高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成教学设计及反思

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成教学设计及反思，共4页。教案主要包含了课时安排，教材分析，学情分析，教学目标，教学重难点，教学过程，教学反思等内容，欢迎下载使用。
《基因指导蛋白质的合成》教学设计­——第一课时 DNA的转录一、课时安排 课程名称基因指导蛋白质的合成课时安排第一课时授课类型新授课课时时间45分钟 二、教材分析“基因指导蛋白质的合成”是人教版高中生物学教材(2019版)必修2第4章第1节的内容。基于第3章“基因的本质”的学习，将“基因指导蛋白质的合成”作为本章的开篇，有助于学生认识基因作用机理，同时也为学习基因表达与性状的关系、基因突变及其他变异等奠定基础。本节内容探讨的是基因表达过程中转录和翻译，以及两者内在联系和信息传递过程，凸显生命的信息观，让学生理解生命是物质、能量和信息的统一体。课本主要以图文的形式呈现RNA的结构特点、分类、DNA转录的过程等内容。承接DNA的复制，为遗传信息的翻译做铺垫，起到承上启下的作用。“基因指导蛋白质的合成”这节内容计划用两课时完成。本节课为第1课时，以遗传信息的转录设计为主干内容，使知识系统化，巩固复习DNA的复制，同时为学习翻译过程做铺垫。 三、学情分析学生已有认知中已具备DNA的基本结构和复制过程的知识，也学习过蛋白质的基本结构及其合成位置。在此基础上，教师可以通过一系列知道引导学生学习转录知识时能够将DNA和RNA进行联系，并类比DNA复制学习DNA的转录过程，通过动手实践、资料分析、视频观看等多种途径学习DNA转录的过程。 四、教学目标（１）基于科学史论证，概述DNA分子上的遗传信s息是通过RNA指导蛋白质合成的，渗透生命的信息观。（2）通过比较DNA和RNA的结构，理解RNA适于作DNA的信使的原因，形成比较、分析、归纳等科学思维方法，渗透结构和功能观。（３）通过观看模拟动画和阅读教材图文资料，概述遗传信息在转录过程中的传递规律，发展获取信息、归纳概括的科学思维，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。（４）通过动手实践、小组合作的方式一同探索DNA转录的过程，在科学探究中培育模型建模、资料分析等科学思维，锻炼小组合作、沟通交流等科学态度。 五、教学重难点教学重点：RNA的结构与分类、DNA转录的过程教学难点：RNA和DNA结构的对比、阐述DNA转录的过程 六、教学过程教师活动预设学生行为设计意图【导入】１、提供资料：20世纪90年代，我国内地主产棉区棉铃虫连年大爆发，造成重大经济损失。我国“863”计划成果研究出转基因抗虫棉，1999年我国成为继美国之后，独立研制成功抗虫棉并拥有自主知识产权的第二个国家。抗虫原理：科学家将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白，这个蛋白进入到棉铃虫幼虫食道中破坏，从而杀死棉铃虫的幼虫。２、提问：转入的是基因，得到的却是蛋白质。说明基因和蛋白质之间是怎样的关系呢？ 学生了解抗虫棉的原理和研究成果，思考基因与蛋白质之间的关系。  激发学生兴趣，引发学生思考。部分学生可能会认为基因（DNA）直接指导蛋白质的合成。教师此时不用纠正，留下悬念。待课程学习结束后再进行错误概念的修订。同时，抗虫棉的科研成果激发学生的文化自信，爱国之情。【小组讨论：蛋白质与DNA的联系，做出假设】阐述：DNA上有遗传效应片段的基因，存在于细胞核内。在细胞核外有内质网，其上有核糖体，核糖体是蛋白质合成的主场所。提问：DNA和蛋白质不在一个场所，基因如何与核糖体进行联系？做出假设：１、基因通过核孔出去与核糖体进行联系２、核糖体可能会进入细胞核中，进而去指导蛋白质合成。３、DNA分子有可能会存在某种媒介，从DNA提取到遗传信息，再通过核孔进入细胞质，进而指导蛋白质的合成。回顾蛋白质和基因的合成场所，巩固旧知识，为进一步完善认知结构打下基础。同时，通过学生的假设激发学生对问题的思考并尝试做出假设，促进学生科学思维和科学探究的能力。【资料分析，排除假设】（1）染色质分子直径约15nm（2）核糖体大体是圆形颗粒，直径约为23nm，细胞核内无核糖体（3）细胞核的核孔内径约为10nm。提问：通过资料，得出什么样的猜测？并作出你的假设。通过数据分析，排除了前2种假设。猜测是RNA作为中间的媒介。阅读科学资料，提炼关键信息并尝试进行分析、概括、推理，最终得出自己的猜想。