2024-2025學(xué)年高中生物 第四章 基因的表達 第3節(jié) 遺傳密碼的破譯教案1 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中生物第四章基因的表達第3節(jié)遺傳密碼的破譯教案1新人教版必修2科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中生物第四章基因的表達第3節(jié)遺傳密碼的破譯教案1新人教版必修2教學(xué)內(nèi)容2024-2025學(xué)年高中生物第四章基因的表達，第3節(jié)“遺傳密碼的破譯”，新人教版必修2。本節(jié)課主要內(nèi)容包括：遺傳密碼的概念與特點，密碼子的分類及功能，遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，遺傳密碼的破譯過程及科學(xué)家們的研究方法。具體教學(xué)內(nèi)容如下：

1.遺傳密碼的概念及特點；

2.三種類型的密碼子：起始密碼子、終止密碼子和無意義密碼子；

3.遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，探討密碼子的簡并性；

4.遺傳密碼破譯的歷史背景和科學(xué)家們的研究方法，如尼倫伯格和馬太的實驗；

5.舉例說明遺傳密碼在基因表達過程中的作用。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。通過學(xué)習(xí)遺傳密碼的破譯，使學(xué)生能夠：

1.形成生命觀念：理解遺傳信息的傳遞與表達是生物體生命活動的基礎(chǔ)，認(rèn)識到遺傳密碼在生物進化中的重要作用；

2.培養(yǎng)科學(xué)思維：運用歸納、演繹等方法，分析遺傳密碼的特點及其與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，提高邏輯思維和批判性思維能力；

3.科學(xué)探究：通過學(xué)習(xí)科學(xué)家們破譯遺傳密碼的過程，掌握實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和推理判斷等科學(xué)研究方法；

4.社會責(zé)任：了解遺傳密碼研究在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的重要應(yīng)用，意識到科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的推動作用，增強社會責(zé)任感和使命感。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中二年級的學(xué)生，他們在知識、能力和素質(zhì)方面具備以下特點：

1.知識層面：

-學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識，如染色體、DNA、基因等概念，為本節(jié)課學(xué)習(xí)遺傳密碼奠定了基礎(chǔ)；

-學(xué)生在數(shù)學(xué)和物理等學(xué)科中學(xué)習(xí)了相關(guān)的研究方法，如歸納、演繹等，有助于理解遺傳密碼的破譯過程；

-學(xué)生對生物科學(xué)的研究方法和實驗設(shè)計有一定了解，但具體到遺傳密碼的實驗研究，可能還需進一步引導(dǎo)。

2.能力層面：

-學(xué)生具備一定的觀察、分析和解決問題的能力，但在面對復(fù)雜的遺傳密碼問題時，可能需要教師提供更多指導(dǎo)；

-學(xué)生在批判性思維方面有待提高，對于遺傳密碼的研究過程和科學(xué)家的實驗方法，需要引導(dǎo)他們提出質(zhì)疑和思考；

-學(xué)生在團隊合作和交流表達方面有一定基礎(chǔ)，有利于課堂討論和分享。

3.素質(zhì)層面：

-學(xué)生對生物學(xué)科有濃厚的興趣，對遺傳密碼等前沿領(lǐng)域充滿好奇，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)積極性；

-學(xué)生具備一定的責(zé)任心和使命感，關(guān)注科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的貢獻，有利于培養(yǎng)社會責(zé)任感；

-學(xué)生在道德品質(zhì)和人文素養(yǎng)方面表現(xiàn)良好，能夠尊重科學(xué)家的研究成果，遵循學(xué)術(shù)道德。

4.行為習(xí)慣方面：

-學(xué)生在課堂參與度方面表現(xiàn)積極，愿意主動提問和發(fā)表觀點，有助于課堂氛圍的營造；

-學(xué)生在課后作業(yè)和復(fù)習(xí)方面存在一定程度的依賴心理，需要教師引導(dǎo)他們培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力；

-學(xué)生在團隊合作中，有時會出現(xiàn)分工不均、溝通不暢等問題，需要教師及時指導(dǎo)。

對課程學(xué)習(xí)的影響：

1.學(xué)生在知識層面的基礎(chǔ)上，能夠較快地理解遺傳密碼的概念和特點，為深入學(xué)習(xí)遺傳密碼的破譯打下基礎(chǔ)；

2.學(xué)生在能力層面上的表現(xiàn)，有助于他們在課堂中積極參與討論、思考和質(zhì)疑，提高課堂效果；

3.學(xué)生在素質(zhì)層面上的特點，有助于激發(fā)他們對遺傳密碼研究的興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神和社會責(zé)任感；

