《基因指导蛋白质的合成》一节的教学设计[下学期]

教 学 设 计
题 目：《基因指导蛋白质的合成》
一节的教学设计
作 者：王佩英
工作单位：开平市忠源纪念中学
联系电话：0750-2257298
E-mail：yinger-
保密号：
《基因指导蛋白质的合成》一节的教学设计
【教学设计理念】
基因是如何表达为性状的？这是本章学习内容要解决的中心问题。蛋白质是生命活动的体现者，也可以说是执行者，基因对性状的控制，是通过控制蛋白质（包括结构蛋白和功能蛋白）的合成得以实现。因此，讲清、讲透基因指导蛋白质的合成就是关键。本节利用自制的模型，由学生分组合作，亲自模拟探究转录和翻译过程，将肉眼无法观察到的抽象的转录和翻译过程直观化和宏观化。使学生在动手的同时体验到基因表达的和谐美、基因表达原理的逻辑美、简约美。同时整合CAI教学资源，培养学生的观察、识图、分析、推理、比较、归纳能力。这种教学设计能体现学生的主动性，提高学生探究、合作等科学素养。
【教学对象分析】
授课班班是物理班，学生总体素质较好，自学、思维、分析、推理、动手能力相对较强。先让他们预习后在课堂上模拟遗传信息的转录和翻译过程更能加深对基因表达的理解和相关知识的巩固，学生的各项能力也得到锻炼。
【教学策略和思路】
导入：上节课资料提到转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的小鼠在紫外线照射下一样也能发出绿色荧光，说明海蜇的基因具有遗传效应，能表现出相应的性状。人们认识到性状的形成离不开蛋白质（特别是酶）的作用，于是推测基因是通过指导蛋白质的合成来控制性状，并将这一过程称为基因的表达。现实生活中，我们能否像电影《侏罗纪公园》中描述的那样利用已灭绝的恐龙的DNA，使恐龙复活呢？要解决这个问题，首要一点是什么？（学生争论）学生可能知道首要是恐龙的基因是否指导蛋白质的合成。于是提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？
接着利用自制模型和CAI教学资源与学生共同探究转录和翻译过程及其过程发生所需的条件，归纳出基因指导蛋白质合成需要细胞多种结构和物质的共同参与与调控才能实现，以现有的技术即使在科预见的将来恐怕都难以做到，回应开头。指出保护生物多样性具有非常重要的意义。
【教学目标】
1. 知识目标 概述遗传信息的转录和翻译。
2. 能力目标 通过本节学习，培养学生的观察、识图、分析、推理、比较、归纳和动手能力。
3. 情感目标
1)体验基因表达过程的和谐美、基因表达原理的逻辑美、简约美。
2)认同保护生物多样性的重要性。
3)培养良好的合作意识。
【教学重点和难点】
1. 教学重点 遗传信息的转录和翻译过程。
2. 教学难点 遗传信息的翻译过程。
【教学实施程序】
板书设计 学生活动 教师组织引导 教学意图
基因指导 学生讨论、争 上节课资料提到转入了海蜇 承上启下，
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蛋白质的合成问题：恐龙的DNA能使恐龙复活吗？探究：基因怎样指导蛋白质的合成？遗传信息的转录：条件、过程。DNARNA 论，提出自己的观点：要让恐龙复活，先要看恐龙的DNA能否指导蛋白质的合成，引出新的问题。回忆、思考、讨论、发表看法：DNA主要存在细胞核里；蛋白质在核糖体合成；最可能是DNA通过某种中介将DNA的遗传信息带到细胞质的核糖体上。能担此任的最好是RNA，因其也是核酸，也有4种核苷酸，一样能储存遗传信息；而且在《细胞结构》中提到它可以穿过核孔。4人一组边讨论边动手完成RNA链的合成。同时思考与DNA复制的异同。 的绿色荧光蛋白基因的小鼠在紫外线照射下一样也能发出绿色荧光，说明海蜇的基因具有遗传效应，能表现出相应的性状。人们认识到性状的形成离不开蛋白质（特别是酶）的作用，于是推测基因是通过指导蛋白质的合成来控制性状，并将这一过程称为基因的表达。现实生活中，我们能否像电影《侏罗纪公园》中描述的那样利用已灭绝的恐龙的DNA，使恐龙复活呢？要解决这个问题，首要一点是什么？提出问题：基因是如何指导蛋白质合成的？问题情境1：大家回忆上册《组成细胞的分子》和《细胞的结构》的内容，思考DNA主要存在哪里？蛋白质在哪里合成？在不借助其他媒介的情况下，两者能发生联系吗？如果不能，是否有合适的角色？这会是谁呢？它具备哪些条件能担负此重任？