遗传密码的破译 教学设计

4.3《遗传密码的破译》的教学设计

一、设计思路

科学史展现了科学家探索生物新知的过程，不同的科学家在不同时期都对某同一个问题进行反复的研究和验证，资料中涉及的一些知识背景、设计思路、技术手段与学生的认知水平存在一定的距离。在本节课中，通过还原遗传密码破译的研究场景，让学生亲历科学知识的获得过程，运用问题引导的教学模式，采用个体学习与合作学习相结合、体验探究与自主构建相结合的教学策略理解科学的本质，领悟科学方法。

二、教学分析

1．教材分析

《遗传密码的破译》是高中生物必修2第4章《基因的表达》的一节内容，是对本章第一节《基因指导蛋白质的合成》的重要补充，在教材中本来属于选学内容。该内容是理解基因突变和基因工程的理论基础，同时也蕴涵着丰富的科学史探究素材，包含了“假说-演绎”的完整案例，也体现了实验设计的许多科学方法，非常适合学生进行探究性学习活动。通过探究性学习活动，能使学生经历和体验科学探究的过程，体味科学的本质，激发其学习生物学的兴趣，培养学生的生物科学达素养，是达成三维目标之一“情感态度价值观“的难得载体。

2．学情分析

（1）学生对基因指导蛋白质合成的具体过程有了一定的知识准备，对遗传密码的特点、作用有了清楚的认识，为进一步认识和理解遗传密码的发现创造了条件。

（2）高二的学生的学习兴趣浓厚、思维较活跃。通过高中阶段生物课程的学习，具有较强的实验设计、分析能力。学生对科学探究的一般过程的理解程度，将影响其对于蛋白质体外合成实验的设计。因此在探究实验设计的过程中应加强引导，细化各步骤的问题，做好知识的铺垫。

3．教学重难点

（1）教学重点：通过遗传密码破译的过程，理解科学的本质,体会“假说-演绎”的重要作用, 体验科学探究的方法态度。

（2）教学难点：遗传密码阅读方式的实验证据，无细胞系统破译遗传密码的实验设计。

三、教学目标

1．知识与能力

（1）遗传密码的破译过程。

（2）遗传密码的特点。

2．过程与方法

（1）从数学的角度认识碱基与氨基酸的对应关系训练学生科学推理能力。

（2）通过再现科学史，培养实验设计与科学探究能力。

（3）通过总结遗传密码的特点，提高对比分析、归纳总结能力。

3．情感态度与价值观

（1）通过再现科学史，体验科学探究的方法和态度。

（2）感受科学知识发现过程的艰辛和漫长，理解科学的本质。

（3）培养敢于质疑、勇于创新的精神。

四、教学策略和手段

运用问题引导的教学模式，采用个体学习与合作学习相结合、体验探究与自主构建相结合的教学策略开展教学。

五、教学过程

结论：遗传密码

的阅读方式是

非重叠阅读

环节二

几个碱基编码

一个氨基酸

课后作业分析尼伦伯格

“微型mRNA”的背景资

料，设计实验

小组合作，设

计对照组，提

升认识

结论：用实

证验证了三

联体假说。

环节三

遗传密码的阅

读方式

资料2 镰刀

型细胞贫血

症的病因

环节一

DNA如何指导

蛋白质的合成

复习旧知识：

DNA结构特点及遗

传信息的物质基础

环节四哪几个碱基决定某一种氨基酸？

核苷酸磷酸化酶。它能在试管中催化合成

RNA，而不需要DNA作为模板。

资料4 1961年，美国两位年轻的生化学家

尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞

溶液，建立利用人工合成的RNA在试管合

成多肽链的实验系统，破译了第一个遗传密

码。

实验步骤：20支试管中均加入除去DNA和

mRNA的破碎细胞溶液（也称为无细胞系

统）、人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸

（UUU……），并分别加入一种氨基酸。

…

1 2 3 (20)

思考：

1．可能观察到什么现象，得出什么结论？

2．除了添加的氨基酸和多聚尿嘧啶核苷酸

外，无细胞系统为合成多肽链提供了哪些条

件？

3．为什么要除去破碎细胞溶液中存在的

DNA和mRNA？

4．如果是你是尼伦伯格同期的科学家，你

觉得是否要设计对照实验，如何设计？

5．破碎的细胞溶液中有氨基酸吗？如果有，

是否会影响尼伦伯格和马太设计的实验结

果？

6．通过这种方法还破译哪些遗传密码？

识，领悟实验设计

的意图：

通过问题串，明确

这是一个体外合成

多肽（模拟体内翻

译）的过程，可解

决问题1、2：添加

的氨基酸——原

料；多聚尿嘧啶核

苷酸——模板；无

细胞系统为翻译提

供了酶、核糖体、

转运RNA，合成需要

的ATP需另行添加。

◎通过问题3-5，进

一步探索实验设计

的巧妙之处：通过

除去破碎细胞溶液

中存在的DNA和

mRNA保证翻译模

板的唯一性；由于

mRNA不能用常规

办法去除，若有对

照试验，可将

mRNA的影响排

除；通过放射性同

位素标记明确原料

的来源。

通过提示，

让那个学

生了解当

时的知识

背景和已

有的技术

手段；通过

问题串，引

导学生理

解设计意

图。

体会科学

家在探索

前进的过

程中面临

困难时，如

何摸索、如

何解决，提

高实验探

究的能力。

酪氨酸

组氨酸

苯丙氨酸谷氨酸