4.學(xué)生在行為習(xí)慣方面的問題，需要教師在教學(xué)過程中注意引導(dǎo)和糾正，以提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)方法與策略為了實現(xiàn)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情分析，選擇以下教學(xué)方法與策略：

1.教學(xué)方法：

（1）講授法：教師以清晰、生動的語言講解遺傳密碼的概念、特點以及破譯過程，強調(diào)重點知識，為學(xué)生提供理論基礎(chǔ)。

（2）討論法：針對遺傳密碼的破譯過程、科學(xué)家實驗方法等主題，組織學(xué)生進行小組討論，鼓勵他們提出問題、分享觀點，激發(fā)思維碰撞。

（3）案例研究法：通過分析科學(xué)家尼倫伯格和馬太的實驗案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用科學(xué)研究方法，提高解決問題的能力。

（4）項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：設(shè)計一個關(guān)于遺傳密碼破譯的探究項目，讓學(xué)生在項目中自主探究、合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維和團隊協(xié)作能力。

2.教學(xué)活動設(shè)計：

（1）角色扮演：讓學(xué)生扮演科學(xué)家，重現(xiàn)尼倫伯格和馬太的實驗過程，體驗科學(xué)研究的艱辛與樂趣，增強學(xué)習(xí)興趣。

（2）實驗：組織學(xué)生進行遺傳密碼與氨基酸對應(yīng)關(guān)系的實驗，讓他們親自動手操作，觀察實驗現(xiàn)象，提高實踐能力。

（3）游戲：設(shè)計一款關(guān)于遺傳密碼的互動游戲，讓學(xué)生在游戲中鞏固知識，提高學(xué)習(xí)效果。

（4）小組競賽：組織小組間的知識競賽，激發(fā)學(xué)生的競爭意識，培養(yǎng)團隊合作精神。

3.教學(xué)媒體和資源使用：

（1）PPT：制作精美的PPT課件，呈現(xiàn)遺傳密碼的相關(guān)知識，便于學(xué)生理解和記憶。

（2）視頻：播放科學(xué)家實驗過程的視頻，幫助學(xué)生更直觀地了解遺傳密碼的破譯過程。

（3）在線工具：利用生物學(xué)科相關(guān)在線工具，如遺傳密碼查詢器等，輔助學(xué)生進行實驗操作和數(shù)據(jù)分析。

（4）教材：引導(dǎo)學(xué)生充分利用教材資源，結(jié)合課堂講解和自學(xué)，提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

-教師活動：

-提前布置自主學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)教材中關(guān)于遺傳密碼的章節(jié)，并完成預(yù)習(xí)筆記。

-準(zhǔn)備預(yù)習(xí)檢測題，以便在課前檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

-設(shè)計并分享在線資源，如預(yù)習(xí)視頻、相關(guān)閱讀材料等。

-學(xué)生活動：

-根據(jù)教師提供的預(yù)習(xí)任務(wù)，自主閱讀教材，記錄疑問和心得。

-觀看預(yù)習(xí)視頻，了解遺傳密碼的基本概念和科學(xué)家們的研究歷程。

-完成預(yù)習(xí)檢測題，自我評估預(yù)習(xí)效果。

-采用的教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)檢測。

-教學(xué)手段：教材、預(yù)習(xí)視頻、在線閱讀材料。

-教學(xué)資源：預(yù)習(xí)檢測題、在線資源鏈接。

-作用和目的：培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生對遺傳密碼的興趣，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強化技能

-環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

-教師活動：

-通過展示科學(xué)家尼倫伯格和馬太的實驗圖片，引出遺傳密碼的破譯話題。

-使用PPT呈現(xiàn)遺傳密碼的概念和特點。

-學(xué)生活動：

-觀察實驗圖片，思考科學(xué)家是如何破譯遺傳密碼的。

-記錄PPT中的關(guān)鍵信息。

-采用的教學(xué)方法：講授法、觀察法。

-教學(xué)手段：PPT、實驗圖片。

-作用和目的：引發(fā)學(xué)生思考，為新課內(nèi)容的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

