“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)

湯媛麟

摘要：本文主要就“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一節(jié)展開(kāi)能訓(xùn)練學(xué)生思維能力的教學(xué)設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：高中生已具備一定的類比、推理等思維能力，教師應(yīng)合理引導(dǎo)、敢于放手，不僅能提高課堂效率，也對(duì)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)大有裨益。

關(guān)鍵詞：基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成;類比推理;教學(xué)設(shè)計(jì)

1 教學(xué)背景

1.1 教材分析

“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”是人教版高中生物必修二的第四章第一節(jié)。在前三章基因的發(fā)現(xiàn)、位置、本質(zhì)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)展開(kāi)對(duì)基因功能的研究，本章與前三章共同構(gòu)成關(guān)于核心概念“基因”的邏輯體系。至此，學(xué)生對(duì)基因能有概況性認(rèn)識(shí)。教材內(nèi)容主要分為兩大板塊：轉(zhuǎn)錄和翻譯。在“轉(zhuǎn)錄”部分，通過(guò)三種RNA結(jié)構(gòu)與功能的介紹及以DNA為模板合成RNA的圖解，使學(xué)生明確轉(zhuǎn)錄的過(guò)程，形成結(jié)構(gòu)與功能相互適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)，并為下一節(jié)基因?qū)π誀畹目刂拼蛳轮R(shí)基礎(chǔ)。

1.2 學(xué)情分析

通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道：蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，基因正是通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成進(jìn)而控制生物的性狀。但基因具體如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，是本節(jié)的主要內(nèi)容。另外，DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄存在相似性，在已熟知DNA復(fù)制過(guò)程的基礎(chǔ)上，教師可引導(dǎo)學(xué)生自主推理、設(shè)想轉(zhuǎn)錄的過(guò)程，有助于其思維能力的提升。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）能闡述三種RNA的結(jié)構(gòu)與功能，并簡(jiǎn)單分析其結(jié)構(gòu)和功能之間的適應(yīng)關(guān)系;描述轉(zhuǎn)錄的具體過(guò)程，包括模板、原料、場(chǎng)所等

（2）提高分析實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力;具有一定的類比推理能力;能通過(guò)視頻、圖片等獲取信息;能進(jìn)行合作探究并有一定的語(yǔ)言表達(dá)能力

（3）充分體會(huì)結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)并體驗(yàn)蛋白質(zhì)合成過(guò)程的“美”

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 構(gòu)建框架、激發(fā)興趣

教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)前三章的內(nèi)容，構(gòu)建一條關(guān)于基因研究的時(shí)間脈絡(luò)，回顧主要科學(xué)家及他們的研究成果;展示圖片：豌豆的圓粒和皺粒、貓的折耳和立耳、喝酒臉紅的人和千杯不醉的人，提問(wèn)：生物為什么會(huì)有這些不同的性狀呢？它們受到誰(shuí)的控制？學(xué)生很容易回答到基因，教師再問(wèn)：基因是如何控制性狀的？提示學(xué)生聯(lián)想生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，大部分學(xué)生都能說(shuō)出：基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成控制生物的性狀，教師再問(wèn)：那基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？通過(guò)連續(xù)設(shè)問(wèn)，建立前后知識(shí)關(guān)聯(lián)并引入本節(jié)。

3.2 環(huán)環(huán)相扣、落實(shí)知識(shí)

①提出猜想：此過(guò)程中可能有“使者”存在

引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)：基因主要分布在細(xì)胞核，而蛋白質(zhì)的合成完成于細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上。提問(wèn)：細(xì)胞核中的基因如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成？教師補(bǔ)充資料：基因的分子直徑是2nm，核糖體直徑約23nm，細(xì)胞核的核孔只有0.9nm。學(xué)生提出猜想：可能有中間物質(zhì)充當(dāng)“使者”。

②分析實(shí)驗(yàn)：RNA是“使者”

補(bǔ)充資料：1955年布拉舍用洋蔥根尖和變形蟲(chóng)為材料進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)：用核糖核酸酶分解細(xì)胞中核糖核酸，蛋白質(zhì)的合成就停止;若再加入抽提出的RNA，蛋白質(zhì)的合成就有一定程度的恢復(fù)。引導(dǎo)學(xué)生分析并得到結(jié)論：RNA應(yīng)該是此過(guò)程的“使者”[1]。

③分析并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：RNA合成于細(xì)胞核而后轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)

