必修2遗传与进化《第1节基因指导蛋白质的合成》集体备课教案设计

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学生通过前面的学习，已经有一定的知识基础。知道蛋白质的合成“机器”是核糖体，DNA主要位于细胞核；基因是有遗传效应的DNA片段，基因控制生物性状等知识。利用这些知识可以设置认知冲突引导学生更好学习本课时内容。另外学生已经了解一些实验技术方法，例如放射性同位素标记法、离心法等，为拓展教材相关内容提供了前提条件。

本班大多数学生为年级理科班上层学生，在年级整体学习成绩优异，思维活跃，具有较强的联想、推理能力。同时也能够团结协作，敢于表达自我观点。因此在设计这节课时针对教材内容进行了一定的拓展，在问题探究方面也加深了一些难度。

3. 教学目标

3.1 知识方面

学生能够掌握DNA和RNA结构的异同；概述转录过程并准确理解转录实质；说出DNA复制和转录的异同。

3.2 能力方面

借助经典实验培养学生提出问题、分析推理、总结归纳等方面能力。小组讨论培养学生协作、表达、评价能力。通过对比、类比培养学生抓住事物本质的能力。

3.3 情感、态度和价值观方面

科学史的引入让学生体验科学发展里程，养成勇于探索、实事求是的科学态度。通过学习基因表达过程感受生命系统的复杂、有序、精妙与和谐。

4. 教学过程

4.1 创设情景，引入课题

投影白化病和正常人的照片，引导学生依次思考以下问题：①白化病患者和正常人性状的不同是什么原因引起？可以看出性状由什么决定？②性状是由什么体现？③基因、蛋白质、性状之间有怎样关系？引导学生进入相关课题“基因通过指导蛋白质的合成来控制性状”。

4.2 借助科学故事设置系列问题引导学生合理分析推测

名叫伽莫夫的物理学家给诺贝尔奖获得者沃森和克里克写了一封信，在信中他提出自己的设想：DNA本身就是蛋白质合成的直接模板。让学生分组讨论分析：①该设想是否正确？理由是什么？学生可以根据DNA主要存在位置和蛋白质合成位置不同，推出两者之间必然存在某种物质充当信使（媒介）来传递遗传信息。为了更好培养学生辨析能力，可以继续问学生两个问题：DNA为何不出细胞核直接指导蛋白质的合成？如果DNA不出细胞核，核糖体为何不进入细胞核在其指导下直接合成蛋白质？上面问题解决后抛出衔接问题让学生讨论：②在DNA和蛋白质之间作为信使应该具备怎样的条件？学生可以通过讨论得出结论：信使要能够储存遗传信息；能够穿过核孔；到细胞质继续参与蛋白质合成。顺势提出问题：③如果你是科学家，推测谁是信使？提供克里克的推测：RNA在DNA和蛋白质之间充当信使。进而学生可以根据教材自主学习DNA、RNA结构上相似性和不同点，最终从理论上解决为何RNA可以充当信使。

4.3 再现证明RNA是信使的经典实验，以问题驱动学生主动学习

科学上的任何推测正确与否需要实验的验证。为了让课堂更加丰满，培养学生探索精神和实事求是的态度，引入下面经典实验并提出了相关问题。

实验一：1955年比利时生物学家Brachet用洋葱根尖细胞和变形虫进行实验，发现用RNA酶降解细胞内的RNA，蛋白质合成就停止。如果把从酵母菌中提取出的RNA再加进去，细胞重新合成蛋白质。根据该实验提出问题让学生思考：①该实验说明了什么？②该实验设置的是哪种对照方式？

实验二：1955年变形虫的核移植实验。A组变形虫用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸来培养，发现有放射性标记的RNA分子首先在细胞核中合成，随后在细胞质中也发现放射性；B组变形虫用无放射性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。将这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B组中放射性逐渐由细胞核中转移到细胞质中。让学生思考回答相关问题：①该实验说明RNA的合成在细胞哪个部位？②合成后的RNA转运到哪里？③A组和B组进行核移植的目的是什么？

两则经典实验的引入不仅让学生明白科学家是如何通过实验证明RNA是DNA和蛋白质之间的信使，更重要的是让学生借助问题向科学家学习如何设计实验，如何让实验更具有说服力，使其在技能方面有所提升。

4.4 借助视频和图片演示转录过程，将抽象、微观的过程形象化、具体化

既然实验证明了RNA是信使，那DNA是如何将遗传信息传递给RNA的？这个问题的提出引出转录的概念。播放转录的3D动画视频，让学生在整体上对转录过程能够有所掌握。接着利用flsah动画和教材图4-4提出问题让学生思考讨论：①转录过程DNA是否完全解开？需要什么条件？②DNA和RAN之间如何配对，如何连接？③核糖核苷酸之间通过什么键连接形成RNA？需要什么条件？④整个转录过程，DNA结构如何变化？⑤转录的实质是什么？ 这些问题的提出让学生观察图片和视频更加具有针对性，使学生最终明白转录的实质是将DNA的碱基排列顺序转变为RNA的碱基序列，从而RNA可以携带遗传信息到细胞质继续参与蛋白质的合成。

4.5 通过DNA的复制和转录两个过程的对比，进行课堂总结

DNA复制和转录是学生学习过程中两个易混淆和出错的知识点，通过设置习题初看学生掌握情况，例如：有关真核生物DNA复制和转录过程说法不正确的是（ ）A．都需要消耗能量B．发生场所和时间都相同C．产物都携带有遗传信息D．都遵循碱基互补配对原则

随后将两个过程列表让学生对比分析总结（见下表），有利于学生改正错误、突破难点的同时自我构建知识体系。

DNA复制