吳先亮 譚萬梅

摘要本節(jié)教學中，引導學生分析科學史資料，得出“RNA是信使物質的結論”；引導學生對比DNA和RNA的異同，明確RNA作為信使物質的結構基礎；引導學生以小組構建和展示轉錄過程的模型，發(fā)展合作探究能力；結合轉錄過程的視頻進行小結，落實重要概念。

關鍵詞 轉錄 科學史 模型構建 教學設計 高中生物學

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

生物科學史是前人對生命世界探索的智慧積淀，對它的深度學習能夠促使學生理解科學的本質，提升科學思維，感悟科學精神。本節(jié)課的教學中，筆者做了如下嘗試：以科學史資料作為支架，設置層層遞進的問題，引導學生分析科學史資料，推導并認同RNA充當信使。高中生物學課程中模型建構活動的主要價值是讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型中的思維過程，領悟模型方法，并獲得或鞏固有關生物學概念。筆者擬通過制作物理模型來再現(xiàn)難以觀察到的轉錄過程，加深學生對轉錄過程的認識和理解，并體驗具體化的模型的作用。

1教材分析及設計思路

“遺傳信息的轉錄”為人教版高中生物學教材《必修2·遺傳與進化》第四章第一節(jié)第一課時的主要內容。本節(jié)是在“組成細胞的分子”和“基因的本質”等知識的基礎上進行的，也是進一步學習“基因表達與性狀的關系”和“基因工程”等知識的重要基礎。所以，本節(jié)內容具有承上啟下的作用。遺傳信息的轉錄對于學生理解個體發(fā)育與分化有十分重要的意義，是本堂課的重點內容。RNA如何獲取遺傳信息這一問題，學生接觸少且內容抽象，為本堂課的難點內容。本教學設計擬通過引導學生分析研究RNA作為信使的科學史資料，對比DNA與RNA的異同，構建并展示轉錄過程的模型，以突破教學中重點和難點，從而在科學史分析及構建模型過程中培養(yǎng)學生科學思維和探究能力，同時弘揚科學精神。

2教學目標

①概述遺傳信息的轉錄過程，認同生命是物質、能量和信息的統(tǒng)一體。

②通過RNA是信使物質的相關資料分析、推測與實證，培養(yǎng)大膽質疑精神，發(fā)展科學思維。

③比較DNA和RAN的異同，歸納RNA作為信使的結構基礎，形成結構與功能觀。

④通過轉錄過程模型制作與展示，理解遺傳信息轉錄過程，培養(yǎng)動手操作、合作探究的能力。

3教學過程

3.1創(chuàng)設情境，探究準備

教師以“新疆棉”事件引出抗蟲棉，播放“轉基因抗蟲棉簡介”視頻，并提出問題：①導入的是基因，為什么會得到蛋白質？②什么是基因？基因在哪里？蛋白質在哪里合成？

設計意圖：教師以熱點話題刺激學生，簡介“轉基因抗蟲棉”的發(fā)展狀況，既激發(fā)學生的學習興趣，又增強了學生民族自信。學生溫習舊知，為探究基因表達中克服“距離”問題做好鋪墊。

3.2資料分析，引導探究

教師提供資料：

①1953年，沃森和克里克收到了著名的理論和天文物理學家伽莫夫來信。在信中，他提出了自己的設想——DNA本身就是蛋白質合成的直接模板。

②DNA的直徑約為2 nm，核糖體為圓形顆粒狀，直徑約為23 nm，細胞核的核孔為0.9 nm。

③1955年，比利時生物學家布拉奇特，用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗，發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細胞中的RNA，則蛋白質合成就停止；若再加入酵母菌的RNA，則又可以合成一些新的蛋白質。

④戈德斯坦等科學家用3H標記的尿嘧啶培養(yǎng)液來培養(yǎng)變形蟲，檢測發(fā)現(xiàn)具有放射性的RNA首先在細胞核中出現(xiàn)，隨后在細胞質中出現(xiàn)。

⑤生物學家布倫納等人，用噬菌體侵染大腸桿菌，發(fā)現(xiàn)有一種特異性的RNA被合成，并很快和細菌的核糖體結合，隨后合成蛋白質。

⑥1961年，施皮格爾曼等科學家用噬菌體侵染大腸桿菌，發(fā)現(xiàn)新合成的RNA只與噬菌體DNA中的一條單鏈（通過堿基互補配對）形成DNA-RNA雜交分子。

