-基因指导蛋白质的合成-第1课时-的教学设计

2012年第47卷第2期生物学通报231教学内容本节课是人教版必修2第4章“基因的表达”的第1节内容。集中讲述的是基因指导蛋白质合成的内容。课程标准中与本节教学相对应的要求是:概述遗传信息的转录。“概述”是理解水平的要求,即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系,能够与已有的知识建立联系,进行解释、推断、区分和扩展等。要达到理解层次的目标,需要引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题。2学情分析1通过前几章的学习,学生已经知道DNA是主要的遗传物质,DNA上携带遗传信息;基因是有遗传效应的DNA片段,基因决定性状等知识。利用这些基础知识,学生将要继续学习基因是如何通过指导蛋白质的合成来控制性状的,即基因的表达。2学生已经了解了分子遗传学研究的一些常用实验方法,如同位素标记法、密度梯度离心法、核酸分子杂交技术等等。3本班级为理科实验班,是一个“英才群体”。学生思维活跃,理解力强;学科基础知识较好,逻辑推理能力较强;能够通过观察、分析后作出科学判断,进而总结获得正确的结论。3教学目标的确定依据课程标准的要求,在实施中体现出用“教材来教”而不是“教教材”。基于对教材内容的分析,针对本班学生的特点,对教材内容进行重新编排和整合,增加“探究科学家发现转录过程”3个实验,供学生观察、讨论、分析,自己推导出正确结论。基于这些考虑,把知识目标确定为概述遗传信息的转录过程;说明基因和遗传信息的关系。情感、态度与价值观目标确定为:体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美;参与讨论与交流,学会合作;认同人类探索基因表达奥秘的过程仍未终结。把方法目标确定为:分析经典实验,得出结论;运用类比和对比的方法进行学习,抓住关键、掌握本质;运用已有的知识和经验提出问题。4教学过程本节课在教学设计中,充分考虑引领学生追随科学家的脚步,探究遗传信息转录的过程,犹如经历了科学家孜孜以求的探索过程。在探究过程中,教师通过问题串的设定引发学生思考;在分析实验结果、得出实验结论的过程中,让学生深刻感受到科学态度、创新思维、科学方法对获得科学结论,取得重大成就是多么重要,并从中让思维得到启迪。在讲解转录的过程中,针对学生基础好、能力强的特点,教师让学生通过阅读教材获相关信息,在由师生共同总结来理解转录的过程,最后要求学生独立用自己的语言来概述转录的过程,很好地落实了知识目标,体现了在教学中把握基础的特点。最后,教师提出问题,“如果你是一名从事转录研究的分子遗传学家,还有哪些问题需要继续探究?”学生通过自己的思考,提出了一些问题,即认同人类探索基因表达奥秘的过程仍未终结,又提高了运用已有知识和经验提出问题的能力。具体教学过程如下:环节1:利用“阿凡达”照片,引入课题。讨论分析:生物的形态特征和生理特征叫什么?性状的承担者和体现者是什么?性状是由什么决定的?基因是如何控制性状的?板书基因指导蛋白质的合成。环节2:分析“伽莫夫设想”,指出RNA的存在和作用。一天,沃森和克里克收到了一封来自一个名叫伽莫夫的物理学家的信。在信中,他表示他对DNA如何控制蛋白质的合成非常感兴趣,并且还提出了自己的设想。他认为:DNA结构本身就是蛋白质合成的直接模板。“基因指导蛋白质的合成”(第1课时的教学设计吴波(东北师范大学附中高中吉林长春中国图书分类号:G633.91文献标识码:C24生物学通报2012年第47卷第2期讨论分析:DNA能直接作模板指导蛋白质合成吗?结论:在DNA与蛋白质间应有一种物质作为媒介,Crick推测这种物质可能是RNA。环节3:分析Gold变形虫核移植实验,指出RNA可以作DNA和蛋白质间的媒介。1955年Laster Gold变形虫的核移植实验。A 组变形虫用放射性同位素标记的尿嘧啶核糖核苷酸来培养,发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成;B组变形虫未用放射性同位素标记的尿嘧啶核糖核苷酸来培养,变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的RNA。在适当的时候,用这2组变形虫进行核移植实验。将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫的细胞质中,将B组变形虫的细胞核移植到A组变形虫的细胞质中,分别观察培养。发现,大部分标记的RNA相继从细胞核中转移到细胞质中。多媒体模拟实验过程,学生讨论分析:用3H标记尿嘧啶的方法叫什么?3H-U可用于合成什么物质?RNA在细胞中什么部位合成?合成后可运输到哪里?