1.2遗传信息通过复制和表达进行传递（第二课时）教学设计2025-2026学年高一下学期生物沪科版必修2

该高中生物学教学设计聚焦遗传信息表达的转录、翻译过程，中心法则及RNA病毒特殊传递路径。通过复习DNA复制、基因控制性状旧知，以问题链自然衔接，引出转录翻译两大核心过程，构建完整知识支架。 该资料特色在于采用分步图示拆解微观动态过程，如转录三阶段、翻译五步流程，结合横向对比归纳法区分DNA复制等过程差异。通过尼伦伯格密码子破译实验培养科学思维，关联新冠等病毒案例落实社会责任，帮助学生建立生命观念，提升科学探究能力，为教师提供清晰教学路径。

教学设计 课程名称 遗传信息通过复制和表达进行传递（第二课时） 选用教材 高中生物沪科版必修二 教学章节 第一章第二节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本课时承接第一课时 DNA 复制内容，完整讲解遗传信息表达两大核心过程转录、翻译，对比原核生物与真核生物转录翻译时空差异，补充尼伦伯格体外破译首个遗传密码的探究实验；随后拓展克里克中心法则基础框架，细分逆转录病毒、RNA 复制病毒、新型冠状病毒三类 RNA 病毒的遗传信息特殊传递路径，结合端粒酶逆转录过程关联细胞衰老、肿瘤增殖拓展生命科学素材，最后配套教材自我评价综合习题实现全节知识整合。知识逻辑从 “DNA 复制传递遗传信息给子代” 过渡到 “DNA 转录、翻译表达遗传信息形成蛋白质”，再拓展特殊 RNA 病毒的遗传传递方式，完整构建遗传信息传递全链条，打通 DNA、RNA、蛋白质三类大分子的转化逻辑，同时结合现实 RNA 病毒实例落实社会责任相关教学目标，是本节内容的后半段核心重难点，承接第一课时并完成本节全部教学内容。 二、学情分析 1. 知识基础 经过第一课时学习，学生掌握 DNA 半保留复制过程、基因控制酶合成调控性状的基础逻辑，熟悉 DNA 碱基互补配对规则，但完全不理解转录、翻译两类全新分子过程，不清楚 mRNA、tRNA、rRNA 三种 RNA 的功能；不认识密码子、反密码子配对规则，无法区分 DNA 与 RNA 碱基配对差异；对原核、真核转录翻译场所、时序差异毫无认知；未接触逆转录、RNA 复制等特殊遗传信息传递方式，对艾滋病、流感、新冠等 RNA 病毒增殖分子机制缺少基础认知。 2. 能力基础 学生具备基础实验现象推导结论的能力，但对于尼伦伯格体外人工合成 RNA 破译密码子的体外模拟实验，自主梳理实验逻辑、推导密码子对应氨基酸的能力薄弱；无法自主区分转录、翻译在模板、原料、碱基配对、场所上的核心差异，流程图归纳、文字对比总结能力不足；难以梳理不同 RNA 病毒差异化的遗传信息传递路径，自主完善中心法则拓展框架的归纳能力欠缺。 3. 认知基础 学生容易混淆 DNA 复制、转录、翻译三类过程的模板链与碱基配对方式，抽象想象核糖体连续合成多肽链的动态过程存在困难；固化认知所有生物遗传信息都遵循 DNA→RNA→蛋白质的传递路径，无法理解 RNA 病毒无需 DNA 作为中间载体的增殖逻辑；难以将课本分子机制与现实生活中的病毒传染病、细胞衰老、肿瘤医学建立关联，对密码子简并性、端粒酶调控染色体长度的抽象逻辑理解难度较高。 三、教学目标 1. 生命观念 通过学习转录、翻译完整过程，理解 DNA、RNA、蛋白质三类大分子结构与遗传信息传递、表达功能相适配的结构与功能统一观；区分真核、原核生物，逆转录、RNA 复制类 RNA 病毒遗传信息传递路径，建立遗传信息传递的多样性稳态观念；结合端粒酶逆转录调控染色体长度、影响细胞分裂寿命的内容，建立细胞生命历程与分子调控相关的生命观念。 2. 科学思维 分析尼伦伯格破译首个密码子的实验，运用演绎推理得出三个核苷酸对应一个氨基酸的结论；对比转录、翻译、DNA 复制、RNA 复制、逆转录五大过程，归纳总结模板、原料、碱基配对的共性与差异；梳理不同 RNA 病毒遗传信息传递路径，完善中心法则拓展框架，利用归纳思维理解遗传信息传递的多样性；结合密码子表分析密码子简并性规律，形成严谨的定性分析思维。 