4.1 遗传信息的翻译 教学设计(表格式)

题目 《遗传信息的翻译》
教材分析 高中生物必修2第四章第一节中“遗传信息的翻译”的内容是基因指导蛋白质合成的重要组成部分。本节课是在学生学习了必修一中蛋白质是生命活动的主要承担者、蛋白质的合成过程、细胞器，必修二中DNA复制，转录等知识的基础上，进一步探究RNA如何翻译成蛋白质。遗传信息的翻译内容包括碱基与氨基酸的对应关系，认识密码子表，认识tRNA的结构和功能，重点是遗传信息的翻译过程。 本节课的学习不仅有助于学生理解基因指导蛋白质的合成，也能为后续学生学习基因表达与性状的关系、生物进化等内容打下坚实的基础。
学情分析 基于必修1中蛋白质是生命活动的主要承担者、蛋白质的合成过程、细胞器的学习，必修二中DNA的结构，碱基互补配对，DNA复制，转录等知识的学习，为本节课遗传信息的翻译的学习奠定基础。但是学生的科学思维还比较欠缺，翻译过程只通过课本学习还是比较抽象且难掌握的。因此本节课在教学设计时可以借助翻译的教学用具（21种氨基酸、mRNA、tRNA），一步步重现翻译过程，让学生能亲身体验和感受，突破本节重点和难点；同时可以通过设计插图、动画以及问题串等活动引导学生解决课堂问题，完成教学目标，同时为下节课基因表达与性状的关系打下基础。
教学目标 生命观念： 1.理解核糖体的结构与其合成蛋白质的功能相适应，形成结构决定功能的生命观念。 2.理解多聚核糖体的高校翻译机制的生物学意义，渗透系统优化的观点。 3.理解遗传信息从DNA-mRNA-蛋白质的传递规律，明确翻译过程是基因表达中的重要环节，建立遗传信息传递观。 科学思维： 1.通过分析密码子表，归纳密码子的简并性、通用性等特征，概括其生物学意义。（归纳与概括） 2.通过构建翻译过程的动态模型，掌握翻译的起始、延伸、终止的关键步骤，培养空间想象能力。（模型与建模） 3.通过探讨为什么终止密码子没有对应的反密码子，原核生物的转录和翻译可以同时进行等问题，培养质疑与论证能力。（批判性思维） 科学探究： 通过小组合作讨论问题和构建翻译动态过程，锻炼思维能力和探究能力。 社会责任： 理解抗生素（如红霉素）通过抑制细菌核糖体功能发挥作用，是否可能影响人体健康，关注生命健康。
重点难点 教学重点：遗传信息的翻译的分子机制。密码子与反密码子的特点和对应关系。 教学难点：遗传信息的翻译的分子机制。
教学策略选择与设计 为了突破这些重难点，教师可以采用多种教学策略，利用多媒体课件展示、引导学生进行模型构建、组织学生进行小组讨论和合作学习等。通过这些活动，学生可以更加直观地理解遗传信息的翻译，提高学习兴趣和效果。 1. 问题探究法： 通过设计问题串，引导学生思考，让学生通过对一系列问题的思考得出结果和结论，加深对知识的理解，激发学生的探索欲望，培养学生的科学思维。 2. 模型建构法： 利用模型帮助学生形成对遗传信息的翻译的直观认识。通过小组合作动手完成翻译的过程，更加深入地理解和突破这一重难点，同时提高学生的动手和实践能力。 3. 多媒体辅助教学： 利用多媒体资源，如图片、动画和视频等，展示遗传信息的翻译内容，帮助学生更好的理解遗传信息的翻译内容。 综上所述，遗传信息的翻译的教学策略应注重培养学生的科学思维和探究能力，激发学生对生物学的兴趣。
教学资源与工具设计 在遗传信息的翻译的教学中，为了提升教学效果，需要充分准备教学资源和工具。以下是本次教学资源与工具设计： 教学资源 1. 多媒体课件： 制作遗传信息的翻译的多媒体课件。 利用图片、动画和视频等多媒体素材，直观地展示。 2. 模型材料： 准备遗传信息的翻译教具。 工具设计 1. 黑板和多媒体： 利用黑板进行板书，展示教学重点和难点。 使用多媒体展示多媒体课件和视频。方便学生观看和学习。 模型 准备遗传信息的翻译教具。
教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图及资源准备
