白建秀

摘 要 敘述了在進行人教版必修2第4章第1節(jié)“基因指導蛋白質(zhì)的合成”的備課時，應(yīng)重點思考重要概念、核心問題、學生學情、情景設(shè)置、教學反饋等方面，以期達到更好的教學效果。并以此說明備課是教學的前提和基礎(chǔ)，認真思考是提高教學質(zhì)量的重要保證。

關(guān)鍵詞 備課思考 遺傳信息 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

“基因指導蛋白質(zhì)的合成”是人教版必修2第4章第1節(jié)的內(nèi)容，需安排2個課時完成。本節(jié)主要講述了細胞中遺傳信息由DNA、RNA、蛋白質(zhì)的傳遞過程，課程標準中與此相對應(yīng)的要求是“概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯”。通過本節(jié)的學習，學生需要理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。教學時，教師要注意從細胞水平與分子水平兩個層面，引導學生認識轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。

本節(jié)內(nèi)容的知識不僅抽象復雜，而且所涉及的領(lǐng)域也比較多，因此教師深入思考本節(jié)的重要概念、核心問題、學生學情、情境設(shè)置、教學反饋尤為重要。教師要設(shè)計一條清晰的主線，統(tǒng)領(lǐng)所有的教學內(nèi)容，把握好主干知識和側(cè)枝內(nèi)容的教學要求。此外，在教學策略上、教學方法上以及教學過程中如何利用多種媒體和多種方法的組合，這也是能否完成教學目標的關(guān)鍵。

1 思考重要概念，確立教學目標

本節(jié)的重要概念是：真核生物中，細胞核中DNA上的遺傳信息指導蛋白質(zhì)的合成，即DNA上的堿基排列順序決定了蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序（圖1）。

2 思考核心問題，理清教學主線

一節(jié)好課的重要標準之一就是教學主線清晰，即有核心問題作為課堂的組織者。

本單元的核心問題是：細胞核中DNA上的基因如何指導蛋白質(zhì)的合成？即DNA上的堿基排列順序如何決定了蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序的？

3 思考學生學情，知起點謀策略

學生在學習本節(jié)內(nèi)容之前，已經(jīng)理解了基因的本質(zhì)及位置，那么提出“基因的作用是什么”則順理成章。在必修1的學習中，學生也已經(jīng)明白蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，但是對“基因─蛋白質(zhì)─生物性狀”這三者關(guān)系并沒有形成整體認識，也并不知道基因是如何控制蛋白質(zhì)合成的。不過高二學生已具備一定的數(shù)學基礎(chǔ)和分析問題的能力。

故教師首先要讓學生清楚“基因─蛋白質(zhì)─生物性狀”這三者的關(guān)系，以及基因指導蛋白質(zhì)的合成就是基因中的堿基排列順序決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序，而且實現(xiàn)它是有空間距離的。然后，教師再根據(jù)學生的認知規(guī)律，穿針引線地引導學生巧妙解決“距離”問題和隨之而來的“語言”問題，即引導學生認識分子水平上的轉(zhuǎn)錄和翻譯的神奇過程。教師要特別注意抓住教學主干，化難為易，變抽象為具體，增加學生的感性認識。教學中，教師要積極調(diào)動學生已有的知識儲備和能力，結(jié)合直觀形象的示意圖，利用模型模擬、視頻動畫等來輔助教學，以體現(xiàn)生物教學生動鮮活的特點，以此降低知識接受的難度。另外，教師還要注重對知識進行回顧、比較和總結(jié)，以促進學習目標的達成。

4 思考情境設(shè)置，推進教學進程

德國一位學者有過一句精辟的比喻：將15 g鹽放在你的面前，無論如何你難以下咽。但當將15 g鹽放入一碗美味可口的湯中，你早就在享用佳肴時，將15 g鹽全部吸收了。情境之于知識，猶如湯之于鹽。鹽需溶入湯中，才能被吸收;知識需要溶入情境之中，才能顯示出活力和美感。

創(chuàng)設(shè)情境既要為學生的學習提供認知停靠點，又要激發(fā)學生的學習心向。這是情境的兩大功能，也是促進學生有意義學習的兩個先決條件。

筆者在本節(jié)課的學習中設(shè)置了如下情境，以此推動了教學過程的進行。

情境1：DNA分子直徑是2 nm;核糖體大體是圓形顆粒，直徑約23 nm;細胞核的核孔只有0.9 nm。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因如何指導蛋白質(zhì)的合成（空間距離能否跨越）？

② 引出知識點：核中DNA不能穿過核膜，核糖體也不能進入細胞核。

情境2：1955年，布拉舍用洋蔥根尖和變形蟲為材料進行實驗：

① 用核糖核酸酶（RNA酶）分解細胞中的核糖核酸（RNA），蛋白質(zhì)的合成就停止。

② 如果再加入從酵母中抽提的RNA，蛋白質(zhì)的合成就有一定程度的恢復。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因指導蛋白質(zhì)合成需要幫忙的嗎？