3. 科学探究 梳理尼伦伯格体外模拟蛋白质合成的完整实验设计思路，掌握体外人工合成核酸、模拟分子合成的探究手段；小组合作梳理原核、真核转录翻译时空差异，绘制完整中心法则流程图；结合教材思考讨论问题，自主梳理破译遗传密码用到的科学思维方法，提升图表归纳、实验逻辑梳理的探究能力。 4. 社会责任 结合艾滋病、流感、新冠三类 RNA 病毒的遗传信息传递特点，自主查阅病毒传播、致病机理、防控措施，制作科普小报向身边人普及防疫知识；了解端粒酶相关肿瘤、衰老医学研究进展，客观看待分子生物学技术在医疗健康领域的应用；感悟科学家接力破译遗传密码、完善中心法则的钻研精神，理性辨别网络上关于病毒、基因的不实科普谣言。 四、教学重难点 教学重点 1. 转录三阶段完整过程、三类 RNA 的功能、转录碱基配对规则。 2. 翻译完整流程，密码子、反密码子配对规律，核糖体功能。 3. 原核与真核转录翻译时空差异，遗传密码子破译实验。 4. 中心法则基础框架，三类 RNA 病毒特殊遗传信息传递路径。 教学难点 1. 转录与翻译微观动态过程区分，DNA 与 RNA 碱基配对规则差异。 2. 密码子简并性理解，原核生物边转录边翻译的分子机制。 3. 逆转录、RNA 复制两类特殊遗传信息传递路径区分，不同 RNA 病毒增殖逻辑梳理。 五、教学方法  旧知衔接问题链法：以 DNA 复制、基因控制性状旧知为基础，层层递进抛出 “DNA 的遗传信息如何转移到蛋白质” 的探究问题，自然引入转录、翻译两大表达过程，衔接两课时知识。  分步图示拆解法：分步拆解转录三阶段示意图、tRNA 分子结构图、翻译分步示意图、原核转录翻译电镜照片、密码子破译实验示意图、三类 RNA 病毒增殖示意图、中心法则示意图，将微观动态分子过程转化为直观图像，降低抽象知识理解难度。  横向对比归纳法：横向对比 DNA 复制、转录、翻译的场所、模板、原料、碱基配对；对比原核、真核转录翻译时序与场所；对比逆转录病毒、RNA 复制病毒、新冠病毒增殖路径，通过文字梳理总结差异，构建清晰知识边界。  实验逻辑拆解法：分步拆解尼伦伯格体外合成 RNA 破译密码子实验，梳理实验材料、操作、现象、结论，训练学生体外模拟分子实验的推理思维。  小组绘图研讨法：四人一组绘制转录、翻译流程图、完整中心法则拓展流程图，小组内交流教材思考讨论问题，互相补充完善逻辑链条。  案例科普拓展法：结合艾滋病、流感、新冠现实病毒案例讲解特殊中心法则路径，关联生活防疫知识，落实社会责任相关教学目标。 六、教学资源 教材转录过程示意图、通用遗传密码表、tRNA 分子平面结构示意图、翻译分步示意图、原核转录翻译电镜照片、密码子破译实验示意图、逆转录病毒、RNA 复制病毒、新冠病毒增殖示意图、中心法则示意图、端粒酶逆转录示意图；转录翻译动态微视频；DNA 与 RNA 过程对比空白表格；教材思考讨论题、五道自我评价综合习题；科普小报制作任务单。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节 1 复习回顾，导入遗传信息表达（5 分钟）  提问复习上节课核心知识点：DNA 复制的方式是什么？梅塞尔森实验如何证明半保留复制？基因通过什么途径控制生物性状？随机抽取学生作答，针对回答遗漏的知识点补充纠正，巩固旧知。  过渡提问：DNA 复制实现遗传信息向子代细胞传递，但生物性状由蛋白质直接体现，DNA 本身无法直接指导蛋白质合成，DNA 上的遗传信息需要先转移至 RNA，再由 RNA 指导蛋白质合成，这一完整过程称为基因表达，分为转录、翻译两步，本节课依次拆解两大过程。  出示转录过程示意图 介绍图中启动子、终止子、RNA 聚合酶、模板链、编码链、新生 RNA 链结构，抛出探究问题：RNA 聚合酶如何识别基因，完成 DNA 到 RNA 的信息转移？  