课堂导入 上节课我们将荧光蛋白基因上的遗传信息传递给了mRNA，mRNA又如何进入细胞质？并指导蛋白质合成呢？ 学生回答问题。 mRNA可以通过核孔进入细胞质。 设计意图：以旧知引入，保持学生思维的连贯性，引入对本节遗传信息的翻译的学习。
展示学习目标 PPT中展示本节课的学习目标 阅读PPT中展示的学习目标 设计意图：让学生明确本节课的学习目标和重难点
活动一：探究mRNA上碱基与氨基酸的对应关系 (1) 提出问题：mRNA上多少个碱基决定一个氨基酸？ (2) 作出假设：运用数学知识，可以作出以下推断。 ①如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基最多能决定多少种氨基酸？ ②如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基最多能决定多少种氨基酸？ ③如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基最多有多少种组合？能否决定21种氨基酸？ (3) 得出结论：________________ 学生讨论回答教师提出的一系列问题。 ①4种。 ②16种。 ③64种。能。 (3)三个碱基决定一个氨基酸。 设计意图：以问题串的形式引导学生思考讨论，培养学生数学逻辑，利用数据分析、比较并解决问题的能力。
活动一：探究mRNA上碱基与氨基酸的对应关系 (4) 密码子的破译：阅读教材第70页“生物科学史话”。 ①科学家破译密码子采用的是什么方法？ ②破译的第一个密码子是什么？ ③几乎所有的生物共用一套密码子，这暗示着什么？ 小结：要想决定21种氨基酸，至少需要3个碱基对应一种氨基酸才可以，科学家经过不断努力，成功找到碱基决定氨基酸的全部关系，并绘制成密码子表。 学生阅读教材回答问题。 ①蛋白质的体外合成技术。 ②UUU。 ③生物可能具有共同的起源。 设计意图：培养学生获取、归纳信息能力。
活动二：认识遗传密码子 教师通过设置以下问题并结合课本p67思考与讨论中的资料，使学生真正理解密码子表的使用及特点： （1）密码子有多少种？ （2）2种起始密码子，3种终止密码子分别是什么？ （3）编码氨基酸的密码子有多少种？ （4）密码子有什么特点？ 【思考 讨论】 你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？ 根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？ 学生讨论，回答问题。 （1）64种。 （2）起始密码子：AUG、GUG 终止密码子：UAA、UGA、UAG （3）61或62 （4）简并性，专一性，通用性 【思考 讨论】 （1）①增强密码子的容错性。②提高使用频率。 （2）说明当今生物可能有着共同的起源。 设计意图：培养学生通过教师设问获取知识，学会正确认识密码子与氨基酸的关系。 在资料分析中学会抓住关键信息，进而推导密码子特点，培养学生科学解释能力，帮助学生初步建立生物进化观念。
活动三：认识转运RNA(tRNA) 教师指导学生阅读教材P66 相关信息及图4-6，请学生代表说出tRNA的特点？游离在细胞质中的氨基酸是如何运输合成蛋白质的呢？ 明确：反密码子读取方向：3'→5' 1.形态：三叶草结构 2.结构：其一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子。 3.作用：识别并转运氨基酸。 4.种类：61或62种 5.数量关系：1种tRNA只能转运1种氨基酸； 1种氨基酸可由 1种或多种tRNA转运。 设计意图：培养学生获取、归纳信息，引导学生运用比较分析进行解释和推理的科学思维能力。
补充问题：mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系 学生回答问题。
