第四章 基因的表达 教材分析.doc

第四章 基因的表达 教材分析教材第2章和第3章的内容，分别聚焦在“基因在哪里”和“基因是什么”的问题上，接下来研究“基因是如何起作用的”，即基因的表达问题，应该说是顺理成章之事。同第3章一样，本章要探讨的也是遗传学最基本的问题，对于学生理解生物的遗传有重要意义，也是学习后续章节不可缺少的基础。一、教学目的要求知识方面1.概述遗传信息的转录和翻译。2.举例说明基因与性状的关系。3.说出遗传密码的破译过程（选学）。情感态度与价值观方面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. 认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。能力方面1.运用已有的知识和经验提出假说。2. 运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系。3. 运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论。本章的核心内容是从分子水平上阐明遗传物质在生物体内是如何起作用的，即遗传信息转录和翻译的过程。教师在进行本章教学时，需要特别注意两个问题。一是在进行遗传信息转录和翻译过程的教学时，要注意这一过程中每一步骤及其所涉及的知识的内在联系。建议用一条主线将各方面内容贯穿起来，并充分培养学生阅读图文的能力，注意避免繁琐和冗长的讲解。二是在本章中，“思考与讨论”栏目比较丰富，利用好这些栏目，能够充分调动起学生学习的主动性，切实培养学生的能力，增加学生对教学内容理解的深度。二、教学内容的结构和特点（一）教学内容的结构（二）教学内容的特点本章包括三节：第1节基因指导蛋白质的合成；第2节基因对性状的控制；第3节遗传密码的破译（选学）。本章参考学时可用4课时，其中第1节可用2课时，第2节和第3节可分别用1课时。第1节基因指导蛋白质的合成，课程标准中与此相对应的要求是：“概述遗传信息的转录和翻译”。通过本节的学习，学生需要理解遗传信息的转录和翻译。针对转录和翻译的过程，教材可以采用两种呈现方式。一种是先讲清楚tRNA、mRNA、核糖体和遗传密码的相关知识，再在此基础上，集中讲述转录和翻译的步骤。另一种是在讲述转录和翻译的过程中，插入讲解相关知识。两种方式各有利弊。第一种方法将相关知识进行集中讲解，有灌输知识的倾向，但能够使转录和翻译过程的讲述相对集中连贯。第二种方法逐步展开知识的学习，更符合认知规律，但转录、翻译这一主干过程不可避免地会生出一些旁支。教材选用的是后一种方式，与原教材的思路基本一致，不同之处主要体现在以下几方面。第一，以问题为主线，贯穿转录和翻译的过程。在遗传信息的转录部分，以“为什么RNA适于作DNA的信使呢？”和“DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？”两个问题串连起来；在遗传信息的翻译部分，以“碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？”和“游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的生产线上的呢？”两个问题串连起来。原教材也有类似的问句，但是并没有将问句独立成段。以四个独立成段的问句统领全文，有利于启发学生逐步深入地思考，同时能够突出转录翻译的主干过程，保证主线清晰。第二，三种RNA和遗传密码的介绍相对整合。教材首先总体介绍了RNA的化学组成及其特点，细胞中三种主要的RNA及其功能，然后再在转录和翻译的过程中详细展开。对于遗传密码的介绍，教材从遗传密码破译的第一步，即从理论上推测多少个碱基编码一个氨基酸入手，启发学生思考碱基与氨基酸对应关系的问题，并指出这只是整个破译过程的起始，为第3节做好铺垫。第三，注意从细胞水平与分子水平两个层面引导学生认识转录和翻译的过程。在本节开头，教材首先从细胞水平引导学生思考位于细胞核中的DNA是如何指导细胞质中蛋白质合成的，然后再将学生引导到分子水平的学习。在从分子水平认识蛋白质的合成后，教材又回归到细胞水平，在结尾处写道：“肽链合成后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。”第四，转录和翻译过程的讲解图文并重。图解力求直观形象地体现每个步骤，并与文字描述一一对应，便于学生的阅读和自学。第2节基因对性状的控制包括“中心法则的提出及其发展”和“基因、蛋白质与性状的关系”两部分内容。虽然课程标准没有对中心法则提出具体的学习要求，但考虑到中心法则是生物学的核心规律，教材仍然选择了这部分内容。“基因、蛋白质与性状的关系”对应于课程标准的要求“举例说明基因与性状的关系”。“中心法则的提出及其发展”首先介绍了1957年，克里克提出的中心法则的内容，然后安排了一则“资料分析”，意图是让学生根据提供的实验证据，分析最初的中心法则的不足，并做出适当的修改。这样的组织方式不仅能锻炼学生根据实验证据得出结论的能力，而且能使学生认识到科学是一个逐步完善的过程，科学发展是永无止境的。“基因、蛋白质与性状的关系”是对三者关系的总结。在初中生物课以及本册书前三章的学习中，阐述的都是基因控制性状；在分子与细胞模块中也阐述了蛋白质与性状的关系；但是，教材中还没有将基因、蛋白质与性状这三者的关系综合起来整体考虑。因此，教材在此处着重用实例说明三者的关系。第一个实例是关于豌豆一对相对性状形成原因的分析，将它放在第一位，是因为它与第1章遥相呼应。在经典遗传学中，孟德尔预言了遗传因子控制性状，当认识深入到分子水平时，孟德尔当年观察到的现象又该作何解释呢？通过在不同时期，对同一个问题不同水平上的解释，学生可以切实感受到科学前进的步伐。第3节遗传密码的破译是选学内容，也是原教材没有的。选择这部分内容主要是出于以下几方面的考虑。第一，遗传密码的破译这一事件本身在生物学史上占有重要的地位。第二，这一事件具有很高的科学教育价值，体现了科学理论和科学实验在科学研究中的重要作用，为学生学习探究方法提供了难得的范例。第三，符合课程标准的基本精神。课程标准要求“总结人类对遗传物质的探索过程”，遗传密码的破译正属于对遗传物质的探索。承接第1节介绍的理论推导，本节进一步探讨遗传密码的阅读方式，然后介绍克里克的实验，体现了科学思维的严谨和科学讲求实证的特点。虽然克里克的实验本身相当复杂，但教材通过英文句子的类比，让学生能够理解实验的设计思路与研究方法。“遗传密码对应规则的发现”反映了不同的研究思路，即利用生物化学的手段，建立蛋白质体外合成系统。学习蛋白质的合成后，了解蛋白质的体外合成系统相对容易。这是因为体外合成系统实质是对体内反应的模仿。选择这两个实验，旨在让学生认识同一问题有不同的研究思路，新思路和新方法能带来突破性的进展。从生物学史的发展看，尼伦伯格等的发现只是破解遗传密码对应规则的第一步，此后科学家又做了不少改进。但教材编写科学史的目的是使学生领悟科学研究方法，而不是要学生了解每一个技术细节，因此教材没有进一步介绍后续实验。三、与学生经验的联系学生通过报刊、杂志、电影、广播等多种传播媒体的介绍以及初中生物课的学习，已经初步形成了有关DNA、基因、染色体和蛋白质的基本概念，对基因是什么以及基因能够决定生物体性状有了一定的科学认识。但是，学生并不知道基因究竟是如何起作用的。本章第1节就是在此基础上，针对这一问题展开的。通过初中生物课的学习，学生已经理解了基因控制性状；通过分子与细胞的学习，学生已经认识到蛋白质是生命活动的主要执行者。但是，学生