“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一節(jié)的備課思考

白建秀

摘 要 敘述了在進(jìn)行人教版必修2第4章第1節(jié)“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”的備課時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)思考重要概念、核心問(wèn)題、學(xué)生學(xué)情、情景設(shè)置、教學(xué)反饋等方面，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。并以此說(shuō)明備課是教學(xué)的前提和基礎(chǔ)，認(rèn)真思考是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。

關(guān)鍵詞 備課思考 遺傳信息 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

“基因指導(dǎo)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(gè)課時(shí)完成。本節(jié)主要講述了細(xì)胞中遺傳信息由DNA、RNA、蛋白質(zhì)的傳遞過(guò)程，課程標(biāo)準(zhǔn)中與此相對(duì)應(yīng)的要求是“概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯”。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。教學(xué)時(shí)，教師要注意從細(xì)胞水平與分子水平兩個(gè)層面，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。

本節(jié)內(nèi)容的知識(shí)不僅抽象復(fù)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(wèn)題、學(xué)生學(xué)情、情境設(shè)置、教學(xué)反饋尤為重要。教師要設(shè)計(jì)一條清晰的主線，統(tǒng)領(lǐng)所有的教學(xué)內(nèi)容，把握好主干知識(shí)和側(cè)枝內(nèi)容的教學(xué)要求。此外，在教學(xué)策略上、教學(xué)方法上以及教學(xué)過(guò)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(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。

1 思考重要概念，確立教學(xué)目標(biāo)

本節(jié)的重要概念是：真核生物中，細(xì)胞核中DNA上的遺傳信息指導(dǎo)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(wèn)題，理清教學(xué)主線

一節(jié)好課的重要標(biāo)準(zhǔn)之一就是教學(xué)主線清晰，即有核心問(wèn)題作為課堂的組織者。

本單元的核心問(wèn)題是：細(xì)胞核中DNA上的基因如何指導(dǎo)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(xué)生學(xué)情，知起點(diǎn)謀策略

學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)中，學(xué)生也已經(jīng)明白蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，但是對(duì)“基因─蛋白質(zhì)─生物性狀”這三者關(guān)系并沒(méi)有形成整體認(rèn)識(shí)，也并不知道基因是如何控制蛋白質(zhì)合成的。不過(guò)高二學(xué)生已具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和分析問(wèn)題的能力。

故教師首先要讓學(xué)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)它是有空間距離的。然后，教師再根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，穿針引線地引導(dǎo)學(xué)生巧妙解決“距離”問(wèn)題和隨之而來(lái)的“語(yǔ)言”問(wèn)題，即引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)分子水平上的轉(zhuǎn)錄和翻譯的神奇過(guò)程。教師要特別注意抓住教學(xué)主干，化難為易，變抽象為具體，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。教學(xué)中，教師要積極調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備和能力，結(jié)合直觀形象的示意圖，利用模型模擬、視頻動(dòng)畫等來(lái)輔助教學(xué)，以體現(xiàn)生物教學(xué)生動(dòng)鮮活的特點(diǎn)，以此降低知識(shí)接受的難度。另外，教師還要注重對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧、比較和總結(jié)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。

4 思考情境設(shè)置，推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程

德國(guó)一位學(xué)者有過(guò)一句精辟的比喻：將15 g鹽放在你的面前，無(wú)論如何你難以下咽。但當(dāng)將15 g鹽放入一碗美味可口的湯中，你早就在享用佳肴時(shí)，將15 g鹽全部吸收了。情境之于知識(shí)，猶如湯之于鹽。鹽需溶入湯中，才能被吸收;知識(shí)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(xué)生的學(xué)習(xí)提供認(rèn)知?？奎c(diǎn)，又要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)心向。這是情境的兩大功能，也是促進(jìn)學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的兩個(gè)先決條件。

筆者在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中設(shè)置了如下情境，以此推動(dòng)了教學(xué)過(guò)程的進(jìn)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(xì)胞核的核孔只有0.9 nm。

