基于核心素養的復習課概念整合教學設計

崔靜

摘要 以“核酸和蛋白質在細胞內的功能分工和相互關系”專題復習為例，深入挖掘教學內容，基于生物學學科素養，探討復習課如何進行概念整合。

關鍵詞 核心素養 核酸和蛋白質 概念整合

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

1教學內容分析

蛋白質、核酸是細胞內重要的生命大分子，“核酸和蛋白質在細胞內的功能分工和相互關系”專題包含蛋白質、核酸的結構與功能、遺傳信息的轉錄和翻譯、分泌蛋白的合成和運輸等多個重要概念。在生物學學科核心素養的指導下，教師引導學生分別從分子和細胞水平理解這些重要概念，并將這些重要概念進行整合，幫助學生建立核心概念。

2教學目標

①能用“結構與功能觀”和“進化與適應觀”認識蛋白質、核酸的結構和功能;

②能夠運用物理模型認識轉錄與翻譯的過程，能夠運用歸納與概括、演繹與推理探討分泌蛋白的合成和運輸途徑，培養用事實、實證、邏輯、推理、論證進行思維的能力;

③能針對特定的生物學現象進行實驗設計;

④能夠基于生物學認識，嘗試解決生產生活中的生物學問題。

3教學過程

3.1創設情境，用“結構與功能觀”和“進化與適應觀”認識蛋白質、核酸的結構和功能

教師向學生簡單介紹“RNA世界假說”。“RNA世界假說”認為：生命起源的早期階段存在一個完全由RNA分子組成的系統，系統的信息由RNA進行儲存，一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的傳遞及自我復制，即早期的RNA同時擁有遺傳信息的儲存功能和催化能力，在以后的億萬年進化過程中，其攜帶遺傳信息的功能逐漸由DNA分子代替，而催化能力由蛋白質取代。

教師要求學生結合“RNA世界假說”，思考以下問題：

①分別從“結構與功能觀”和“進化與適應觀”角度，回答RNA為什么適合作DNA的信使？

②和RNA相比，DNA為什么更適于儲存遺傳信息？DNA是如何儲存遺傳信息的？簡要概述DNA又是如何復制遺傳信息的？

③和RNA相比，蛋白質為什么更適于具有多種催化能力？

④RNA只能作DNA的信使嗎？RNA還有哪些功能？你知道哪些生物學現象可以支持“RNA世界假說”？

⑤請你設計實驗證明在DNA與蛋白質之間傳遞信息的是RNA（要求：簡要寫出實驗思路或實驗方法）。

設計意圖：這樣展開復習，學生不僅能充分認識到蛋白質、核酸的結構與功能的適應關系，還能認識到生物大分子的結構與功能是進化的產物。學生在認識“生命是什么”的同時，還能回答“生命為什么”，有利于建立生命觀念。問題⑤還有利于培養學生的知識遷移能力，使學生體會技術方法在提供證據中的重要作用，學會在邏輯與證據之間建立聯系，培養學生的實證思想，發展科學思維。

3.2動態模型的還原，從分子水平建立轉錄和翻譯概念

圖1表示真核細胞內兩類物質的合成過程，圖lA中甲、乙代表RNA聚合酶，a、b代表RNA，圖lB中a、b、c代表核糖體，請學生結合圖1，回答問題⑥～⑩：

⑥圖1分別表示細胞內的哪個生理過程？

⑦結合圖1A，概述DNA的遺傳信息如何傳遞給RNA;結合圖1B，概述mRNA如何指導蛋白質合成。

⑧推測圖1中堿基的配對方式可能有哪些類型？

⑨請在圖1A中標出甲、乙的移動方向，說明ab的合成方向，并思考a、b合成方向相反的原因。

⑩指出圖1B哪個核糖體最早與mRNA結合，并標出核糖體的移動方向。

11.結合圖1思考，若在體外模擬物質a、b和多肽鏈的合成，需要分別滿足哪些條件？并請你設計實驗加以證明（要求簡要寫出實驗思路）。

12.四環素、鏈霉素、氯霉素、紅霉素等抗生素能抑制細菌的生長，它們有的能干擾細菌核糖體的形成，有的能阻止tRNA和mRNA結合，請你簡單說明這些抗生素可用于疾病治療的機理。