補(bǔ)充資料：A組將變形蟲(chóng)置于15N的尿嘧啶核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)，一段時(shí)間后細(xì)胞核中首先出現(xiàn)了標(biāo)記，接著細(xì)胞質(zhì)中也出現(xiàn)標(biāo)記;B組將變形蟲(chóng)置于14N的尿嘧啶核苷酸培養(yǎng)液中培養(yǎng)，細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中均未檢測(cè)到標(biāo)記。引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論并進(jìn)行第三組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以增強(qiáng)說(shuō)服力，提示學(xué)生聯(lián)想必修一細(xì)胞核的功能中實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路：取A組的細(xì)胞核核和B組的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)建重組變形蟲(chóng)，在14N環(huán)境中培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后細(xì)胞質(zhì)中也可檢測(cè)到標(biāo)記[2]。

④復(fù)習(xí)討論：RNA適合充當(dāng)“使者”的原因

教師提問(wèn)：為什么RNA適合作為“使者”？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的觀點(diǎn)，先進(jìn)行RNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的回顧，完成導(dǎo)學(xué)案第一部分的填寫（包括其中文名稱、基本單位、元素組成、基本單位結(jié)構(gòu)和堿基類型，并和DNA進(jìn)行對(duì)比）。

接著，教師向?qū)W生介紹三種類型的RNA，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材RNA結(jié)構(gòu)示意圖，猜想：哪種RNA是剛剛一直在探討的“使者”？學(xué)生答：mRNA，因?yàn)樗虳NA結(jié)構(gòu)類似，都具有一定的堿基排序，其上也可以攜帶遺傳信息。教師在肯定學(xué)生推理的基礎(chǔ)上，介紹三種RNA的中文名稱和功能。

最后，學(xué)生總結(jié)mRNA充當(dāng)使者的原因：能儲(chǔ)存遺傳信息;單鏈、較短，可從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。

⑤類比推理：DNA如何將遺傳信息傳給RNA？

此處先進(jìn)行小組討論，根據(jù)DNA復(fù)制的過(guò)程，類比、猜想轉(zhuǎn)錄是如何進(jìn)行的，學(xué)生表述后，教師再展示轉(zhuǎn)錄過(guò)程的分步視頻，并層層設(shè)問(wèn)，解決該過(guò)程中的細(xì)節(jié)性問(wèn)題，如下：

視頻一（解旋）：轉(zhuǎn)錄的第一步是什么？解旋需要破壞什么結(jié)構(gòu)？DNA復(fù)制時(shí)，氫鍵是如何破壞的？轉(zhuǎn)錄時(shí)也需要解旋酶嗎？

視頻二（配對(duì)和連接）：這個(gè)過(guò)程中形成了哪些化學(xué)鍵？氫鍵和磷酸二酯鍵分別是怎樣形成的？此過(guò)程與DNA的復(fù)制有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

視頻三（釋放）：該過(guò)程中整個(gè)DNA全部解旋后開(kāi)始轉(zhuǎn)錄嗎？

最后，學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案第二部分的填空，包括轉(zhuǎn)錄的：場(chǎng)所、模板、原料、原則、條件、產(chǎn)物、特點(diǎn)等，并用自己的語(yǔ)言嘗試給轉(zhuǎn)錄下定義。

3.3 歸納總結(jié)、鞏固提升

引導(dǎo)學(xué)生填寫比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過(guò)程差異的表格，明確轉(zhuǎn)錄和復(fù)制既有相同點(diǎn)又有不同點(diǎn)，提高其類比分析的思維能力。

4 教學(xué)反思

本節(jié)設(shè)計(jì)中對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)是一個(gè)亮點(diǎn)，不管是：應(yīng)有“使者”→誰(shuí)是“使者”→如何充當(dāng)“使者”→為什么適合作為“使者”的嚴(yán)密邏輯過(guò)程，還是學(xué)生關(guān)于三種RNA中哪種是“使者”和轉(zhuǎn)錄具體過(guò)程的猜想，都體現(xiàn)出：高中生有較強(qiáng)的思維能力，教師應(yīng)在一定程度上放手課堂。另外，轉(zhuǎn)錄的過(guò)程由于比較微觀，學(xué)生理解起來(lái)有一定難度，本節(jié)利用視頻、圖片等教學(xué)資源，將微觀放大、虛擬具象化，巧妙化解重難點(diǎn)。最后，也比較重視知識(shí)框架的構(gòu)建。不足的地方是補(bǔ)充資料略多，應(yīng)進(jìn)行精簡(jiǎn)，把控好課堂時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]：牛燕.基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成—教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017：45-47

[2]：白建秀.“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一節(jié)的備課思考[J].中學(xué)生物學(xué)，2014：89-90