吴先亮 谭万梅

摘要本节教学中，引导学生分析科学史资料，得出“RNA是信使物质的结论”；引导学生对比DNA和RNA的异同，明确RNA作为信使物质的结构基础；引导学生以小组构建和展示转录过程的模型，发展合作探究能力；结合转录过程的视频进行小结，落实重要概念。

关键词 转录 科学史 模型构建 教学设计 高中生物学

中图分类号G633. 91文献标志码B

生物科学史是前人对生命世界探索的智慧积淀，对它的深度学习能够促使学生理解科学的本质，提升科学思维，感悟科学精神。本节课的教学中，笔者做了如下尝试：以科学史资料作为支架，设置层层递进的问题，引导学生分析科学史资料，推导并认同RNA充当信使。高中生物学课程中模型建构活动的主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。笔者拟通过制作物理模型来再现难以观察到的转录过程，加深学生对转录过程的认识和理解，并体验具体化的模型的作用。

1教材分析及设计思路

“遗传信息的转录”为人教版高中生物学教材《必修2·遗传与进化》第四章第一节第一课时的主要内容。本节是在“组成细胞的分子”和“基因的本质”等知识的基础上进行的，也是进一步学习“基因表达与性状的关系”和“基因工程”等知识的重要基础。所以，本节内容具有承上启下的作用。遗传信息的转录对于学生理解个体发育与分化有十分重要的意义，是本堂课的重点内容。RNA如何获取遗传信息这一问题，学生接触少且内容抽象，为本堂课的难点内容。本教学设计拟通过引导学生分析研究RNA作为信使的科学史资料，对比DNA与RNA的异同，构建并展示转录过程的模型，以突破教学中重点和难点，从而在科学史分析及构建模型过程中培养学生科学思维和探究能力，同时弘扬科学精神。

2教学目标

①概述遗传信息的轉录过程，认同生命是物质、能量和信息的统一体。

②通过RNA是信使物质的相关资料分析、推测与实证，培养大胆质疑精神，发展科学思维。

③比较DNA和RAN的异同，归纳RNA作为信使的结构基础，形成结构与功能观。

④通过转录过程模型制作与展示，理解遗传信息转录过程，培养动手操作、合作探究的能力。

3教学过程

3.1创设情境，探究准备

教师以“新疆棉”事件引出抗虫棉，播放“转基因抗虫棉简介”视频，并提出问题：①导入的是基因，为什么会得到蛋白质？②什么是基因？基因在哪里？蛋白质在哪里合成？

设计意图：教师以热点话题刺激学生，简介“转基因抗虫棉”的发展状况，既激发学生的学习兴趣，又增强了学生民族自信。学生温习旧知，为探究基因表达中克服“距离”问题做好铺垫。

3.2资料分析，引导探究

教师提供资料：

①1953年，沃森和克里克收到了著名的理论和天文物理学家伽莫夫来信。在信中，他提出了自己的设想——DNA本身就是蛋白质合成的直接模板。

②DNA的直径约为2 nm，核糖体为圆形颗粒状，直径约为23 nm，细胞核的核孔为0.9 nm。

③1955年，比利时生物学家布拉奇特，用洋葱根尖和变形虫进行实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止；若再加入酵母菌的RNA，则又可以合成一些新的蛋白质。

④戈德斯坦等科学家用3H标记的尿嘧啶培养液来培养变形虫，检测发现具有放射性的RNA首先在细胞核中出现，随后在细胞质中出现。

⑤生物学家布伦纳等人，用噬菌体侵染大肠杆菌，发现有一种特异性的RNA被合成，并很快和细菌的核糖体结合，随后合成蛋白质。

⑥1961年，施皮格尔曼等科学家用噬菌体侵染大肠杆菌，发现新合成的RNA只与噬菌体DNA中的一条单链（通过碱基互补配对）形成DNA-RNA杂交分子。

教师提出问题，引导学生思考：①如果伽莫夫的设想是正确的。那么，基因或核糖体可能会发生怎样的位置改变？②你认为DNA能否直接作为模板指导蛋白质的合成，为什么？由此，你会做出怎样的推测？③根据以上实验，你能作出怎样的推测？假如RNA就是DNA的信使物质，那么RNA在哪儿合成，RNA将遗传信息带到哪里？你将用什么方法验证你的推测呢？④根据上述资料④、⑤，可以得出什么结论？⑤根据上述资料，推测RNA是怎样合成的。⑥RNA是怎样获取遗传信息的呢？

