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基于核心素养的复习课概念整合教学设计

作者:未知

  摘要 以“核酸和蛋白质在细胞内的功能分工和相互关系”专题复习为例,深入挖掘教学内容,基于生物学学科素养,探讨复习课如何进行概念整合。
  关键词 核心素养 核酸和蛋白质 概念整合
  中图分类号G633.91 文献标志码B
  1教学内容分析
  蛋白质、核酸是细胞内重要的生命大分子,“核酸和蛋白质在细胞内的功能分工和相互关系”专题包含蛋白质、核酸的结构与功能、遗传信息的转录和翻译、分泌蛋白的合成和运输等多个重要概念。在生物学学科核心素养的指导下,教师引导学生分别从分子和细胞水平理解这些重要概念,并将这些重要概念进行整合,帮助学生建立核心概念。
  2教学目标
  ①能用“结构与功能观”和“进化与适应观”认识蛋白质、核酸的结构和功能;
  ②能够运用物理模型认识转录与翻译的过程,能够运用归纳与概括、演绎与推理探讨分泌蛋白的合成和运输途径,培养用事实、实证、逻辑、推理、论证进行思维的能力;
  ③能针对特定的生物学现象进行实验设计;
  ④能够基于生物学认识,尝试解决生产生活中的生物学问题。
  3教学过程
  3.1创设情境,用“结构与功能观”和“进化与适应观”认识蛋白质、核酸的结构和功能
  教师向学生简单介绍“RNA世界假说”。“RNA世界假说”认为:生命起源的早期阶段存在一个完全由RNA分子组成的系统,系统的信息由RNA进行储存,一部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的传递及自我復制,即早期的RNA同时拥有遗传信息的储存功能和催化能力,在以后的亿万年进化过程中,其携带遗传信息的功能逐渐由DNA分子代替,而催化能力由蛋白质取代。
  教师要求学生结合“RNA世界假说”,思考以下问题:
  ①分别从“结构与功能观”和“进化与适应观”角度,回答RNA为什么适合作DNA的信使?
  ②和RNA相比,DNA为什么更适于储存遗传信息?DNA是如何储存遗传信息的?简要概述DNA又是如何复制遗传信息的?
  ③和RNA相比,蛋白质为什么更适于具有多种催化能力?
  ④RNA只能作DNA的信使吗?RNA还有哪些功能?你知道哪些生物学现象可以支持“RNA世界假说”?
  ⑤请你设计实验证明在DNA与蛋白质之间传递信息的是RNA(要求:简要写出实验思路或实验方法)。
  设计意图:这样展开复习,学生不仅能充分认识到蛋白质、核酸的结构与功能的适应关系,还能认识到生物大分子的结构与功能是进化的产物。学生在认识“生命是什么”的同时,还能回答“生命为什么”,有利于建立生命观念。问题⑤还有利于培养学生的知识迁移能力,使学生体会技术方法在提供证据中的重要作用,学会在逻辑与证据之间建立联系,培养学生的实证思想,发展科学思维。
  3.2动态模型的还原,从分子水平建立转录和翻译概念
  图1表示真核细胞内两类物质的合成过程,图lA中甲、乙代表RNA聚合酶,a、b代表RNA,图lB中a、b、c代表核糖体,请学生结合图1,回答问题⑥~⑩:
  ⑥图1分别表示细胞内的哪个生理过程?
  ⑦结合图1A,概述DNA的遗传信息如何传递给RNA;结合图1B,概述mRNA如何指导蛋白质合成。
  ⑧推测图1中碱基的配对方式可能有哪些类型?
  ⑨请在图1A中标出甲、乙的移动方向,说明ab的合成方向,并思考a、b合成方向相反的原因。
  ⑩指出图1B哪个核糖体最早与mRNA结合,并标出核糖体的移动方向。
  11.结合图1思考,若在体外模拟物质a、b和多肽链的合成,需要分别满足哪些条件?并请你设计实验加以证明(要求简要写出实验思路)。
  12.四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长,它们有的能干扰细菌核糖体的形成,有的能阻止tRNA和mRNA结合,请你简单说明这些抗生素可用于疾病治疗的机理。
  设计意图:转录与翻译是一个难点,学生往往停留在对知识的零碎记忆和不完整的理解水平。复习课上,教师通过归类和对比的学习方法,引导学生分析静态模型,还原分子水平的转录与翻译的动态过程,不仅让学生认识到转录和翻译是一个动态、连续、多层次相互协调配合的过程,体会生命活动的复杂性,还提高了学生知识的概括化水平。而概括化水平的高低则直接决定着学生迁移知识的能力。
  3.3运用归纳与概括、演绎与推理,从细胞水平认识蛋白质翻译后的加工及转运
  图2表示真核细胞蛋白质翻译后的加工及转运途径,其中I和Ⅱ分别表示蛋白质的分泌途径和非分泌途径,a-e分别代表不同的细胞器。请学生结合图2,回答问题13~17。
  13.若经途径1分泌的物质为某激素,请简要写出研究该激素的合成和运输途径的实验方法并预期实验结果及相应的结论。
  14.思考经途径1分泌的激素,为什么要经过b和c,而不是直接从a运到细胞膜?b和c在其中分别有什么作用?
  15.分析经途径1分泌激素的过程中,实现了哪些膜结构的相互转化,不同的膜结构为什么能相互转化?
  16.由图2可知,经途径Ⅱ转运的蛋白质可定位在细胞质、细胞核及线粒体等细胞器内,请分析此类蛋白在不同场所定位的物质基础(已知此类蛋白质一般都含有特定的氨基酸信号序列)。
  17.线粒体内含有少量的DNA,有研究发现,抑制线粒体DNA的转录或者翻译,线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性,请结合图2来解释这一现象。
  设计意图:教师引导学生运用归纳与概括、演绎与推理等方法,认识“蛋白质翻译后的加工及转运途径”。一方面,教师引导学生从分子水平深入到细胞水平继续强化对转录和翻译意义的再认识,并充分体会细胞各部分结构的协调一致,有利于建立“细胞才是生物体结构与生命活动的基本单位”这一核心概念;另外,一方面也培养了学生用事实、实证、逻辑、推理、论证进行思维的能力。
  3.4在社会实践中强化对蛋白质的多样化功能的认知
  教师要求学生请结合蛋白质的功能思考问题18-19:
  18.如果要将海水淡化成含有钾、钠、钙、碘等人体必需元素的可饮用水,如何改造人工膜?
  19.设想如何提高某植物细胞液浓度,保证其能从浓度很高的外界溶液中吸收水分?
  设计意图:蛋白质是生命活动的主要承担者,学生能够基于对蛋白质多样化的功能的认识,作出理性解释和判断,解决生产生活问题,提高社会责任。
  4课后反思
  生物学是一个概念系统为主要特征的学科,复习课作为高三教学的一种重要课型,在高三课堂教学中占有重要的地位。以“生命大分子在细胞内的功能分工和相互关系”为专题复习为例,提供了一个基于核心素养的复习课概念整合教学案例,教师设计了四个层层递进的中心问题:RNA为什么适合做DNA的信使?DNA的遗传信息如何通过RNA传递给蛋白质?蛋白质翻译后的加工及转运过程如何?蛋白质的功能是什么?这些问题将蛋白质、核酸的结构与功能、遗传信息的转录和翻译、分泌蛋白的合成和运输等重要概念进行整合,帮助建立核心概念,让学生在认知结构的完善中温故而知新,发展思考,领悟方法,提高素养。
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