② 引出知識點：說明蛋白質(zhì)合成與RNA有關(guān)。

情境3：呈現(xiàn)1955年拉斯特變形蟲實驗的流程圖。

作用：① 引導學生思考：核中DNA上的基因指導蛋白質(zhì)合成的“幫忙者”從哪來？為什么它能充當信使？作為DNA的信使的理由是什么？

② 引出知識點：“幫忙者”先出現(xiàn)在細胞核，隨后出現(xiàn)在細胞質(zhì)中。

情境4：以圖文方式呈現(xiàn)DNA、RNA的中文名稱、基本單位、所包含的堿基種類和結(jié)構(gòu)特征。

作用：① 引導學生思考：DNA與RNA的結(jié)構(gòu)有什么相同點，有什么不同點？

② 引出知識點：RNA分子小且是單鏈，更重要的是與DNA結(jié)構(gòu)相匹配。

情境5：給出資料：

1963年馬默和杜提采用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8（SP8的DNA兩條鏈堿基組成很不平均，其中一條鏈富含嘌呤，另一條富含嘧啶，選用SP8做實驗，因為它的全部基因都是同一條DNA鏈中轉(zhuǎn)錄而來）為材料進行實驗。噬菌體的DNA分子的兩條鏈在加熱后可用密度梯度離心分開。實驗者在SP8侵染后，從枯草桿菌中分離出RNA，分別與DNA的兩條鏈混合并緩慢冷卻。他們發(fā)現(xiàn)SP8侵染后形成的RNA只跟其中一條DNA鏈形成DNA—RNA的雜合分子。

作用：① 引導學生思考：在哪種物質(zhì)的指導下，細胞合成RNA？

② 引出知識點：RNA是在DNA的一條鏈指導下合成的。endprint

情境6：視頻動畫展示真核生物RNA的合成過程。

作用：① 引導學生思考：真核生物的RNA在哪里合成？合成RNA的過程是什么？

② 引出知識點：在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成了一定堿基序列的RNA。RNA從核孔穿過，到細胞質(zhì)中。也就是說核中DNA上的基因的堿基排列順序決定了RNA上堿基排列順序，好似遺傳信息傳給了RNA，像磁帶翻錄一樣，故此得名——轉(zhuǎn)錄，形成的RNA就叫信使RNA（mRNA）。

情境7：呈現(xiàn)資料：

DNA分子中存在4種核苷酸，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。

1954年物理學家伽莫夫做出數(shù)學推理。如果一個核苷酸為一個氨基酸編碼，只能決定4種氨基酸;如果兩個核苷酸為一個氨基酸編碼，只能決定42=16種氨基酸……

T4噬菌體上的一個基因經(jīng)過處理，使DNA上插入或脫落單個堿基，無論是堿基數(shù)目增加或者減少都可以引起DNA上堿基序列的改變。

克里克小組發(fā)現(xiàn)加入或減少1個和2個堿基的噬菌體，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個堿基時，卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。

作用：① 引導學生思考：mRNA上的堿基排列順序與蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序的又有什么蹊蹺事呢？即兩者的對應(yīng)關(guān)系是什么？

② 引出知識點：3個堿基編碼一個氨基酸;mRNA上每三個相鄰的堿基叫做密碼子。

情境8：展示馬太和尼倫伯格的實驗設(shè)計。

作用：① 引導學生思考：怎么知道哪三個堿基決定哪種氨基酸呢？

② 引出知識點：密碼子破譯的過程;61個密碼子對應(yīng)20種氨基酸;密碼子表的秘密。

情境9：視頻動畫展示tRNA的結(jié)構(gòu)及其功能。

作用：① 引導學生思考：誰能識別mRNA上的密碼子？蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序是如何決定的？

② 引出知識點：遺傳信息的翻譯過程，并與轉(zhuǎn)錄過程作對比;回顧DNA是指導蛋白質(zhì)合成的全過程。

5 思考教學反饋，關(guān)注概念評價

教師在備課時，要收集學生理解概念的證據(jù)。學生如果能利用概念完成一個任務(wù)就可以證明學生理解了。

可針對本節(jié)內(nèi)容遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，設(shè)計任務(wù)——利用模型模擬反應(yīng)過程，以此檢查學生對概念的理解情況。

如第1課時：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄。

教師給出一段DNA片段、一些核苷酸、酶、ATP等，由學生自己模擬完成轉(zhuǎn)錄過程。

這些都設(shè)置成紙質(zhì)的，轉(zhuǎn)錄時學生可將這段DNA片段（即基因）從中間“撕開”，相當于RNA聚合酶的作用。然后以DNA的一條鏈作為模板，按照堿基互補配對原則將游離的核糖核苷酸（注意：A與U配對，而不是T）與DNA這條鏈堿基互補，并以氫鍵相連，不斷連成一條RNA鏈就是mRNA，再將合成的mRNA從DNA鏈上“釋放”，而后把事先放好的另一條鏈拿出將DNA雙鏈恢復。

在這個模擬過程中，教師可以檢測：學生使用的“原料”對不對、堿基互補配對原則運用正確與否、是否在酶的作用下先“解旋”了、合成mRNA后是否“離開”DNA、DNA雙鏈是否得以恢復。endprint