从基因到蛋白质教学目标设计

苏教版必修2第4章第3节

“基因控制蛋白质的合成”教学设计

扬州市江都区育才中学 李庆森

【教材版本】

江苏教育出版社高中生物2（必修）第4章第3节：基因控制蛋白质的合成。

【设计理念】

1．体现生物教学是学生为主、教师为导的教学。

2．经历“概念形成”的过程。

3．实现教学媒体与生物内容的有效整合。

【教材分析】

1、知识结构分析

本节内容包括“基因的表达过程”、

“基因对性状的控制”和“人类基因组计划”三部分。“基因的表达过程”部分首先介绍了基因的转录和翻译过程，以图片的形式简要介绍了遗传密码子是如何破译的。“基因对性状的控制”部分介绍了中心法则及基因控制性状的两种途径。“人类基因组计划”部分通过介绍了人类基因组以及人类基因组计划的基本内容，引导学生探究6国参与人类基因组计划的意义。

2、知识的发生发展过程分析

基因是生命活动的控制者，蛋白质是生命活动的体现者。本节内容通过转录和翻译过程的图群，将生命活动中的两大物质紧密联系起来，从分子水平上阐述了遗传定律的实现途径。另外也说明了生物的生殖、生长、发育过程中遗传等生命活动的体现均是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。

3、学习“基因控制蛋白质的合成”的意义

就本节的内容而言，基因控制蛋白质合成的知识牵涉甚广，与生命的物质基础、细胞亚显微结构、新陈代谢联系紧密，而且本节也是前面的遗传学两大定律——基因的分离定律和自由组合定律的微观基础。通过本节的学习，可以帮助学生建构相应的知识网络，激发学生对微观生命现象的探索兴趣，培养他们分析问题的能力。

4、教学建议与学法指导说明

情境教学法与任务驱动相结合。

【学情分析】

1、原有认知发展分析

1.1、经过高一第一学期的的学习，学生已经具有相当的微观世界想象力，分析和理解能力都有明显的提高；

1.2、学生已经可以用构建模型的方式去思考生物学问题，能够运用假设、推理等常用的推理分析手段来思考、解决生物学中遇到的问题

这就为我们讲述生物2（必修）的内容奠定了科学思维基础．

2、原有知识结构分析

在学生的原有知识结构中，有三部分内容可以成为构建新知识的认知基础：

2.1、初中学过的有关基因与蛋白质关系方面的知识，为引入本节内容做了知识上的铺垫；

2.2、必修1“细胞的类型和结构”一节中，细胞膜、细胞核以及各种细胞器的结构和功能为学生理解基因的转录和翻译过程奠定了基础。

3．非认知因素分析

通过强调中国作为唯一一个发展中国家参加人类基因组计划，调动学生的爱国热情，让情感因素促进学生知识的建构。

【教学目标】

1、知识与技能

1.1、说明基因和遗传信息的关系。

1.2、说出DNA和RNA的异同。

1.3、概述遗传信息转录和翻译的过程。

2、过程与方法

2.1、通过对比DNA的复制、转录和翻译过程，提高归纳、分析问题的能力；

2.2、尝试用模型或课件模拟转录和翻译过程；

3、情感、态度与价值观

3.1、分析转录和翻译的过程，确立结构与功能相适应的观点；

3.2、通过阅读“积极思维”：遗传密码是怎样破译的？，体验科学发现之旅；

3.3、课外借助媒体、网络了解中国在人类基因组计划中的作用，提高民族自豪感

【重点难点】

1、重点

基因和遗传信息的关系；转录和翻译过程。

2、难点

转录和翻译过程

【教学方法】

1、教师的启发式讲授与学生的自主学习、合作交流相结合；

2、多媒体环境下的课件讲述、板书、提问等常规教学手段相结合。

【教学思路】

教学过程意在建立学生原有知识与新知识之间联系，“由一般到特殊”方法进行：

1、根据高中生物课程标准的基本理念和高二学生的认知特点，利用新情境问题提供任务驱动，组织为“任务驱动解决”的教学方式，经历“提出问题——学生自主解释——教师引导——得出结论”的一般教学过过程，这个过程的关键在于提出问题，问题本身必须能激发学生自主探究。

2、根据教材的内容特点和学生的知识基础，采用任务驱动，概念逐级延伸的方式，由问题引入基因和蛋白质，学生自主阅读图群探究两者之间的关系，形成知识网络，从而让学生经历“情境认识、自主探究、概括形成定义、应用强化”四阶段的认知发现活动。

3、通过多媒体视频，PPT的展示，相似概念的表格化对比，典型例题的练习，加深学生对概念内涵和外延的理解，最后通过设置开放性问题，让学生“带着问题走进课堂，带着思考走出课堂”。

【教学过程】

1、创设情境，提出新课

教师活动：利用多媒体PPT播放一组生物图片——生物呈现多样性。然后提问：生物呈现多种多样性状的直接体现者是什么？性状的最终决定者又是什么？

学生活动：生物呈现多种多样性状的直接体现者蛋白质，性状的最终决定者又是DNA。

设计意图：通过图片，引出学生对蛋白质和DNA的功能以及相互关系的思考，使现实生活和生物理论联系起来，激发学生的学习兴趣。

2、任务驱动，理解概念

教师活动：请同学们看多媒体课件，回忆以往知识完成任务1。

任务1：请分析比较：染色体、DNA、基因与遗传信息之间的内在联系

学生活动：学生归纳总结如下：

（1）染色体：DNA的主要载体

（2）DNA：主要的遗传物质

（3）基因：DNA分子上具有遗传效应的片段

（4）遗传信息：DNA分子的脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序

任务2：我们知道携带有遗传信息的DNA主要储存于细胞的细胞核，蛋白质主要在细胞质中，那么细胞核中的遗传信息会不会直接跑到细胞质中指导蛋白质的合成？它们之间是否有一种物质充当“信使”吗？这个“信使”是什么呢？

