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遗传密码的破译

郑州十一中  边瑞

尊敬的各位专家，各位评委,下午好，我说课的题目是《遗传密码的破译》，我将从以下五个方面来展开我的说课内容。

一、教学理念

“新课程”改革的主旋律就是“把生物课上出科学的味道”，美国一教育学家说：“告诉我，我会忘记；分析给我听，我可能会记住；让我参与，我就能理解”。依据新课程标准的基本理念核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展。我在本节课中设置了两个能使全体学生都参与的课堂活动”构建物理模型””完善实验方案”，以此来调动每位学生的积极性，沿着生物科学史，运用建构主义学习理论,渗透假说演绎的科学方法，植入实验设计的一般原则，让学生深刻领悟生物学家在研究过程中所持有的观点及解决问题的思路和方法，从而提高学生的生物学科核心素养。

二、教材分析

1.地位和作用

本节内容位于人教版高中《生物》（必修2 遗传与进化）第4章第3节，属于选学内容，但是本节含有丰富的科学史，有利于发展学生的科学思维、科学探究等生物学科核心素养。这是我选择本节课的原因之一，还有一点原因，我们一起来看，这是2019年新课标全国一卷的一道高考题，我们的考生当年的答题情况如何呢？一起来看一组数据，正答率这么低，究其原因和我们一线教师不够重视这节课有关。

要更好地完成本节课的教学，一定要把握学情。

2.学情分析

知识基础：此时学生已经学习了组成蛋白质的氨基酸种类、DNA和RNA的结构、转录与翻译等相关知识。能力基础：学生已经具有一定的观察推理，逻辑思维能力。而本节要到从分子水平上探究遗传密码的阅读方式和破译过程，内容抽象，学习起来有一定难度。

依据以上对教材的分析，结合学生已有的认知能力，我将课程标准细化解读为如下的学习目标：

【学习目标】

1.通过小组合作，构建物理模型，对遗传密码的阅读方式进行演绎推理，并结合克里克的实验，说明非重叠阅读方式成立的理由。

2.在教师的指导下，通过小组合作，完善遗传密码破译的实验方案，体验科学探究的基本思路和方法。

【重点难点】

重点：遗传密码阅读方式的发现过程；第一个遗传密码的破译过程。

难点：遗传密码阅读方式的发现过程；遗传密码的破译过程。

三．教法学法

要完成学习目标，突破重难点，一定要因材施教，我采取了如下的教法和学法。  

教法 体验式教学法、模型模拟教学法、问题驱动教学法、探究式教学法等

学法  合作学习法、比较分析法、模型构建法、自主学习法等。

四、教学过程

我的教学过程包含以下五个环节：

联系时事，导入新课->温故旧知，发现问题->演绎推理，构建模型

 ->合作探究，破译密码->标检测 ，巩固提升整个教学过程以生物科学发展史为主线，以“问题”为驱动力，以“构建物理模型”“完善实验方案”为核心任务。

1.联系时事，导入新课

2020年新年伊始，一场突如其来的战役打乱了我们每一个人正常的生活，面对未知的新冠病毒，人类一定能够攻克它，就像几十年前人类解开遗传密码的奥秘一样。今天我们一起来学习新的课程遗传密码的破译（意图：通过这样的引言及图片的播放触动学生的心灵，激发学生学习兴趣，进而引入课题，明确学习目标。）

2. 温故旧知，发现问题

由薛定谔提出“遗传密码”这一名词带领学生步入科学发展史，复习基因表达的相关知识，当提到三个碱基编码一个氨基酸时引入理论科普学家伽莫夫的观点“三联体中的碱基可能被重叠阅读”，那么伽莫夫的这一观点是否正确呢？基于现有技术人们是无法直接观察分子水平的翻译过程的，类似的不能通过直接观察证实的问题如何得出结论呢？适时举例孟德尔发现遗传定律，摩尔根发现基因在染色体上，学生自然就会想到用假说演绎的科学方法来解决这一问题，进而引导学生复习假说演绎法的一般步骤。（设计意图：这样通过温习自然的带领学生步入科学发展史的轨道，培养了学生的批判性思维，使学生利用已知的科学方法去解决新的问题，从而体验到学以致用的快乐。)

3.演绎推理， 构建模型

这个环节主要围绕假说演绎法的四个步骤展开，现在问题出现了，三联体中的碱基是重叠阅读还是非重叠阅读呢？学生据此就会作出两种假说非重叠阅读和重叠阅读，非重叠阅读就是三个碱基组成三联体依次阅读下去，重叠阅读的情况不止一种，本节课我们只探究重叠两个碱基的阅读方式。那么基于两种不同的阅读方式翻译的多肽链有什么不同呢？为了更直观的表示翻译的多肽链，我用彩色磁卡来代表不同的氨基酸，每一张彩色磁卡的右下角都标有遗传密码，至于每张磁卡代表什么氨基酸，不需要去查询密码子表，只需要按照阅读出的遗传密码序列对彩色磁卡进行排序，最终我们只需要观察磁卡的颜色排序就可区分翻译的多肽链是否相同，这样使学生更真实、更直观地体验科学家发现遗传密码的阅读方式的过程。这是我在用彩色磁卡模拟两种不同的阅读方式翻译的多肽链，在模型模拟的基础上，进而引导学生进行横向对比分析，学生很容易就会发现基于不同的阅读方式翻译的多肽链是截然不同的。（设计意图：这样通过模拟，把抽象的过程转化为直观的模型，也锻炼了学生观察对比分析的能力。）