-環(huán)節(jié)二：課堂探究

-教師活動：

-組織學(xué)生進行小組討論，分析遺傳密碼的破譯過程。

-指導(dǎo)學(xué)生進行角色扮演，模擬科學(xué)家的實驗研究。

-使用視頻資料展示實驗過程，解析關(guān)鍵步驟。

-學(xué)生活動：

-參與小組討論，共同探討遺傳密碼的破譯方法。

-扮演科學(xué)家，通過角色扮演深入理解實驗設(shè)計和操作。

-觀看視頻，學(xué)習(xí)實驗的詳細(xì)步驟。

-采用的教學(xué)方法：討論法、角色扮演、視頻教學(xué)。

-教學(xué)手段：小組合作、視頻資料。

-作用和目的：加深學(xué)生對遺傳密碼破譯過程的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實驗操作能力。

-環(huán)節(jié)三：實踐操作

-教師活動：

-指導(dǎo)學(xué)生進行遺傳密碼與氨基酸對應(yīng)關(guān)系的實驗操作。

-解答學(xué)生在實驗過程中遇到的問題。

-學(xué)生活動：

-親自動手進行實驗，記錄實驗數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果。

-與小組成員合作，分析實驗數(shù)據(jù)，探討遺傳密碼的規(guī)律。

-采用的教學(xué)方法：實驗法、合作學(xué)習(xí)。

-教學(xué)手段：實驗材料、實驗指導(dǎo)手冊。

-作用和目的：鞏固理論知識，提高學(xué)生的實驗技能和數(shù)據(jù)分析能力。

3.課后拓展應(yīng)用

-教師活動：

-布置課后探究項目，要求學(xué)生設(shè)計一個關(guān)于遺傳密碼的小研究。

-提供在線資源和指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成項目。

-學(xué)生活動：

-根據(jù)教師布置的項目要求，進行自主探究和小組合作。

-利用在線工具和資源，收集資料，設(shè)計實驗方案，撰寫研究報告。

-采用的教學(xué)方法：項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)、合作學(xué)習(xí)。

-教學(xué)手段：在線資源、研究指導(dǎo)手冊。

-作用和目的：拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和團隊合作精神，實現(xiàn)知識的深度應(yīng)用。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識與技能：

-學(xué)生掌握了遺傳密碼的概念、特點，能熟練運用相關(guān)術(shù)語描述遺傳信息的傳遞與表達過程；

-學(xué)生了解了遺傳密碼的破譯過程，對科學(xué)家尼倫伯格和馬太的實驗方法及其貢獻有了深入理解；

-學(xué)生通過實驗操作，掌握了遺傳密碼與氨基酸對應(yīng)關(guān)系的研究方法，提高了實驗技能和數(shù)據(jù)分析能力；

-學(xué)生能夠運用所學(xué)知識，設(shè)計關(guān)于遺傳密碼的小研究，實現(xiàn)知識的拓展和應(yīng)用。

2.過程與方法：

-學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、小組討論、角色扮演等教學(xué)活動，提高了合作學(xué)習(xí)和解決問題的能力；

-學(xué)生在預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后拓展等環(huán)節(jié)，逐步培養(yǎng)起自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的習(xí)慣；

-學(xué)生通過觀察、實驗、分析等過程，掌握了科學(xué)思維方法，提高了批判性思維能力。

3.情感態(tài)度與價值觀：

-學(xué)生對遺傳密碼的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)生物科學(xué)的熱情；

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)科學(xué)家們的研究過程，體會到了科學(xué)研究的艱辛和樂趣，培養(yǎng)了持之以恒的探索精神；

-學(xué)生意識到遺傳密碼研究在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的重要應(yīng)用，增強了社會責(zé)任感和使命感。

具體表現(xiàn)如下：

1.知識與技能方面：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述遺傳密碼的概念、特點和分類，對密碼子的功能有清晰的認(rèn)識；

-學(xué)生熟練掌握了遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，了解密碼子的簡并性及其在生物進化中的作用；

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)科學(xué)家尼倫伯格和馬太的實驗，掌握了遺傳密碼破譯的研究方法，能夠運用這些方法解決實際問題；

-學(xué)生在課后探究項目中，設(shè)計出了具有創(chuàng)意的實驗方案，對遺傳密碼的進一步研究提出了自己的見解。

2.過程與方法方面：

-學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高了學(xué)習(xí)效率；

-學(xué)生在小組討論和角色扮演中，學(xué)會了傾聽他人意見，提高了溝通能力和團隊協(xié)作能力；

-學(xué)生在實驗操作過程中，培養(yǎng)了觀察能力和動手能力，學(xué)會了通過實驗驗證理論知識；

-學(xué)生在課后拓展中，運用所學(xué)知識解決實際問題，實現(xiàn)了知識的內(nèi)化和遷移。

3.情感態(tài)度與價值觀方面：

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)遺傳密碼的研究過程，增強了探索未知世界的勇氣和信心；

-學(xué)生在了解遺傳密碼研究的應(yīng)用價值后，激發(fā)了為社會做出貢獻的愿望；

-學(xué)生在評價科學(xué)家研究成果時，表現(xiàn)出尊重事實、客觀公正的態(tài)度，遵循學(xué)術(shù)道德。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)：