【小组合作：RNA作为信使的证据分析】１、通过课本自学，利用表格进行DNA和RNA比较２、考虑RNA具备哪些特点可以充当起这个重任？   提问学生，并根据回答做出适当的补充。总结归纳后进一步设疑：这只是一些满足的条件，但是RNA是否是信使呢？还需要一些具体的证据。 小组讨论，得出结论：（1）可以携带遗传信息（2）遵循碱基互补配对（3）一般为单链，且比DNA短，容易通过核孔设置小组活动，通过资料分析尝试总结RNA作为信使的证据。在资料分析、合作探究中锻炼学生的团队协作、语言表达能力。通过结构和功能的认识，深入结构与功能相适应的生命观念。【科学史：证明RNA是信使】1、实验1:1955年，比利时细胞生物学家Brachet用洋葱根尖和变形虫进行实验。发现如果用RNA酶将细胞内的RNA分解，蛋白质合成就停止。从酵母菌中提取RNA加入到细胞中，细胞可重新合成蛋白质。2、实验２：1955年拉斯特(Laster)等人用变形虫进行了同位素标记相关实验。 用标记的尿嘧啶核苷酸培养液培养A组变形虫，用未标记的尿嘧啶核苷酸培养液培养B组变形虫。发现只有A组中被标记的RNA首先出现在细胞核中，其次出现在细胞质中；而B组没有现象。3、实验3:1961年，马默(Marmur)和杜提(Paul Doty)用噬菌体SP8侵染枯草芽孢杆菌，研究噬菌体侵染后产生的RNA，与噬菌体DNA、芽孢杆菌DNA的关系。他们在SP8侵染细菌后，裂解大肠杆菌，分别提取大肠杆菌的DNA、SP8噬菌体的DNA和噬菌体侵染后产生的RNA。把RNA分别与加热分开的大肠杆菌DNA单链或噬菌体DNA单链混合在一起缓慢冷却，发现新产生的RNA只与噬菌体的DNA中固定的一条单链形成DNA-RNA杂交分子，而不与大肠杆菌的DNA相杂交。教师总结： DNA可以通过自身的模板合成RNA，且RNA通过核孔从细胞核进入细胞质当中，RNA还与蛋白质的合成有关。并说明mRNA在转录过程中发挥信使功能，rRNA和tRNA将在后续学习翻译的时候进行深入学习。学生回答 蛋白质合成与RNA有关  RNA的合成场所是在细胞核中，合成后会移动到细胞质中  噬菌体的RNA是以噬菌体DNA的一条链为模板合成的。不是别人的，而是它自身。     认真听讲，记录笔记。认识到RNA是蛋白质合成的媒介。根据学生的认知能力，选择适宜、科学的史实资料。在小组合作中进一步锻炼学生的资料分析、逻辑推理、提取关键信息的能力。通过科学史，也能激发学生的阅读兴趣，在兴趣中找到正确概念，逐步修正错误概念。【小组合作：模拟RNA形成的过程】引导学生参考DNA复制的过程，尝试用乐高积木模拟RNA形成过程。用具：8种颜色的方形乐高分别代表种碱基，3种颜色的圆形乐高分别代表解旋酶、DNA连接酶、RNA聚合酶。教师根据学生情况，基于指导。 小组合作尝试模拟RNA形成的过程。 通过小组探究合作，尝试构建物理模型。锻炼学生动手实践能力，并培养学生模型构建的科学思维和科学探究能力。【视频学习：转录过程】1、 观看视频“DNA的转录”过程：RNA聚合酶解开DNA的双链，游离的核糖核苷酸结合到DNA的一条链（模板链）上，且核苷酸结合后在酶的作用下通过磷酸二酯键连接在一起（聚合过程），这个过程就叫做转录。转录后RNA要从DNA链上解脱下来，需要断开氢键。而且RNA并不会直接出细胞，在出去之前会被剪切拼接（RNA加工：真核生物在细胞核中进行）（边看视频边介绍）2、引导学生总结转录的具体过程和要点。3、教师引导学生总结转录的定义：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。（真核生物）。 1、通过视频了解DNA转录的具体内容2、学生总结模板：DNA的一条链原料：四种游离的核糖核苷酸酶：RNA聚合酶：打开氢键（解旋）、四种游离核糖核苷酸拼接在模板链（聚合）主要场所：细胞核能量：ATP原则：碱基互补配对特点：边解旋边转录方向：模板3-5通过视频，结合数字多媒体，将抽象微观的转录过程转化为具象的视频资源，帮助学生更加形象地了解DNA转录的细节过程，更好的掌握知识要点。同时，通过自己的语言组织，总结归纳出转录的具体过程和要点，培养语言表达能力，帮助学生自主构建知识学习网络，锻炼科学思维。并了解到结构与功能相适应的生命观念。【思考与总结】教师引导学生总结：转录与复制的异同１、都有能量消耗、遵循碱基互补配对、酶参与、DNA为模板、场所相同２、原料、酶引导学生进行总结与比较，培养学生科学思维。 七、教学反思本节课以资料为导向，教师不再是通过直接传授式将理论给予学生，而是通过假设、推理以及一系列资料实验证据的呈现，引导学生发现式地学习DNA转录地过程。这一过程层层递进，启迪学生的高阶思维，并在教学中以问题为导向，不断培养学生分析、评估、推理、分析、自我调整等批判性思维能力。