設計意圖：轉錄與翻譯是一個難點，學生往往停留在對知識的零碎記憶和不完整的理解水平。復習課上，教師通過歸類和對比的學習方法，引導學生分析靜態模型，還原分子水平的轉錄與翻譯的動態過程，不僅讓學生認識到轉錄和翻譯是一個動態、連續、多層次相互協調配合的過程，體會生命活動的復雜性，還提高了學生知識的概括化水平。而概括化水平的高低則直接決定著學生遷移知識的能力。

3.3運用歸納與概括、演繹與推理，從細胞水平認識蛋白質翻譯后的加工及轉運

圖2表示真核細胞蛋白質翻譯后的加工及轉運途徑，其中I和Ⅱ分別表示蛋白質的分泌途徑和非分泌途徑，a-e分別代表不同的細胞器。請學生結合圖2，回答問題13～17。

13.若經途徑1分泌的物質為某激素，請簡要寫出研究該激素的合成和運輸途徑的實驗方法并預期實驗結果及相應的結論。

14.思考經途徑1分泌的激素，為什么要經過b和c，而不是直接從a運到細胞膜？b和c在其中分別有什么作用？

15.分析經途徑1分泌激素的過程中，實現了哪些膜結構的相互轉化，不同的膜結構為什么能相互轉化？

16.由圖2可知，經途徑Ⅱ轉運的蛋白質可定位在細胞質、細胞核及線粒體等細胞器內，請分析此類蛋白在不同場所定位的物質基礎（已知此類蛋白質一般都含有特定的氨基酸信號序列）。

17.線粒體內含有少量的DNA，有研究發現，抑制線粒體DNA的轉錄或者翻譯，線粒體中RNA聚合酶均保持很高活性，請結合圖2來解釋這一現象。

設計意圖：教師引導學生運用歸納與概括、演繹與推理等方法，認識“蛋白質翻譯后的加工及轉運途徑”。一方面，教師引導學生從分子水平深入到細胞水平繼續強化對轉錄和翻譯意義的再認識，并充分體會細胞各部分結構的協調一致，有利于建立“細胞才是生物體結構與生命活動的基本單位”這一核心概念;另外，一方面也培養了學生用事實、實證、邏輯、推理、論證進行思維的能力。

3.4在社會實踐中強化對蛋白質的多樣化功能的認知

教師要求學生請結合蛋白質的功能思考問題18-19：

18.如果要將海水淡化成含有鉀、鈉、鈣、碘等人體必需元素的可飲用水，如何改造人工膜？

19.設想如何提高某植物細胞液濃度，保證其能從濃度很高的外界溶液中吸收水分？

設計意圖：蛋白質是生命活動的主要承擔者，學生能夠基于對蛋白質多樣化的功能的認識，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題，提高社會責任。

4課后反思

生物學是一個概念系統為主要特征的學科，復習課作為高三教學的一種重要課型，在高三課堂教學中占有重要的地位。以“生命大分子在細胞內的功能分工和相互關系”為專題復習為例，提供了一個基于核心素養的復習課概念整合教學案例，教師設計了四個層層遞進的中心問題：RNA為什么適合做DNA的信使？DNA的遺傳信息如何通過RNA傳遞給蛋白質？蛋白質翻譯后的加工及轉運過程如何？蛋白質的功能是什么？這些問題將蛋白質、核酸的結構與功能、遺傳信息的轉錄和翻譯、分泌蛋白的合成和運輸等重要概念進行整合，幫助建立核心概念，讓學生在認知結構的完善中溫故而知新，發展思考，領悟方法，提高素養。