（提供DNA和RNA的比较表和三种RNA的比较表及教材图4-3）小结学生的分析，提出下一个问题。问题情境2：既然大家认为RNA可以担此重任，那么DNA上的遗传信息怎样传递到RNA上呢？请每组利用自制的DNA片段与游离的核苷酸材料，结合DNA复制的原理，尝试模拟DNA的遗传信息传递给RNA的过程，并找出传递过程的规律以及与DNA复制的异同。结合教材图4-4对学生作品点评，比较DNA和RNA的异同（表3），小结得出转录的概念。继而指出：转录得到的mRNA将从核孔穿出，到达细胞质中并与 提出探究的问题，引起悬念，明确探究的目标。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。通过模拟转录过程使抽象的转录过程直观、宏观化。同时培养动手能力、分析、推理、比较、归纳能力与合作精神。
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遗传信息的翻译：条件、过程。mRNA 蛋白质（性状）结果：基因指导蛋白质的合成需要整个细胞的参 思考讨论推算碱基与氨基酸的对应关系，得出至少要3个碱基决定氨基酸才可能。学会查密码子表，了解密码子的简并性及知道起始码于终止码的作用。明确tRNA在翻译过程中的作用。4人一组动手模拟翻译过程；思考讨论相关问题，理解翻译过程。 进一步讨论利用恐龙的DNA能否复活恐龙的问题：从理论和实际情况进行分析，得 核糖体结合在一起。提出问题：mRNA上排列的是特定的核苷酸序列，而蛋白质是有特定顺序的氨基酸序列，如何将核苷酸序列变为氨基酸序列呢？他们好比两种不同的语言，要将其中一种变成另一种首先要怎样做？对，需要翻译。让我们先看mRNA的碱基与氨基酸之间的关系。组成mRNA的碱基只有4种，但组成蛋白质的氨基酸却有20种，这就出现了4种碱基如何确定20种氨基酸的问题。问题情境3：至少几个碱基才能决定一个氨基酸？什么叫密码子？有何特点？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？“译员”要懂得碱基序列语言，又要懂氨基酸语言。tRNA最合适。介绍反密码子并与密码子作比较。问题情境4：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：mRNA与核糖体哪个在移动？方向如何？tRNA在翻译的位点上怎样变化？肽链如何合成？翻译与复制及转录有何异同？ 点评学生作品，讲述图4-6，比较翻译与复制、转录的异同，得出翻译概念。 总结：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 通过探讨几个碱基决定1个氨基酸的问题，引导学生推理、计算、发现。通过模拟翻译过程使抽象的转录过程直观、宏观化。同时培养动手能力、分析、推理、比较、归纳能力与合作精神。通过层层推进、探求和推理得出结论，回应开头，达
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与，仅有DNA，以现有条件及技术暂时无法复活恐龙。 出结论，认同暂时无法复活恐龙的事实。认识保护自然和物种多样性的重要意义。 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。说明离开细胞特定的环境和特定的条件，仅有恐龙的DNA，在现在及可预见的将来，是无法使恐龙复活的。因此，大家应如何对待自然万物呢？ 到探究目的。
思考与讨论：玉米某基因由3000个脱氧核苷酸组成，由其控制合成的蛋白质最多有几个氨基酸？形成几个肽键？（不考虑起始码和终止码）由此说明遗传信息与氨基酸有何关系？密码子的简并性对生物体的生存和发展有何重要意义？
【结果】
1. 教学效果
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。
2. 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，以学生感兴趣的恐龙问题导入，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，自制模型的使用，使转录和翻译凸现出来。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。
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