主动举手回答复习提问，完整回顾 DNA 半保留复制、粗糙链孢霉实验核心结论，标记记忆模糊的知识点，及时订正。  观察图片 1-12 转录三阶段图示，识别启动子、终止子、RNA 聚合酶等结构，独立思考 DNA 信息转移至 RNA 的分子过程，记录本节课两大核心探究内容：转录、翻译。 环节 2 新知探究一：转录过程与三类 RNA（10 分钟）  完整讲解转录定义：RNA 聚合酶作用下，以 DNA 特定基因片段的一条单链为模板合成 RNA 的过程，DNA 上能够转录出 RNA 的功能片段称为基因，转录分为起始、延伸、终止三个阶段，结合图片 1-12 分步讲解： 第一阶段起始：RNA 聚合酶识别并结合基因上游启动子区域，DNA 局部双链解旋，RNA 聚合酶催化形成第一条 RNA 磷酸二酯键； 第二阶段延伸：RNA 聚合酶沿着 DNA 模板链向 5' 端方向移动，游离核糖核苷三磷酸按照碱基互补配对规则连接，RNA 链持续延长； 第三阶段终止：基因下游终止子序列触发 RNA 聚合酶脱离模板链，新生 RNA 链释放，转录过程结束。  讲解转录原料与碱基配对规则：四种核糖核苷三磷酸作为原料，配对规则为 A-U、T-A、G-C，区别于 DNA 复制 A-T 配对；转录产物分为三类：mRNA 信使 RNA、tRNA 转运 RNA、rRNA 核糖体 RNA，分别承担传递模板信息、转运氨基酸、构成翻译场所核糖体的功能。  对比真核与原核转录基础差异：真核生物转录产生的 RNA 前体需要加工才能形成成熟 RNA，转录发生在细胞核；原核生物无核膜分隔，转录未结束时核糖体就结合 RNA 同步开展翻译，出示原核生物转录翻译电镜照片 直观展示 “转录翻译同步进行” 的特征。  跟随教师分步梳理转录起始、延伸、终止三阶段操作，观察图片 1-12 各阶段图示，记录启动子、终止子的功能，区分 DNA 模板链与编码链。  完整记录转录原料、特殊碱基配对规则，区分三类 RNA 各自的生理功能，在笔记本上对比 DNA 复制与转录的碱基配对差异。  观察图片 1-15 原核电镜照片，识别同步进行的转录、翻译结构，理解原核生物无核膜导致两大过程时空重叠的特点。 环节 3 新知探究二：翻译过程、密码子破译实验（16 分钟）  过渡衔接：转录得到的 mRNA 携带 DNA 完整遗传信息，需要在核糖体上指导氨基酸合成多肽链，该过程称为翻译，出示携带氨基酸的 tRNA 分子平面结构示意图 讲解 tRNA 双重功能：转运氨基酸、依靠反密码子识别 mRNA 上的密码子，举例说明反密码子与密码子反向配对规则。  出示通用遗传密码表 讲解密码子基础概念：mRNA 上每三个相邻核苷酸构成一个密码子，对应一种氨基酸或终止信号；密码子具备简并性，多种密码子对应同一种氨基酸，绝大多数生物共用一套密码子表，表格中 AUG 为起始密码子，UAA、UAG、UGA 为终止密码子。  出示真核细胞翻译过程分步示意图 分五步完整讲解翻译流程： ① 核糖体小亚基结合 mRNA，沿 5' 向 3' 滑动，识别起始密码子后，携带甲硫氨酸的 tRNA 结合至 mRNA； ② 核糖体大亚基结合形成完整核糖体，携带第二种氨基酸的 tRNA 进入核糖体识别第二个密码子； ③ 酶催化前两个氨基酸形成肽键，核糖体沿 mRNA 滑动，空载 tRNA 释放，新 tRNA 进入空位； ④ 持续重复肽键合成、核糖体移位操作，多肽链不断延长； ⑤ 核糖体滑动至终止密码子时，肽链延伸停止，多肽链合成完成。  过渡至密码子破译探究实验，出示破译第一个密码子的实验示意图 讲解尼伦伯格实验设计：人工合成仅含 U 碱基的 mRNA，搭配细菌提取的体外合成体系，最终合成全部苯丙氨酸的多肽链，证实 UUU 对应苯丙氨酸，证明单个密码子由三个核苷酸组成。组织学生交流教材思考讨论问题，梳理破译密码子用到的归纳、演绎、对照实验等科学思维方法。  观察图片 1-13tRNA 分子结构图，识别反密码子区域，理解 tRNA 转运氨基酸、识别密码子的双重功能，记录密码子、反密码子配对逻辑。  