自制教具在“遗传信息的翻译”教学中的应用

刘彩燕

摘要：新课程标准明确高中生物教学的基本理念是提高学生的生物学核心素养，普通高中教科书生物学必修2《遗传与进化》第四章《基因的表达》中“遗传信息的翻译”这一重难点，抽象而复杂，通过对蛋白质合成（翻译）教具的制作，并运用在实际教学过程中，不仅将微观的生物学知识形象具体化，化解难点，让学生掌握“翻译”的动态过程，利于形成生命观念，培养了学生的科学思维和科学探究能力，进而提高学生的生物学科核心素养。

关键词：教具;翻译;核心素养

中图分类号：G4 文献标识码：A

一、设计背景

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》，指出学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐渐形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。[1] 自制教具在教学中的应用是培养学生生物学科核心素养的重要途径，在《基因的表达》一节中，制作蛋白质合成（翻译）教具模型，能够使学生在理解生物学概念的基础上形成生命观念，在课堂中利用该教具演示翻译动态过程，学生能够更好地理解阐释蛋白质合成的过程，逐步发展科学思维。

普通高中教科书生物学必修2《遗传与进化》第四章《基因的表达》一节中“遗产信息的翻译”的内容是本节重点和难点，对于mRNA上的密码子、tRNA上的反密码子和氨基酸三者关系，核糖体如何沿着mRNA移动，氨基酸脱水缩合等动态过程，复杂而抽象，学生容易混淆，仅参考教材中的插图和文字描述，理解和掌握都有着一定的难度。通过制作蛋白质合成（翻译）教具，模拟“遗传信息的翻译”的动态过程，可以将微观、抽象的知识具体形象化，激发学生学习兴趣，突破重难点。生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，大部分内容是属于微观方面，所以，利用自制教具进行教学，在高中生物教学中尤為重要。

二、教具的制作方法

教材中的密码子表、tRNA的结构示意图、蛋白质合成示意图，插图多、复杂而且都是静态的、平面的，然而蛋白质合成（翻译）演示器是可以将平面的插图中的信息进行整合。蛋白质（翻译）演示器（见图1）包括mRNA结构模型、tRNA结构模型、核糖体结构模型。在教学过程中，利用mRNA结构模型，解决密码子的概念、密码子与氨基酸的对应关系;利用tRNA结构模型，解决反密码子的概念、tRNA与转运氨基酸的关系;二者共同解决密码子与反密码子碱基互补配对的关系。该教具最大的优点是能够动态演示蛋白质合成翻译的具体过程，包括核糖体沿着mRNA移动的过程，以及tRNA携带氨基酸到达相应位置进行密码子和反密码子的配对，氨基酸脱水缩合，tRNA离开等过程。

（一）制作材料

KT板、彩色卡纸、磁贴、泡沫小球、铁丝、长方形泡沫板、油性笔。

（二）制作过程

（1）核糖体模型制作

取绿色背景KT板，裁剪出核糖体的模型（见图2）。

（2）碱基模型制作

用4色彩色卡纸分别剪裁出5cm X 3.5cm大小若干，每种颜色代表一种碱基，并且在对应颜色卡纸上用油性笔标注碱基字母（见图3） 。

（3）tRNA模型制作

取彩色卡纸剪裁出tRNA上部分形状，将tRNA上半部分形状和反密码子对应的碱基贴在KT板上，裁剪出tRNA结构模型。用泡沫板裁剪出大小适中的长方形泡沫，底部粘贴条形的磁贴，然后将该长方形泡沫贴在tRNA背部（见图4）。

（4）mRNA模型制作

用KT板裁剪出一条95cm X 5cm大小长条，将制备好的碱基按照一定的序列粘贴在上面，用油性笔标注好5'端和3'端。用泡沫板裁剪出大小适中的长方形泡沫块4个，顶部粘贴条形的磁贴，然后将该长方形泡沫贴在mRNA模型背部（见图5）。

（5）氨基酸模型制作

用彩色卡纸裁剪出大小适中的小圆，用油性笔标注对应的氨基酸名称，并将小圆卡纸粘贴在泡沫小球上（见图6）。

（6）背景KT板制作

取95cm X 60cmKT板，在中间偏下部位挖出85cm X 3cm大小的空槽（见图7）。

（7）核糖体与mRNA结合模型制作

用泡沫板剪出大小适中的长方形泡沫块，贴在核糖体模型背部，镶嵌在背景KT板的空槽处。另取大小适中的长方形泡沫块从背景板后侧与核糖体模型背部的泡沫粘贴在一起充当移动核糖体的把手;取KT板裁剪出大小适中的长方形两个，固定在KT背景板背后作为支架，将mRNA模型固定在背景KT板空槽上方（见图8）。

（8）tRNA携带氨基酸模型制作

用铁丝将氨基酸模型固定在对应的tRNA模型正确的位置（见图9）。

三、教具在教学过程中的应用

基于“本原三学”教学课改的指导思想，本节课分为三部分：课前前置研学，以前置研学案进行预习，学生自主运用该教具探索翻译过程;课中团队互学、班级群学，小组合作交流得出教具演示正确的翻译过程并且上台展示成果;教师帮学，课中教师及时引导、点拨，帮助学生掌握该难点。

（一）课前前置研学，探索翻译动态过程

首先在导学案上设置如下问题：1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？2.游离在细胞质中的氨基酸是如何运送到核糖体上合成蛋白质？3.氨基酸如何连接到肽链上？4.核糖体如何沿着mRNA移动并读取相关遗传信息？学生预习教材相关内容，参考教材中的插图，对蛋白质合成（翻译）教具进行认识并组装，尝试运用教具解决以上问题。

（二）课中演示教具，掌握正确的翻译动态过程

基于课前的前置研学，学生对翻译的过程有了初步的认识，课堂中教师可先组织学生借助教具进行小组讨论，组内成员发表个人对翻译的过程理解，通过组员之间的质疑，碰撞出思想的火花，最后达成对翻译动态过程的共识。接着教师邀请学生大方、自信地展示小组讨论成果，其他同学进行有效的评价。同时，教师及时点拨、指出同学们共同存在的知识理解误区，强调易错点，例如：翻译的起点是mRNA的起始密码子，直至到mRNA的终止密码子结束翻译;翻译的过程中是核糖体沿着mRNA移动等。

（三）课后利用教具，重温翻译的动态过程

教师通过布置课后作业，让每位学生利用教具重温翻译过程。

用动态教具演示课本静态的内容来描述生命现象，能准确地向学生传递生物知识，帮助学生理解掌握抽象的生物知识，进而构建完整的生物知识体系。运用教具进行演绎和建模，探讨生命现象及规律，不仅培养学生利用科学思维认识事物的能力，同时形成生命观念，提高生物学科核心素养，因此，自制教具在高中生物课堂中的应用具有重要意义。

四、参考文献

[1] 包春莹. 普通高中生物学课程标准（2017 年版）[M]. 北京： 人民教育出版社，2018：4-5

[2] 朱正威，赵占良. 生物学必修二遗传与进化[M]. 北京： 人民教育教育出版社，2019：66-69