如果不进行核移植实验,能否得出同样的结论呢?结论:如果RNA能携带DNA上的遗传信息来指导蛋白质的合成,就真正成为DNA和蛋白质间的媒介。板书DNARNA蛋白质。环节4:RNA的结构特点。过渡:RNA分子的结构有怎样的特点呢?讨论分析:RNA的基本组成单位是什么?核糖核苷酸和脱氧核苷酸有什么区别?RNA 与DNA的空间结构有什么不同?环节5:分析Marmur噬菌体侵染枯草杆菌实验,得出转录以DNA一条链为模板。过渡:DNA上的遗传信息是如何传递到RNA 上的呢?我们把DNA上的遗传信息传递到RNA 的过程叫做转录。转录是以DNA为模板进行的。DNA分子的复制是以几条链为模板进行的?转录是否也以DNA的2条链为模板进行的呢?讨论分析:转录以DNA的几条链为模板呢?环节6:分析Marmur噬菌体侵染枯草杆菌实验,得出转录以基因为基本单位。1958年,Marmur和Duty利用DNA-RNA杂交技术,采用侵染枯草芽孢杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。实验者在SP8侵染后,从枯草杆菌中分离出RNA,分别与DNA的重链和轻链混合后并缓慢冷却。他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链结合成DNA-RNA杂合分子。过渡:转录是否以DNA分子的整条链为模板呢?板书DNA一条链RNA。模拟实验过程(提示:相同碱基数的单链DNA比单链RNA轻,学生讨论分析:在本实验中,用到了哪些生物学方法?在密度梯度离心中,质量大分子在试管的什么位置?如果DNA-RNA杂交带在双链DNA带的下方,说明什么?如果DNA-RNA杂交带在双链DNA带的上方,说明什么?总结:科学家发现转录的过程。环节7:概述转录的过程。学生任务:1学生观看动画,阅读教材中转录模式图,分析讨论:解旋时DNA链完全解开吗?需要哪些条件?碱基间配对遵循什么原则?碱基间靠什么键连接?核糖核苷酸间靠什么键连接?需要哪些条件?转录形成的RNA通过细胞核的哪一结构进入细胞质中?DNA如何变化?2请学生概述转录的过程。评价学生概述情况,并提出问题:转录形成的RNA核糖核苷酸排列顺序是随机、无序吗?RNA的核糖核苷酸排列顺序是受谁控制的?基因上的碱基对排列顺序代表什么?总结: 转录就相当于把基因上的遗传信息转2012年第47卷第2期生物学通报25移到这种RNA 上,再由这种RNA 传递到蛋白质,来实现基因指导蛋白质的合成。把这种RNA 叫做信使RNA ,它就是基因和蛋白质间的信使。一条DNA 分子可以转录成mRNA 的种类和数量。介绍转录形成的RNA 的种类。3分析转录的场所和时期。5板书设计(E-mail : 4.1基因指导蛋白质的合成时期:生长发育全过程场所:主要在细胞核过程:解旋配对连接释放条件:模板、原料、酶、能量产物:mRNADNA转录RNA 蛋白质“眼与视觉”是苏科版生物学8年级(上第15章“生命活动的调节”中第2节“人体对信息的感知”的第1部分内容,是学生在学习了“人体的神经调节”基础上展开的。生活在纷繁复杂环境中的人体在神经系统以及激素的调节下,对体内外各种刺激作出反射等活动。在这样的过程中,眼是捕获外界信息和形成视觉的重要感觉器官。但是,眼球的结构精细复杂,角膜、虹膜、巩膜、视网膜等“膜”的名称很容易混淆,晶状体折射光线的作用、“模拟眼球成像的过程”与“探究近视的原因”中凸透镜的作用及其成像规律等内容,对还没学习光学知识的初二学生来说,又是难以理解的,但这又是让学生真正理解视觉、近视或远视形成的关键之所在。光具座(见图1是本节内容中用于“模拟眼球成像的过程”及“探究近视的原因”2个探究活动的重要仪器。笔者结合教学实际,对“如何在2个探究活动中用好光具座”进行了探索、改进与实践。图1光具座1定点观察,巧设“模拟眼球成像的过程”活动视觉的形成涉及多个方面,既需要眼球各结构发挥各自的功能,如角膜的通光作用、虹膜上瞳孔对光线的调节作用、晶状体的折光作用、视网膜形成物像并产生兴奋的功能等,也需要视神经对兴奋的传导作用和大脑皮质上视觉中枢的调节作用。这部分内容可以借助flash 动画进行展示分析。而其中较难理解的是晶状体的折光作用,它是如何进行的。为此,教材中特意安排了“模拟眼球成像的过程”的活动。学校的物理实验室一般都会配备多组光具座,在这部分教学中,可借来一用,让学生分组进行探究。主要过程如下:学生分组按照教材上“双凸透镜成像装置”图(见图1,用一块白纸板作屏幕,将凸透镜放在一支点燃的蜡烛和白纸板之间。调整蜡烛、透镜和白纸板三者之间的距离,直到白纸板上出现一个清晰的物像为止。学生观察后讨论分析:在白纸板上出现的物像有什么特点?对照眼球的结构分析,透镜和白纸板分别相当于眼球的什么结构?但是,在用光具座进行模拟眼球成像的具体过程中,