教師提出問題，引導學生思考：①如果伽莫夫的設想是正確的。那么，基因或核糖體可能會發(fā)生怎樣的位置改變？②你認為DNA能否直接作為模板指導蛋白質的合成，為什么？由此，你會做出怎樣的推測？③根據(jù)以上實驗，你能作出怎樣的推測？假如RNA就是DNA的信使物質，那么RNA在哪兒合成，RNA將遺傳信息帶到哪里？你將用什么方法驗證你的推測呢？④根據(jù)上述資料④、⑤，可以得出什么結論？⑤根據(jù)上述資料，推測RNA是怎樣合成的。⑥RNA是怎樣獲取遺傳信息的呢？

設計意圖：教師引導學生基于科學家的設想及科學數(shù)據(jù)，作出推測——DNA與蛋白質之間需要信使；鼓勵學生基于科學事實進行分析并大膽推測，培養(yǎng)學生敢于大膽質疑精神。學生根據(jù)實驗證據(jù)，說明RNA可能就是信使物質。學生分析資料，得出RNA在細胞核內合成，并可轉移至核糖體的結論。教師要鼓勵學生基于科學事實繼續(xù)作出假設，并提出證明的方法，要向科學家一樣思考和求證。學生初步認識RNA作為信使的第二個條件——能攜帶遺傳信息，并為“轉錄的過程”做好鋪墊。

3.3對比分析，有理有據(jù)

教師出示表1，引導學生完成表格，提出問題：①從分子大小分析，RNA可作為信使物質的可能原因是什么？②從分子結構相似性分析，RNA具備準確傳遞遺傳信息的可能是什么？

教師展示圖1，引導學生思考：①你能說出DNA-RNA雜交分子中，堿基互補配對規(guī)律嗎？②基因是如何儲存遺傳信息？假如圖示中DNA堿基序列代表某種遺傳信息，該遺傳信息是否具有特異性？③RNA堿基序列是否具有特異性？請說明理由。你能說出其生物學意義嗎？

設計意圖：教師引導學生對比DNA與RNA的異同，認同RNA作為信使的結構基礎，使學生理解RNA準確獲取遺傳信息的生物學意義，形成結構與功能觀。3.4模型制作，合作探究

學生閱讀教材圖4-4及相關文字，提取關鍵詞，完成轉錄過程的流程圖：→→延伸→。

教師出示材料及用具（圖2），明確制作要求；學生代表展示模型（圖3），并結合模型，描述轉錄的主要過程。

教師追問：①在模型的制作過程中，為什么要按從上往下的順序進行堿基互補配對？②如果RNA聚合酶內暴露的堿基完全配對，但轉錄并沒有完成，接下來會發(fā)生什么？你能推測RNA聚合酶的作用嗎？③轉錄會以DNA分子的一整條鏈為模板嗎？由此推測1個DNA分子轉錄是否只能得到1個RNA分子？

設計意圖：學生通過自主學習，提煉關鍵詞，初步了解轉錄的大致過程；分組合作構建并展示模型，化抽象為具體，有助于認識轉錄過程；結合模型回答問題，深化對轉錄過程的理解，有助于理解基因的選擇性表達。

3.5小結提煉，落實概念

教師播放“遺傳信息的轉錄”的視頻，引導學生小結。教師促進學生思考：轉錄過程中有哪些物質參與？是否需要能量？轉錄過程實現(xiàn)怎樣的信息傳遞？你怎么理解轉錄過程是物質、能量和信息三者的統(tǒng)一？你還能舉出其他類似的例子嗎？本節(jié)課，我們學習了DNA如何準確地將遺傳信息傳遞到RNA上，解決了基因表達的“距離”問題。下節(jié)課，我們將一起學習mRNA上的信息如何翻譯成蛋白質，解決基因表達的“語言”問題。

設計意圖：教師播放視頻，化靜為動，直觀地展示轉錄過程；并引導學生小結提煉，強化本節(jié)重要概念。教師利用問題串，引導學生認同生命是物質、能量和信息三者的統(tǒng)一。

4教學反思

本課教學中，教師簡化處理科學史的原文，利用環(huán)環(huán)相扣的問題，培養(yǎng)學生基于科學事實的推測、實證等科學的思維能力及大膽質疑的精神。學生對比RNA和DNA異同，認同RNA在結構上具有攜帶遺傳信息的功能。在教學時，教師輔助以圖片、視頻以及引導學生制作模型等教學手段，將抽象、微觀的遺傳信息轉錄過程，變得形象而可視化，深化學生對轉錄過程的理解；此外，在科學史資料的分析過程中，滲透科學態(tài)度、科學精神和人文精神。

參考文獻：

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