-本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了遺傳密碼的概念、特點及其破譯過程，重點理解了遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。

-通過對科學(xué)家尼倫伯格和馬太實驗的學(xué)習(xí)，我們了解了遺傳密碼破譯的方法和科學(xué)家們的研究精神。

-在實驗操作中，我們掌握了遺傳密碼與氨基酸對應(yīng)關(guān)系的探究方法，提高了實驗技能和數(shù)據(jù)分析能力。

2.當(dāng)堂檢測：

（1）選擇題：

1.以下關(guān)于遺傳密碼的說法，正確的是：

A.遺傳密碼具有唯一性

B.遺傳密碼具有簡并性

C.遺傳密碼具有方向性

D.所有生物的遺傳密碼都相同

2.下列哪種氨基酸對應(yīng)多個密碼子？

A.賴氨酸

B.苯丙氨酸

C.亮氨酸

D.色氨酸

（2）簡答題：

1.請簡要描述遺傳密碼的概念及其特點。

2.請解釋遺傳密碼的簡并性及其在生物進化中的作用。

3.請簡要介紹尼倫伯格和馬太實驗的過程及其意義。

（3）實驗題：

1.設(shè)計一個實驗，驗證遺傳密碼與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。

2.結(jié)合實驗結(jié)果，分析遺傳密碼的簡并性對生物體的影響。

3.應(yīng)用題：

1.請運用所學(xué)知識，解釋某遺傳疾病的發(fā)生原因。

2.請談?wù)勥z傳密碼研究在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用價值。

4.分析題：

1.分析以下科學(xué)家實驗過程中的關(guān)鍵步驟，指出其研究方法及優(yōu)點。

2.從科學(xué)家的研究過程中，談?wù)勀銓茖W(xué)研究的認(rèn)識。

當(dāng)堂檢測的答案和解析：

選擇題：

1.B

2.C

簡答題：

1.遺傳密碼是DNA上的三個連續(xù)堿基（即密碼子）與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系。遺傳密碼具有以下特點：簡并性、方向性、連續(xù)性、無標(biāo)點。

2.遺傳密碼的簡并性指多個密碼子對應(yīng)同一種氨基酸的現(xiàn)象。簡并性有利于生物體在基因突變時保持氨基酸不變，從而降低有害突變的風(fēng)險，對生物進化具有重要作用。

3.尼倫伯格和馬太實驗通過合成特定序列的RNA與無細(xì)胞提取液混合，觀察氨基酸與放射性標(biāo)記的對應(yīng)關(guān)系，證明了遺傳密碼的破譯方法。該實驗的意義在于驗證了遺傳密碼的對應(yīng)關(guān)系，為后續(xù)遺傳密碼的破譯奠定了基礎(chǔ)。

實驗題：

1.實驗設(shè)計：合成特定序列的RNA，分別與不同的氨基酸混合，觀察放射性標(biāo)記的氨基酸與RNA的對應(yīng)關(guān)系。

2.分析：實驗結(jié)果表明，部分氨基酸與多個密碼子對應(yīng)，說明遺傳密碼具有簡并性。簡并性有利于生物體在基因突變時保持氨基酸不變，從而降低有害突變的風(fēng)險。

應(yīng)用題：

1.解釋遺傳疾病原因：某遺傳疾病可能是由于基因突變導(dǎo)致遺傳密碼改變，進而使氨基酸序列發(fā)生改變，影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。

2.應(yīng)用價值：遺傳密碼研究在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有助于診斷和治療遺傳疾??；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，通過基因工程手段改良作物品種，提高產(chǎn)量和抗病性。

分析題：

1.關(guān)鍵步驟：尼倫伯格和馬太實驗中，科學(xué)家通過合成特定序列的RNA，與無細(xì)胞提取液混合，觀察放射性標(biāo)記的氨基酸與RNA的對應(yīng)關(guān)系。研究方法及優(yōu)點：實驗采用體外合成RNA的方法，避免了體內(nèi)實驗的復(fù)雜性，操作簡便，實驗結(jié)果明確。

2.認(rèn)識：科學(xué)研究需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計和操作，通過觀察和數(shù)據(jù)分析，揭示事物