在亲身体验了阅读方式不同翻译的多肽链不同的基础上，给出以下情况进行演绎推理，假设在某基因的T与T之间插入A,AA,AA,基于两种假说翻译的多肽链有什么不同？把基于两种假说的这六种情况分别分给六个学习小组，推理每一种情况翻译的多肽链，指导学生首先在学案上找到自己所分的任务，然后把阅读的遗传密码序列写出来，小组内成员之间进行核对，核对无误之后再按照阅读的遗传密码序列对彩色磁卡进行排序并粘贴在黑色磁条上，这样通过小组内成员合作交流共同努力就构建出了6条新肽链的模型，（展示肽链这是其中的三条肽链模型)，然后再让小组内成员观察讨论新肽链与原肽链的区别，每一组派出一名代表来展示探究结果，并说明与原肽链的区别。这是六组代表分别展示的过程，这是其中两组同学的发言。（设计意图：通过动脑、动手，让学生真正成为学习的主体，通过教师指导，学生合作交流，把抽象复杂的生命现象，转化为直观具体的模型，加深了对假说演绎这一科学方法的理解，培养了学生的动手实践与合作交流的能力，又培养了学生的科学思维与探究能力，同时还提高了语言表达能力。）

通过构建的模型引导学生纵向对比分析基于两种不同的阅读方式，哪种情况对翻译的多肽链影响最小，学生不难得出推论1和推论2，那么哪种推论正确呢？由于不能亲自去做实验验证，接下来指导学生认真阅读教材有关克里克的实验，学生通过自主阅读思考就会发现克里克的实验结果能证明推论1是成立的，进而验证假说一是正确的，从而得到结论遗传密码是非重叠阅读的。（设计意图：这样通过合作交流，自主阅读，理性思考，有效的突破本节课的第一个难点内容。) 运用假说演绎法证实了遗传密码是非重叠阅读的，那么64种遗传密码是如何破译的呢？

4.合作探究，破译密码

这个环节如果让学生直接阅读教材很容易就能看懂尼伦伯格和马太的实验，但是不利于培养学生科学思维和科学探究能力。我通过问题串层层递进，让学生逐步构建实验设计的思路，从而水到渠成的去完善实验设计方案。具体做法我抛出一系列问题：引导学生回顾翻译的过程，我们若要通过实际的翻译过程寻找遗传密码与氨基酸的对应关系，首先要选定哪一类遗传密码来破译呢？64种密码子从碱基组成种类上来看，学生自然会选择只含一种碱基的密码子来破译，接下来引导学生回顾实验设计的一般原则，那么本实验的自变量和因变量又是什么呢？我及时给出提示内容多只试管，20种氨基酸溶液，学生自然就会说出本实验的自变量和因变量，这样通过问题串层层递进学生对设计实验破译密码已经有了大致的思路，考虑到让学生直接设计实验难度过高，此时给出实验设计的框架，让学生分组讨论合作完善实验方案的时机已经成熟，接下来选一组代表来展示他们组的实验方案，全班同学自由发言对实验方案做出评价与修正。（这是对应这一环节的部分课堂实录）让我吃惊又欣慰的是学生居然提到了要用除去DNA和信使RNA的细胞裂解液，来做这个实验。（设计意图：通过学生展示以及学生之间的互评，及时把握学生的思维过程和动向，有效地突破了难点，更切合学业评价促发展的新课程理念。最后我带领学生一起分析尼伦伯格和马太的实验设计方案，抛出问题如何让这个实验更具有说服力呢？学生立马想到要设置对照实验。那么对照组如何设置呢？需要加入什么或不加什么才能证明苯丙氨酸多肽链是由多聚尿嘧啶核苷酸来指导合成的呢？学生会想到让多聚尿嘧啶核苷酸缺席。这样通过设置对照组，让实验更完美，也加深了学生对实验设计原则的理解和应用。

5. 目标检测，巩固提升

引导学生回顾本节课所学内容，进行课堂小结，那么本节课的学习目标是否已达成呢？依据教学评一致性原则选择两道有针对性的习题及时巩固提升。课堂的最后留白三到五分钟时间，让学生谈一谈学习了本节课的收获和疑问，（设计意图：无疑则为滞水，以此留给学生思考的空间，激发学生的想象力和创造力，也使学生认识到生物学的发展需要很多人的共同努力和持续探索，从而承担应有的社会责任和义务，也为学生的终身发展奠定基础。）

五．教后反思

在教学过程中每一位学生都参与到课堂的学习中，积极主动交流合作，从而提高了生物学科核心素养。自从踏上三尺讲台，教书育人的初心从未改变，我将只争朝夕，不负韶华，只为把每一节“生物课都上出科学的味道”以上是我全部的说课内容，谢谢。