“基因指導蛋白質的合成”第一課時教學設計

湯媛麟

摘要：本文主要就“基因指導蛋白質的合成”一節展開能訓練學生思維能力的教學設計，并通過實踐發現：高中生已具備一定的類比、推理等思維能力，教師應合理引導、敢于放手，不僅能提高課堂效率，也對學生生物學核心素養的培養大有裨益。

關鍵詞：基因指導蛋白質的合成;類比推理;教學設計

1 教學背景

1.1 教材分析

“基因指導蛋白質的合成”是人教版高中生物必修二的第四章第一節。在前三章基因的發現、位置、本質的基礎上，繼續展開對基因功能的研究，本章與前三章共同構成關于核心概念“基因”的邏輯體系。至此，學生對基因能有概況性認識。教材內容主要分為兩大板塊：轉錄和翻譯。在“轉錄”部分，通過三種RNA結構與功能的介紹及以DNA為模板合成RNA的圖解，使學生明確轉錄的過程，形成結構與功能相互適應的生物學觀點，并為下一節基因對性狀的控制打下知識基礎。

1.2 學情分析

通過學習，學生已經知道：蛋白質是生命活動的主要承擔者，基因正是通過指導蛋白質的合成進而控制生物的性狀。但基因具體如何指導蛋白質的合成，是本節的主要內容。另外，DNA的復制和轉錄存在相似性，在已熟知DNA復制過程的基礎上，教師可引導學生自主推理、設想轉錄的過程，有助于其思維能力的提升。

2 教學目標

（1）能闡述三種RNA的結構與功能，并簡單分析其結構和功能之間的適應關系;描述轉錄的具體過程，包括模板、原料、場所等

（2）提高分析實驗并設計實驗的能力;具有一定的類比推理能力;能通過視頻、圖片等獲取信息;能進行合作探究并有一定的語言表達能力

（3）充分體會結構和功能相適應并體驗蛋白質合成過程的“美”

3 教學過程

3.1 構建框架、激發興趣

教師引導學生復習前三章的內容，構建一條關于基因研究的時間脈絡，回顧主要科學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：生物為什么會有這些不同的性狀呢？它們受到誰的控制？學生很容易回答到基因，教師再問：基因是如何控制性狀的？提示學生聯想生命活動的主要承擔者，大部分學生都能說出：基因通過指導蛋白質的合成控制生物的性狀，教師再問：那基因如何指導蛋白質的合成？通過連續設問，建立前后知識關聯并引入本節。

3.2 環環相扣、落實知識

①提出猜想：此過程中可能有“使者”存在

引導學生復習：基因主要分布在細胞核，而蛋白質的合成完成于細胞質中的核糖體上。提問：細胞核中的基因如何指導細胞質中蛋白質的合成？教師補充資料：基因的分子直徑是2nm，核糖體直徑約23nm，細胞核的核孔只有0.9nm。學生提出猜想：可能有中間物質充當“使者”。

②分析實驗：RNA是“使者”

補充資料：1955年布拉舍用洋蔥根尖和變形蟲為材料進行的實驗：用核糖核酸酶分解細胞中核糖核酸，蛋白質的合成就停止;若再加入抽提出的RNA，蛋白質的合成就有一定程度的恢復。引導學生分析并得到結論：RNA應該是此過程的“使者”[1]。

③分析并設計實驗：RNA合成于細胞核而后轉移至細胞質

補充資料：A組將變形蟲置于15N的尿嘧啶核苷酸培養液中培養，一段時間后細胞核中首先出現了標記，接著細胞質中也出現標記;B組將變形蟲置于14N的尿嘧啶核苷酸培養液中培養，細胞核細胞質中均未檢測到標記。引導學生分析實驗得到結論并進行第三組實驗設計以增強說服力，提示學生聯想必修一細胞核的功能中實驗的設計思路：取A組的細胞核核和B組的細胞質構建重組變形蟲，在14N環境中培養，結果發現一段時間后細胞質中也可檢測到標記[2]。

④復習討論：RNA適合充當“使者”的原因

教師提問：為什么RNA適合作為“使者”？引導學生根據“結構和功能相適應”的觀點，先進行RNA結構特點的回顧，完成導學案第一部分的填寫（包括其中文名稱、基本單位、元素組成、基本單位結構和堿基類型，并和DNA進行對比）。

接著，教師向學生介紹三種類型的RNA，指導學生根據教材RNA結構示意圖，猜想：哪種RNA是剛剛一直在探討的“使者”？學生答：mRNA，因為它和DNA結構類似，都具有一定的堿基排序，其上也可以攜帶遺傳信息。教師在肯定學生推理的基礎上，介紹三種RNA的中文名稱和功能。

最后，學生總結mRNA充當使者的原因：能儲存遺傳信息;單鏈、較短，可從細胞核轉移到細胞質。

⑤類比推理：DNA如何將遺傳信息傳給RNA？

此處先進行小組討論，根據DNA復制的過程，類比、猜想轉錄是如何進行的，學生表述后，教師再展示轉錄過程的分步視頻，并層層設問，解決該過程中的細節性問題，如下：

視頻一（解旋）：轉錄的第一步是什么？解旋需要破壞什么結構？DNA復制時，氫鍵是如何破壞的？轉錄時也需要解旋酶嗎？

視頻二（配對和連接）：這個過程中形成了哪些化學鍵？氫鍵和磷酸二酯鍵分別是怎樣形成的？此過程與DNA的復制有哪些相同點和不同點？

視頻三（釋放）：該過程中整個DNA全部解旋后開始轉錄嗎？

最后，學生完成導學案第二部分的填空，包括轉錄的：場所、模板、原料、原則、條件、產物、特點等，并用自己的語言嘗試給轉錄下定義。

3.3 歸納總結、鞏固提升

引導學生填寫比較復制、轉錄過程差異的表格，明確轉錄和復制既有相同點又有不同點，提高其類比分析的思維能力。

4 教學反思

本節設計中對學生思維的引導是一個亮點，不管是：應有“使者”→誰是“使者”→如何充當“使者”→為什么適合作為“使者”的嚴密邏輯過程，還是學生關于三種RNA中哪種是“使者”和轉錄具體過程的猜想，都體現出：高中生有較強的思維能力，教師應在一定程度上放手課堂。另外，轉錄的過程由于比較微觀，學生理解起來有一定難度，本節利用視頻、圖片等教學資源，將微觀放大、虛擬具象化，巧妙化解重難點。最后，也比較重視知識框架的構建。不足的地方是補充資料略多，應進行精簡，把控好課堂時間。

參考文獻：

[1]：牛燕.基因指導蛋白質的合成—教學設計[J].中學生物教學，2017：45-47

[2]：白建秀.“基因指導蛋白質的合成”一節的備課思考[J].中學生物學，2014：89-90