運(yùn)用模型建構(gòu)的方法進(jìn)行“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”一節(jié)的復(fù)習(xí)

薛 玲

(福建省泉州第五中學(xué) 362011)

1 教材分析與設(shè)計(jì)思路

“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”是人教版必修2第4章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)的主要內(nèi)容是從分子水平上闡明遺傳物質(zhì)在生物體內(nèi)是如何起作用的，即遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，重點(diǎn)內(nèi)容是遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，難點(diǎn)內(nèi)容是遺傳信息的翻譯過程。因此“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”“遺傳信息的翻譯”是本節(jié)的兩個(gè)重要概念。復(fù)習(xí)本節(jié)課，教師應(yīng)從分子水平和細(xì)胞水平來引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握重要概念。

模型建構(gòu)是一種非常重要的科學(xué)思維方法，在高三復(fù)習(xí)教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力。筆者嘗試運(yùn)用模型建構(gòu)的方法圍繞重要概念的復(fù)習(xí)組織教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生理解、掌握重要概念，遷移并綜合運(yùn)用重要概念。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 能說出RNA分子的組成、種類及功能，比較DNA和RNA的不同，說明遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念、過程、條件、場所、產(chǎn)物等，比較轉(zhuǎn)錄和翻譯在場所、條件、產(chǎn)物等方面的異同，區(qū)分遺傳信息、密碼子、反密碼子的概念。

2.2 能力目標(biāo) 通過分析教材的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的示意圖，能夠識(shí)圖、析圖及進(jìn)行圖文信息的轉(zhuǎn)化；能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；嘗試畫出遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的簡圖和建構(gòu)概念圖，提高建模能力與邏輯推理能力。

2.3 情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo) 體驗(yàn)基因表達(dá)過程的和諧美，基因表達(dá)原理的邏輯美、簡約美。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)問題串分析教材插圖，建構(gòu)重要概念 復(fù)習(xí)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察教材中63頁圖4-4的插圖并閱讀圖中的文字，讓學(xué)生思考以下問題： ①真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄的主要場所在哪里？②圖中是用DNA的哪條鏈作為轉(zhuǎn)錄時(shí)的模板？③DNA雙鏈要全部解開后才開始轉(zhuǎn)錄嗎？④游離的核糖核苷酸如何結(jié)合到模板鏈上，轉(zhuǎn)錄時(shí)還需要什么條件(原料、酶、能量等)?⑤轉(zhuǎn)錄時(shí)遵循什么原則？⑥轉(zhuǎn)錄形成的一定是mRNA嗎？利用以上的問題串啟發(fā)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生歸納出轉(zhuǎn)錄的場所、模板、條件、原料、遵循的原則等，建構(gòu)“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”這個(gè)重要概念。

復(fù)習(xí)遺傳信息的翻譯過程時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察教材中66頁圖4-6的插圖并閱讀圖中的文字，讓學(xué)生思考以下問題： ①mRNA與哪種細(xì)胞器結(jié)合形成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)線？②翻譯能從mRNA的任意位置開始嗎？③一個(gè)核糖體最多能同時(shí)結(jié)合幾個(gè)tRNA？④肽鏈的延伸如何實(shí)現(xiàn)？⑤翻譯時(shí)以誰作為模板?翻譯遵循什么原則？⑥翻譯的產(chǎn)物是什么？所需要的原料是什么?⑦為什么說氨基酸的排列順序是由mRNA而不是tRNA決定？⑧翻譯在何處終止？⑨氨基酸間通過什么方式連接？需要酶和能量嗎？啟發(fā)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生歸納出翻譯的場所、模板、條件、原料、遵循的原則等，建構(gòu)“遺傳信息的翻譯”這個(gè)重要概念。

設(shè)計(jì)意圖： 通過問題串引導(dǎo)學(xué)生分析教材插圖，然后建構(gòu)重要概念，幫助學(xué)生深入理解本節(jié)的重要概念，并培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、辯圖和析圖的能力。