学生活动：RNA。

教师活动：通过PPT对比展示DNA和RNA的区别。

组成元素

基本单位

化学组成

结构

脱氧核苷酸（4种）

一分子磷酸

脱氧核糖

A、T、C、G 规则的双螺旋结构

DNA C、H、O、N、P 核糖核苷酸（4种）

一分子磷酸

核糖

A、U、C、G 一般单链结构

细胞质的核糖体

RNA 功能 编码复制遗传信息,控制蛋白质合成

传递遗传信息，并通过蛋白质表达出来

分布

细胞核的染色体,线粒体,叶绿体

3、提供素材，探究过程

教师活动：『探究活动』遗传信息的传递途径，通过以下素材提问并引导学生

素材一：1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入 RNA酶分解细胞中的

RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。

素材二：同年，拉斯特（Laster Gold）等人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成。）

学生活动：(观察课件展示的实验，通过比较分析得出结论)由DNA传递到RNA,再由RNA传递给蛋白质。

教师活动：展示课件转录的动画并提问：①mRNA怎样合成？②转录的模板、原料、能量、酶、产物是什么？

③ mRNA有何特点使它能将DNA的遗传信息传下去？）

学生活动：（观看动画、思考问题并回答）mRNA的合成与DNA的复制很类似，师生归纳总结如表。

项目

场所

模板

原料

能量来源

酶

产物

信息传递

转录

细胞核

DNA的一条链

脱氧核苷酸

ATP 解旋酶，RNA聚合酶

mRNA DNA→mRNA 翻译

核糖体

mRNA 核糖核苷酸

ATP 解旋酶，DNA聚合酶

蛋白质

mRNA→蛋白质

教师活动：阅读课本的知识海洋，回答以下问题。

（1）至少几个碱基才能决定一个氨基酸？

（2）什么叫密码子？有何特点？

（3）mRNA上碱基与氨基酸的关系确定之后，接着看谁当“译员”最合适？

学生活动：小组讨论并回答问题。

教师活动：现在请大家根据mRNA上的遗传信息，利用tRNA这位“议员”和“搬运工”，尝试模拟合成有特定氨基酸顺序的肽链吧。合成时，请思考讨论以下问题：

（1）mRNA与核糖体哪个在移动？方向如何？

（2）tRNA在翻译的位点上怎样变化？肽链如何合成？

（3）翻译与复制及转录有何异同？

学生活动：（观察、讨论、回答和补充）每一个密码子只对应一种氨基酸，有不少氨基酸有几个不同的密码子。还有三个密码子没有对应的氨基酸，这些密码子称为终止密码子，他们的出现会导致多肽合成的终止. tRNA有三个碱基，称为反密码子（示意图标示），还有与氨基酸连接的位点，tRNA的这些结构特征，决定了，每一种tRNA只能转运某一种特定的氨基酸，协助mRNA确定特定氨基酸的位置。

教师继续补充：

此实验证明mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子（显示密码子概念）1967年20种氨基酸的密码子全部破译。（显示密码子表并提问密码子表有何特点），经科学研究表明，这种工具也是一种RNA，叫做转运RNA，简写为tRNA。运输工具要具有怎样的结构才能担负运输特定氨基酸的任务呢？（显示tRNA示意图）

任务3：请大家阅读教科书（P68）的内容，了解mRNA、tRNA、rRNA三种RNA的功能。

学生活动：信使RNA的功能是行使传达DNA上的信息；转运RNA担负的是运输任务，他能把氨基酸运送到核糖体，让氨基酸按照信使RNA的指令连接起来形成多肽链，进而形成蛋白质；核糖体RNA则是核糖体的重要组成成分。

设计意图：以问题串的形式步步深入，引导学生推理、分析、比较后归纳出结论。同时引出下一个问题。

4、课堂小结：通过对转录和翻译过程的分析，可见基因的表达需要在细胞中由DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体、线粒体等众多物质与细胞结构的参与和修饰才能合成具有特定空间结构的蛋白质分子。不同蛋白质将在细胞里开始承担起细胞生命活动的各项职责。

【自我评价】

本节课能较好地达到教学目标。学生通过对本节的学习，不仅能理解基因表达的过程；而且动手、分析、推理、比较、归纳和逻辑思维等能力都得到一定程度的锻炼；还培养了学生良好的合作意识。

【教学反思】

由于本节内容抽象而且复杂，涉及的物质、名词又多，对转录和翻译过程尤其是翻译过程很难在当时理解并掌握，于是我结合课改精神，注重创设问题情境，以学生感兴趣的问题导入，设置悬念，以问题串形式层层推进，以表格进行比较，引导学生进行动手、动脑分析、推测、探究，最后得出问题的结果。这种教学设计符合学生的认知规律。当然，应为动手耗费时间相对较多，课堂练习与评价相对较少，思考的空间尚存不足，这些有待以后不断改进。