自制教具在“遺傳信息的翻譯”教學中的應用

劉彩燕

摘要：新課程標準明確高中生物教學的基本理念是提高學生的生物學核心素養，普通高中教科書生物學必修2《遺傳與進化》第四章《基因的表達》中“遺傳信息的翻譯”這一重難點，抽象而復雜，通過對蛋白質合成（翻譯）教具的制作，并運用在實際教學過程中，不僅將微觀的生物學知識形象具體化，化解難點，讓學生掌握“翻譯”的動態過程，利于形成生命觀念，培養了學生的科學思維和科學探究能力，進而提高學生的生物學科核心素養。

關鍵詞：教具;翻譯;核心素養

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

一、設計背景

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》，指出學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐漸形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。[1] 自制教具在教學中的應用是培養學生生物學科核心素養的重要途徑，在《基因的表達》一節中，制作蛋白質合成（翻譯）教具模型，能夠使學生在理解生物學概念的基礎上形成生命觀念，在課堂中利用該教具演示翻譯動態過程，學生能夠更好地理解闡釋蛋白質合成的過程，逐步發展科學思維。

普通高中教科書生物學必修2《遺傳與進化》第四章《基因的表達》一節中“遺產信息的翻譯”的內容是本節重點和難點，對于mRNA上的密碼子、tRNA上的反密碼子和氨基酸三者關系，核糖體如何沿著mRNA移動，氨基酸脫水縮合等動態過程，復雜而抽象，學生容易混淆，僅參考教材中的插圖和文字描述，理解和掌握都有著一定的難度。通過制作蛋白質合成（翻譯）教具，模擬“遺傳信息的翻譯”的動態過程，可以將微觀、抽象的知識具體形象化，激發學生學習興趣，突破重難點。生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學，大部分內容是屬于微觀方面，所以，利用自制教具進行教學，在高中生物教學中尤為重要。

二、教具的制作方法

教材中的密碼子表、tRNA的結構示意圖、蛋白質合成示意圖，插圖多、復雜而且都是靜態的、平面的，然而蛋白質合成（翻譯）演示器是可以將平面的插圖中的信息進行整合。蛋白質（翻譯）演示器（見圖1）包括mRNA結構模型、tRNA結構模型、核糖體結構模型。在教學過程中，利用mRNA結構模型，解決密碼子的概念、密碼子與氨基酸的對應關系;利用tRNA結構模型，解決反密碼子的概念、tRNA與轉運氨基酸的關系;二者共同解決密碼子與反密碼子堿基互補配對的關系。該教具最大的優點是能夠動態演示蛋白質合成翻譯的具體過程，包括核糖體沿著mRNA移動的過程，以及tRNA攜帶氨基酸到達相應位置進行密碼子和反密碼子的配對，氨基酸脫水縮合，tRNA離開等過程。

（一）制作材料

KT板、彩色卡紙、磁貼、泡沫小球、鐵絲、長方形泡沫板、油性筆。

（二）制作過程

（1）核糖體模型制作

取綠色背景KT板，裁剪出核糖體的模型（見圖2）。

（2）堿基模型制作

用4色彩色卡紙分別剪裁出5cm X 3.5cm大小若干，每種顏色代表一種堿基，并且在對應顏色卡紙上用油性筆標注堿基字母（見圖3） 。

（3）tRNA模型制作

取彩色卡紙剪裁出tRNA上部分形狀，將tRNA上半部分形狀和反密碼子對應的堿基貼在KT板上，裁剪出tRNA結構模型。用泡沫板裁剪出大小適中的長方形泡沫，底部粘貼條形的磁貼，然后將該長方形泡沫貼在tRNA背部（見圖4）。

（4）mRNA模型制作

用KT板裁剪出一條95cm X 5cm大小長條，將制備好的堿基按照一定的序列粘貼在上面，用油性筆標注好5'端和3'端。用泡沫板裁剪出大小適中的長方形泡沫塊4個，頂部粘貼條形的磁貼，然后將該長方形泡沫貼在mRNA模型背部（見圖5）。

（5）氨基酸模型制作

用彩色卡紙裁剪出大小適中的小圓，用油性筆標注對應的氨基酸名稱，并將小圓卡紙粘貼在泡沫小球上（見圖6）。

（6）背景KT板制作

取95cm X 60cmKT板，在中間偏下部位挖出85cm X 3cm大小的空槽（見圖7）。

（7）核糖體與mRNA結合模型制作

用泡沫板剪出大小適中的長方形泡沫塊，貼在核糖體模型背部，鑲嵌在背景KT板的空槽處。另取大小適中的長方形泡沫塊從背景板后側與核糖體模型背部的泡沫粘貼在一起充當移動核糖體的把手;取KT板裁剪出大小適中的長方形兩個，固定在KT背景板背后作為支架，將mRNA模型固定在背景KT板空槽上方（見圖8）。

（8）tRNA攜帶氨基酸模型制作

用鐵絲將氨基酸模型固定在對應的tRNA模型正確的位置（見圖9）。

三、教具在教學過程中的應用

基于“本原三學”教學課改的指導思想，本節課分為三部分：課前前置研學，以前置研學案進行預習，學生自主運用該教具探索翻譯過程;課中團隊互學、班級群學，小組合作交流得出教具演示正確的翻譯過程并且上臺展示成果;教師幫學，課中教師及時引導、點撥，幫助學生掌握該難點。

（一）課前前置研學，探索翻譯動態過程

首先在導學案上設置如下問題：1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？2.游離在細胞質中的氨基酸是如何運送到核糖體上合成蛋白質？3.氨基酸如何連接到肽鏈上？4.核糖體如何沿著mRNA移動并讀取相關遺傳信息？學生預習教材相關內容，參考教材中的插圖，對蛋白質合成（翻譯）教具進行認識并組裝，嘗試運用教具解決以上問題。

（二）課中演示教具，掌握正確的翻譯動態過程

基于課前的前置研學，學生對翻譯的過程有了初步的認識，課堂中教師可先組織學生借助教具進行小組討論，組內成員發表個人對翻譯的過程理解，通過組員之間的質疑，碰撞出思想的火花，最后達成對翻譯動態過程的共識。接著教師邀請學生大方、自信地展示小組討論成果，其他同學進行有效的評價。同時，教師及時點撥、指出同學們共同存在的知識理解誤區，強調易錯點，例如：翻譯的起點是mRNA的起始密碼子，直至到mRNA的終止密碼子結束翻譯;翻譯的過程中是核糖體沿著mRNA移動等。

（三）課后利用教具，重溫翻譯的動態過程

教師通過布置課后作業，讓每位學生利用教具重溫翻譯過程。

用動態教具演示課本靜態的內容來描述生命現象，能準確地向學生傳遞生物知識，幫助學生理解掌握抽象的生物知識，進而構建完整的生物知識體系。運用教具進行演繹和建模，探討生命現象及規律，不僅培養學生利用科學思維認識事物的能力，同時形成生命觀念，提高生物學科核心素養，因此，自制教具在高中生物課堂中的應用具有重要意義。

四、參考文獻

[1] 包春瑩. 普通高中生物學課程標準（2017 年版）[M]. 北京： 人民教育出版社，2018：4-5

[2] 朱正威，趙占良. 生物學必修二遺傳與進化[M]. 北京： 人民教育教育出版社，2019：66-69