3.2 指導(dǎo)學(xué)生畫圖，體驗(yàn)建構(gòu)模型的過程 首先教師給出DNA的一條鏈，讓學(xué)生畫出DNA的另一條鏈，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)DNA復(fù)制的過程。然后要求學(xué)生以DNA的一條鏈為模板寫出轉(zhuǎn)錄的結(jié)果，即mRNA的堿基序列，讓學(xué)生體驗(yàn)轉(zhuǎn)錄的過程。再對(duì)照密碼子表找出相關(guān)堿基對(duì)應(yīng)的氨基酸，并找到起始密碼和終止密碼，幫助學(xué)生更好地理解遺傳密碼的知識(shí)。接著讓學(xué)生畫出翻譯的過程，即tRNA與mRNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)過程。tRNA的三葉草結(jié)構(gòu)，學(xué)生不容易畫好，教師可示范第一個(gè)tRNA的畫法，學(xué)生接著畫其他的tRNA，寫出翻譯出的氨基酸序列，這樣讓學(xué)生體驗(yàn)翻譯的過程。最后留在黑板上的是一幅基因的表達(dá)過程的簡圖。利用學(xué)生畫的圖，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析DNA的堿基、RNA的堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，歸納出DNA的堿基數(shù)∶mRNA的堿基數(shù)∶蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)=6∶3∶1，以便于開展相關(guān)的計(jì)算，幫助學(xué)生更好地理解翻譯過程中密碼子與反密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及它們與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖： 通過指導(dǎo)學(xué)生畫轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的簡圖，讓學(xué)生體驗(yàn)建構(gòu)模型的過程，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索，體驗(yàn)探究的樂趣，加深對(duì)重要概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力。

3.3 梳理重要概念及相關(guān)概念，建構(gòu)概念圖 本節(jié)的重要概念是“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”“遺傳信息的翻譯”，還包括其他相關(guān)的概念： DNA與RNA結(jié)構(gòu)的比較、三種RNA功能的比較和遺傳密碼的組成等。在復(fù)習(xí)本節(jié)時(shí)，教師通過中心法則圖示引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念圖，形成如下知識(shí)網(wǎng)絡(luò)(圖1)，解決知識(shí)零亂、抽象、模糊、殘缺等問題，使學(xué)生在理解多個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，描述轉(zhuǎn)錄、翻譯的全過程。

圖1 “基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”的概念圖

設(shè)計(jì)意圖： 通過概念圖將“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”各方面內(nèi)容貫穿起來，以利于學(xué)生把獲取的教材知識(shí)歸類整合，形成系統(tǒng)和完整的知識(shí)體系，便于對(duì)重要概念的理解與深化，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生信息獲取、歸納總結(jié)能力。

3.4 利用典型的高考真題，遷移應(yīng)用重要概念 利用一道有關(guān)轉(zhuǎn)錄、翻譯的高考真題，遷移應(yīng)用重要概念，從而全面提高學(xué)生解題能力。

例： (2012安徽卷)圖2示細(xì)胞內(nèi)某些重要物質(zhì)的合成過程，該過程發(fā)生在(C)

圖2 細(xì)胞內(nèi)某些重要物質(zhì)的合成過程的示意圖

A.真核細(xì)胞內(nèi)，一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體同時(shí)合成多條肽鏈

B.原核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄促使mRNA在核糖體上移動(dòng)以便合成肽鏈

C.原核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄還未結(jié)束便啟動(dòng)遺傳信息的翻譯

D.真核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)核糖體進(jìn)入細(xì)胞核啟動(dòng)遺傳信息的翻譯

分析： 本題以基因表達(dá)的過程為考點(diǎn)，考查了學(xué)生的識(shí)圖、析圖能力。分析圖示信息獲知： 轉(zhuǎn)錄、翻譯過程是在同一時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行的，這即是原核生物基因表達(dá)的過程。圖中一個(gè)mRNA分子上結(jié)合了三個(gè)核糖體同時(shí)合成三條肽鏈，轉(zhuǎn)錄時(shí)是核糖體沿mRNA移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖： 在教材中本節(jié)內(nèi)容是以真核生物為例進(jìn)行的，在復(fù)習(xí)中可以利用典型的高考真題，拓寬原核生物基因表達(dá)的過程的知識(shí)，并聯(lián)系真核生物基因表達(dá)的過程進(jìn)行辨析，遷移應(yīng)用重要概念。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課運(yùn)用了模型建構(gòu)的教學(xué)方法，圍繞重要概念進(jìn)行復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生充分利用生物學(xué)教材的插圖進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，進(jìn)而建構(gòu)“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”“遺傳信息的翻譯”這兩個(gè)重要概念，指導(dǎo)學(xué)生畫出遺傳信息轉(zhuǎn)錄以及翻譯過程的簡圖，之后再通過建構(gòu)概念圖，深入理解和掌握遺傳等重要概念，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，有效提升復(fù)習(xí)的效率，培養(yǎng)學(xué)生建模的能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，從而提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

(基金項(xiàng)目：福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目，No.JZ170400)