设计意图：教师引导学生基于科学家的设想及科学数据，作出推测——DNA与蛋白质之间需要信使；鼓励学生基于科学事实进行分析并大胆推测，培养学生敢于大胆质疑精神。学生根据实验证据，说明RNA可能就是信使物质。学生分析资料，得出RNA在细胞核内合成，并可转移至核糖体的结论。教师要鼓励学生基于科学事实继续作出假设，并提出证明的方法，要向科学家一样思考和求证。学生初步认识RNA作为信使的第二个条件——能携带遗传信息，并为“转录的过程”做好铺垫。

3.3对比分析，有理有据

教师出示表1，引导学生完成表格，提出问题：①从分子大小分析，RNA可作为信使物质的可能原因是什么？②从分子结构相似性分析，RNA具备准确传递遗传信息的可能是什么？

教师展示图1，引导学生思考：①你能说出DNA-RNA杂交分子中，碱基互补配对规律吗？②基因是如何储存遗传信息？假如图示中DNA碱基序列代表某种遗传信息，该遗传信息是否具有特异性？③RNA碱基序列是否具有特异性？请说明理由。你能说出其生物学意义吗？

设计意图：教师引导学生对比DNA与RNA的异同，认同RNA作为信使的结构基础，使学生理解RNA准确获取遗传信息的生物学意义，形成结构与功能观。3.4模型制作，合作探究

学生阅读教材图4-4及相关文字，提取关键词，完成转录过程的流程图：→→延伸→。

教师出示材料及用具（图2），明确制作要求；学生代表展示模型（图3），并结合模型，描述转录的主要过程。

教师追问：①在模型的制作过程中，为什么要按从上往下的顺序进行碱基互补配对？②如果RNA聚合酶内暴露的碱基完全配对，但轉录并没有完成，接下来会发生什么？你能推测RNA聚合酶的作用吗？③转录会以DNA分子的一整条链为模板吗？由此推测1个DNA分子转录是否只能得到1个RNA分子？

设计意图：学生通过自主学习，提炼关键词，初步了解转录的大致过程；分组合作构建并展示模型，化抽象为具体，有助于认识转录过程；结合模型回答问题，深化对转录过程的理解，有助于理解基因的选择性表达。

3.5小结提炼，落实概念

教师播放“遗传信息的转录”的视频，引导学生小结。教师促进学生思考：转录过程中有哪些物质参与？是否需要能量？转录过程实现怎样的信息传递？你怎么理解转录过程是物质、能量和信息三者的统一？你还能举出其他类似的例子吗？本节课，我们学习了DNA如何准确地将遗传信息传递到RNA上，解决了基因表达的“距离”问题。下节课，我们将一起学习mRNA上的信息如何翻译成蛋白质，解决基因表达的“语言”问题。

设计意图：教师播放视频，化静为动，直观地展示转录过程；并引导学生小结提炼，强化本节重要概念。教师利用问题串，引导学生认同生命是物质、能量和信息三者的统一。

4教学反思

本课教学中，教师简化处理科学史的原文，利用环环相扣的问题，培养学生基于科学事实的推测、实证等科学的思维能力及大胆质疑的精神。学生对比RNA和DNA异同，认同RNA在结构上具有携带遗传信息的功能。在教学时，教师辅助以图片、视频以及引导学生制作模型等教学手段，将抽象、微观的遗传信息转录过程，变得形象而可视化，深化学生对转录过程的理解；此外，在科学史资料的分析过程中，渗透科学态度、科学精神和人文精神。

参考文献：

[1]谭永平.高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构[J].生物学教学，2009，34（1）：10-12.

[2]白建秀.“基因指导蛋白质的合成”一节的备课思考[J].中学生物学，2014，30（6）：30-32.

[3]姚亭秀，赵越.“基因指导蛋白质的合成”（第一课时）的教学设计[J].生物学教学，2016，41（6）：40-41.

[4]付尊英，刘广发.普通高中教科书·生物学·必修2·遗传与进化[M].北京：北京师范大学出版社，2019：24.