辨析：遗传信息、密码子、反密码子的功能 让学生从位置、本质、功能进行比较分析。 学生回答问题。 遗传信息：在DNA（基因）上。是脱氧核苷酸的排列顺序。决定性状。 密码子：在mRNA上，决定一个氨基酸的3个相邻碱基。决定氨基酸。 反密码子：与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的三个碱基。翻译作用。 设计意图：让学生通过比较能区分相关概念，避免混淆，培养学生的比较与分类的科学思维。
活动四：概述遗传信息的翻译 1.阅读课文完成以下信息的汇总并做好笔记： 翻译定义、场所、模板、原料、能量、酶、工具、产物、碱基配对方式 2.学习翻译的过程 （阅读教材和播放视频） 学生阅读课文，观看视频，获取相应问题信息并代表回答。 设计意图：培养学生获取、归纳信息能力。
活动五：模型构建（翻译过程） 请同学们根据视频以及课本获取的翻译过程，利用手上的模具：mRNA（绿色荧光蛋白的mRNA）5'-AUGCACUGGCGUUGCAUCUAA-3'、若干氨基酸、tRNA、核糖体完成翻译过程。最后展示讲解翻译过程。 同时回答以下小问题 1.该过程有无碱基互补配对？ 2.翻译方向？ 3.什么时候翻译结束？ 4.多肽链（蛋白质）中氨基酸顺序？ （教师通过观察学生模型制作情况，发现问题及时引导；学生展示模型时，根据实际答题情况纠错或表扬鼓励，师生共同点评并纠正完善翻译过程模型） 学生交流、讨论、动手，在实践中解决问题。 1.有密码子与反密码子之间发生碱基互补配对。 2.mRNA的5'→3'。 3.遇到终止密码子。 4.甲硫氨酸-组氨酸-色氨酸-精氨酸-半胱氨酸-异亮氨酸。 设计意图：结合问题，通过学生自主学习，讨论提高学生分析解决问题的能力；设计学生体验活动， 让学生将学习的抽象的知识通过自己的动手操作的过程促进理解、加深印象。
活动六： 多聚核糖体—高效翻译的机制 结合图上的信息引导学生通过该图思考以下问题。 【思考 讨论】 1.细胞内如何快速高效地进行翻译呢？ 2.同时合成的多条肽链是否相同，为什么？ 3.判断翻译的方向____________。 学生回答问题。 1.一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链。 2.相同，因为模板为同一条mRNA。 3. 从左到右。 设计意图：培养学生归纳与概括能力。
活动七：原核、真核生物转录与翻译的区别 展示图片，学生分析。 学生观察图片，对比分析。 原核生物：基因转录和翻译可同时进行。 真核生物：由于核膜的阻隔，先转录再进行翻译。 设计意图：培养学生的构建模型的科学思维能力。
活动八：基因表达的相关计算 DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系 学生总结 6:3:1 设计意图：培养学生归纳与概括能力。
课堂小结 学生归纳总结 设计意图：培养学生归纳与概括能力。
当堂检测 展示检测题 针对练一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数依次为（ B ） A.33、11 B.36、12 C.12、36 D.11、36 学生回答问题。 设计意图：检测学生对本节课的掌握程度。
拓展应用 红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。 学生结合所学知识进行阐述。 设计意图：培养学生分析问题，实践应用的能力。
教学评价设计 一、明确评价目标 本次评价的主要目标是让学生理解遗传信息的翻译过程，关注学生在问题探究过程中的表现，学生的观察能力、分析能力、总结能力。 二、设计多元化的评价方式 1. 课堂观察：观察学生在课堂上的参与度，学生是否积极回答问题、参与讨论，学生回答的答案是否准确进行评价。 2. 作业分析：布置与遗传信息的翻译相对应的作业。
板书设计 标题：遗传信息的翻译 密码子 三、翻译 定义 四、真原核转录与翻译比较 种类 五、基因表达的相关计算 特点 二、tRNA