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基于“生命观念”的高中生物课本中核酸知识体系的建构
文章作者:黄良娟  更新时间: 2019-1-18    浏览次数: 1098

基于“生命观念”的高中生物课本中核酸知识体系的建构

黄良娟(扬中市第二高级中学  扬中  212200

摘要   本文着重分析了高中生物课本中与核酸有关联的相关知识,同时在构建核酸知识体系的过程中形成的生命观念,并用生命观念认识生命世界,了解生物进化,解释生命现象。

关键词  核酸   知识体系构建   生命观念

1   生命观念的理解

生命观念是新一轮高中生物学课程标准修订中的生物学的核心素养之,是生物学核心素养的基础和支柱。生命观念是指人们对观察到的生命的总的认识或看法,是对生命现象的及相互关系或特性进行解释后的抽象,是经过实证后的想法或观点,它有助于理解或解释较大范围的相关事件和抽象。学生在较好的理解生物学概念性知识的基础上形成生命观念,如结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化与适应观等,并能用生命观念认识生命世界、解释生命现象。

2   高中生物课本中核酸知识分析

人教版高中生物课本中有多本书多次涉及核酸的相关知识,现将其整理如

下:

必修一  《遗传信息的携带者——核酸》

必修二  《基因的本质》     《基因的表达》   《基因突变和基因重组》

《现代生物进化理论的主要内容》

必修三  《保护生物多样性》

由于这部分内容前后联系较密切,而学生学习的时间跨度很大,因此很多内容在教授新知识时不得不再次重新复习以加深印象帮助学生更好理解新知识。

为了解决上述问题,让学生能够将核酸的众多知识点由点及面的铺展开,形成系统的生命知识,笔者从生命观念的三个方面入手构建核酸的知识体系,以便学生更好的认识生命世界,解释生命现象。

3   用“生命观念”构建核酸知识体系

3.1 结构与功能观在核酸知识体系中的体现

结构与功能相适应是通过生物体长期进化形成的,既是自然选择的结果,

因为是生物体多样性与特异性的基础,结构与功能相适应包括两层含义:一定的结构必然对应一定的功能;任何功能都需要一定的结构来实现。

      核酸知识体系构建过程中首先要构建核酸的基本概念和基本结构,其次才是核酸的基本功能。笔者在处理时将《遗传信息的携带者——核酸》与《基因的本质》《基因的表达》这几部分的内容融合在一起。

       在《遗传信息的携带者——核酸》一节中重点介绍了DNARNA的元素组成,基本单位及其在细胞中的分布;在《基因的本质》一章中介绍了DNA的分子结构,基因是有遗传效应的DNA分子片段;在《基因的表达》一章中重点介绍了RNA的种类和结构。因此在建构核酸基本结构的过程时,我便将它们融合在一起,按认知的发展规律由元素组成核苷酸的三种成分:磷酸、核糖或脱氧核糖、4种含氮碱基;接着介绍DNA分子的4种脱氧核苷酸和RNA分子的4种核糖核苷酸;最后重点介绍DNA分子的双螺旋结构的主要特点和RNA分子的结构。

       请同学根据给出的DNA分子的双螺旋结构的模型画出DNA分子结构的平面图,引导学生观察平面图总结DNA分子结构的主要特点。进一步引导让学生发现DNA分子的稳定性是因为有氢键;DNA分子的多样性是由于碱基对的排列顺序是千变万化的;DNA分子的特异性是因为每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。

在系统学习了DNA分子结构的内容之后我就因势利导的提出问题:RNA分子结构是否和DNA分子结构一样呢?它们的不同之处在哪里?相似之处有哪些?同学们就会主动的建构RNA分子结构的平面图,并通过比较得出RNA分子是单链结构,比DNA短,也能携带遗传信息等。同时还能描述出mRNArRNAtRNA三种RNA分子结构之间的区别。

系统学习了核酸的基本结构之后,学生再来认识核酸功能时就能理解“核酸是细胞内携带遗传信息的物质”,因为遗传信息蕴藏在碱基的排列顺序之中;“对生物体遗传、变异和蛋白质的合成都有重要作用”是因为DNA分子具有的稳定的双螺旋结构和严格的碱基互补配对决定论亲子代之间保持一定的连续性;RNA的三种类型在蛋白质的合成过程中起重要作用。这些功能的体现都依赖核酸的特殊的结构。

