发育等概念的知识结构联系。

【例4】（2014年，安徽卷，第3题）分别用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶（与细胞呼吸相关的酶）基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见表2（注：“+”表示阳性，“-”表示阴性）。下列叙述不正确的是 （ ）

表2

A.在成红细胞中，β-珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态

B.输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β-珠蛋白基因

C.丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要

D.上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关

【参考答案】B

【分析】本题考查基因的选择性表达的内容。由表2可知，成红细胞中有β-珠蛋白基因对应的RNA，没有卵清蛋白基因对应的RNA，说明β-珠蛋白基因处于活动状态，而卵清蛋白基因处于关闭状态，A项正确；输卵管细胞的基因组中含有个体的全部基因，包括卵清蛋白基因和β-珠蛋白基因，B项错误；丙酮酸激酶的基因在鸡的各个细胞中都得到了表达，可知该基因对于维持鸡细胞的基本生命活动很重要，C项正确；不同类型细胞的产生是细胞分化的结果，其本质是基因的选择性表达，D项正确。

教学中教师要帮助学生找到联系概念之间、专题之间、模块之间的较好的契合点，让学生通过比较、归纳、概括、类比、迁移等思维方法去建立知识间的联系，主动生成知识逻辑结构，而不是生拉硬扯地告诉学生知识之间有怎样的联系。当学生拥有良好的知识结构后，就能够灵活运用、主动迁移，很好地解决学习和生活中的问题。