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

② 引出知識(shí)點(diǎn)：核中DNA不能穿過(guò)核膜，核糖體也不能進(jìn)入細(xì)胞核。

情境2：1955年，布拉舍用洋蔥根尖和變形蟲為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

① 用核糖核酸酶（RNA酶）分解細(xì)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(fù)。

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

② 引出知識(shí)點(diǎn)：說(shuō)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(shí)驗(yàn)的流程圖。

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

② 引出知識(shí)點(diǎn)：“幫忙者”先出現(xiàn)在細(xì)胞核，隨后出現(xiàn)在細(xì)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(dǎo)學(xué)生思考：DNA與RNA的結(jié)構(gòu)有什么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？

② 引出知識(shí)點(diǎn)：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(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗娜炕蚨际峭粭lDNA鏈中轉(zhuǎn)錄而來(lái)）為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(kāi)。實(shí)驗(yàn)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(dǎo)學(xué)生思考：在哪種物質(zhì)的指導(dǎo)下，細(xì)胞合成RNA？

② 引出知識(shí)點(diǎn)：RNA是在DNA的一條鏈指導(dǎo)下合成的。endprint

情境6：視頻動(dòng)畫展示真核生物RNA的合成過(guò)程。

作用：① 引導(dǎo)學(xué)生思考：真核生物的RNA在哪里合成？合成RNA的過(guò)程是什么？

② 引出知識(shí)點(diǎn)：在細(xì)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(guò)，到細(xì)胞質(zhì)中。也就是說(shuō)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(xué)家伽莫夫做出數(shù)學(xué)推理。如果一個(gè)核苷酸為一個(gè)氨基酸編碼，只能決定4種氨基酸;如果兩個(gè)核苷酸為一個(gè)氨基酸編碼，只能決定42=16種氨基酸……

T4噬菌體上的一個(gè)基因經(jīng)過(guò)處理，使DNA上插入或脫落單個(gè)堿基，無(wú)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(gè)和2個(gè)堿基的噬菌體，無(wú)法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個(gè)堿基時(shí)，卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。

作用：① 引導(dǎo)學(xué)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(duì)應(yīng)關(guān)系是什么？

② 引出知識(shí)點(diǎn)：3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸;mRNA上每三個(gè)相鄰的堿基叫做密碼子。

情境8：展示馬太和尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

作用：① 引導(dǎo)學(xué)生思考：怎么知道哪三個(gè)堿基決定哪種氨基酸呢？

② 引出知識(shí)點(diǎn)：密碼子破譯的過(guò)程;61個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)20種氨基酸;密碼子表的秘密。

情境9：視頻動(dòng)畫展示tRNA的結(jié)構(gòu)及其功能。

作用：① 引導(dǎo)學(xué)生思考：誰(shuí)能識(shí)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(shí)點(diǎn)：遺傳信息的翻譯過(guò)程，并與轉(zhuǎn)錄過(guò)程作對(duì)比;回顧DNA是指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的全過(guò)程。

5 思考教學(xué)反饋，關(guān)注概念評(píng)價(jià)

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

可針對(duì)本節(jié)內(nèi)容遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，設(shè)計(jì)任務(wù)——利用模型模擬反應(yīng)過(guò)程，以此檢查學(xué)生對(duì)概念的理解情況。

如第1課時(shí)：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(xué)生自己模擬完成轉(zhuǎn)錄過(guò)程。

這些都設(shè)置成紙質(zhì)的，轉(zhuǎn)錄時(shí)學(xué)生可將這段DNA片段（即基因）從中間“撕開(kāi)”，相當(dāng)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(bǔ)配對(duì)原則將游離的核糖核苷酸（注意：A與U配對(duì)，而不是T）與DNA這條鏈堿基互補(bǔ)，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(fù)。

在這個(gè)模擬過(guò)程中，教師可以檢測(cè)：學(xué)生使用的“原料”對(duì)不對(duì)、堿基互補(bǔ)配對(duì)原則運(yùn)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(kāi)”DNA、DNA雙鏈?zhǔn)欠竦靡曰謴?fù)。endprint