3.2  物质与能量观在核酸知识体系中的体现

     生物是由物质组成的,一切生命活动都有物质基础,而物质的代谢、转化又离不开能量。物质是能量的载体,能量是物质代谢的动力,二者彼此相互依存,不可分割。

     核酸知识体系构建过程中由核酸的功能自然过渡到生物体的遗传、变异和蛋白质的合成过程。这部分内容涉及到《DNA的复制》 《基因的表达》和《PCR扩增技术》,笔者在处理时运用对比学习的方法将“DNA的复制”“基因的转录”“基因的翻译”的时间、场所、模板、原料、条件、产物、特点、信息传递方向、过程等用表格的形式列举出来;特别通过“DNA的复制过程”和“PCR扩增过程”来阐述来亲代DNA在形成子代DNA过程中需要消耗能量。在细胞内这些能量由细胞质和线粒体氧化分解有机物时提供。

     总之,生命既是物质的,也是能量的,在教学中渗透物质能量观,有助于学生运用辩证思维的方式更好的认识生命,提升科学素养。

3.3      进化与适应观在核酸知识体系中的体现

生物学中对此的科学阐述是:适者生存,不适者被淘汰,生物是不断进

化的,进化是生物适应环境的表现;生物适应环境的形式总是多种多样的。当代著名生物学家恩斯特·迈尔认为:“进化是生物学中最重要的概念。如果不考虑进化的话,对生物学中任何为什么的问题都无法得出确切的答案。”

     在核酸知识体系建构过程中我沿着核酸功能的主线设计了这样的问题:“核酸的功能中涉及到遗传、变异,有关遗传的知识我们介绍过了,那么什么是生物的变异?可遗传的变异有哪些?带着这些问题我和学生们就开始学习《基因突变与基因重组》《现代生物进化理论的主要内容》。

“基因突变”从镰刀形细胞贫血症开始引导出基因突变的概念,进而引导

学生分析基因突变发生的时间、场所、形成的原因。随后通过具体的案例说明基因突变的五大特点:普遍性、随机性、低频性、不定向性和多害少利性。在这五个特点里面,不定向性可以使基因突变产生新的等位基因,它为生物进化提供了原材料,是生物进化的根本原因。当你这个时候提出“生物进化的实质是什么?”就引导学生学习“现代生物进化理论内容”。当学生知道了基因频率的变化就是生物进化的实质,那他就能分析出因为基因产生了突变使得原来的基因频率发生了变化,而种群基因频率的变化就意味着生物发生了进化!多害少利性则是说明生物对环境的适应,能适应环境的则是有利突变,其基因能很好的保存下来,而不能适应环境的则相反。所以基因突变的有害还是还是有利,最主要还是看其是否能适应环境。

     “基因重组”重点介绍减数分裂过程中两种基因重组的情况,基因重组的结果是产生更多的基因型,以便更好的适应不同的生长环境。

      “现代生物进化理论的主要内容”引进了基因突变和基因重组的概念,强调了基因突变的贡献,使生物适应环境的进程中由完全被动的选择转向了自身具有进化的力量,进而达到基因的平衡以及新的适应性。

       “共同进化和生物多样性的形成”就是生物在适应环境的过程中相互选择,共同变化的结果。进化即进步,使生命现象不断向更高组织文化水平发展,这种观念的引导会给学生带来对美好未来的渴望。适合就是最好,引导学生积极应对周围环境的变化,由被动选择到主动适应,努力让生命富有质量。

      总之在构建核酸的知识体系的过程中要切实落实高中生物学“生命观念”,以结构决定功能观为核心,初步建构核酸的基本结构,并在此基础上引导学生分析核酸的基本功能。接着以物质与能量观、进化与适应观来探索核酸在遗传、变异和对蛋白质合成的重要作用。将内容系统整合,围绕生命系统,凸显生命本质,进而对生命的本质形成科学、系统的认识。

 

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