对照表 1-3 通用遗传密码表，查找起始密码子、终止密码子，举例找出对应同一种氨基酸的多种密码子，理解密码子简并性的含义。  逐步骤观察图片 1-14 翻译五阶段图示，梳理核糖体滑动、肽键合成、多肽链延长的完整流程，记录翻译场所、模板、原料。  观察图片 1-16 密码子破译实验示意图，梳理体外模拟蛋白质合成的实验操作，小组交流破译密码子使用到的科学思维方法，完整记录实验结论。 环节 4 新知探究三：中心法则与特殊 RNA 病毒、端粒酶拓展（9 分钟）  过渡衔接：综合 DNA 复制、转录、翻译，克里克提出基础中心法则，自然界 RNA 病毒存在特殊遗传信息传递路径，出示中心法则示意图 讲解基础路径：DNA 复制、DNA 转录生成 RNA、RNA 翻译生成蛋白质。  分三类讲解 RNA 病毒特殊传递路径，依次出示对应增殖示意图： ① 逆转录病毒（艾滋病病毒）：出示逆转录病毒增殖过程示意图 讲解病毒 RNA 在逆转录酶作用下合成单链 DNA，再形成双链 DNA 整合宿主基因组，再转录 RNA、翻译病毒蛋白； ② RNA 复制病毒（麻疹、流感病毒）：出示麻疹病毒增殖示意图 讲解病毒 RNA 直接复制互补 RNA，互补 RNA 再翻译蛋白质、合成子代病毒 RNA； ③ 新型冠状病毒：出示新冠病毒增殖示意图 讲解病毒 RNA 可直接翻译蛋白质，同时复制互补 RNA，互补 RNA 作为模板合成大量子代病毒 RNA。  拓展广角镜端粒酶相关内容，出示染色体端粒逆转录过程示意图 讲解端粒酶依靠自身 RNA 模板完成逆转录，补充染色体末端 DNA 片段，减缓细胞分裂时染色体缩短；正常细胞端粒酶活性低，细胞分裂次数有限逐步衰老，肿瘤细胞端粒酶活性高，具备无限增殖能力。  出示教材自我评价五道综合习题，布置课后分层任务：完成全部习题、查阅三类 RNA 病毒传播与防控资料制作科普小报、梳理 DNA 复制、转录、翻译三大过程对比表格。  观察图片 1-20 基础中心法则示意图，记录 DNA、RNA、蛋白质三者基础传递方向，依次观察三类病毒增殖示意图，区分逆转录、RNA 复制两种特殊传递方式的差异。  观察图片 1-21 端粒酶逆转录示意图，理解端粒酶调控染色体长度、关联细胞衰老与肿瘤增殖的逻辑，记录相关拓展知识点。  记录课后分层作业任务，明确习题、科普小报、对比表格三项任务的完成要求，规划课后查阅资料的方向。 环节 5 课堂总结 + 课后作业（5 分钟）  串联两课时全部内容梳理完整知识框架：粗糙链孢霉实验证明基因控制性状；DNA 半保留复制实现遗传信息向子代细胞传递；转录、翻译完成基因表达，将 DNA 信息转化为蛋白质；中心法则整合全部遗传信息传递路径，同时存在 RNA 病毒特殊传递方式，端粒酶逆转录拓展逆转录应用场景。  梳理本节课核心难点对比内容：转录与翻译过程差异、原核真核基因表达时空差异、三类 RNA 病毒增殖路径差异，帮助学生区分易混淆知识点。  跟随教师梳理两课时完整知识体系，查漏补缺，补充完善全部课堂笔记，绘制简易中心法则流程图巩固记忆。  回顾本节课转录、翻译、病毒增殖、端粒酶拓展四大板块核心知识点，标记自身理解薄弱的内容，课后优先梳理巩固。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托尼伦伯格人工合成 RNA 破译首个遗传密码、多位科学家持续完善中心法则、端粒酶相关衰老肿瘤医学研究等内容，展现分子生物学领域科学家数十年持续探索、创新体外模拟实验、跨领域整合病毒学与细胞生物学研究成果的科研历程，引导学生树立持之以恒、大胆创新、严谨求证的科学探究精神；结合艾滋病、流感、新冠 RNA 病毒的遗传传递机制讲解防疫科普，培养学生主动向身边人普及科学防疫知识、理性辨别网络不实病毒谣言的社会责任感，建立尊重生命、重视公共卫生安全的价值观念。 十、教学反思与修改措施 教学反思 本节课涵盖转录、翻译微观分子过程、密码子破译实验、三类 RNA 病毒增殖、端粒酶拓展多模块内容，课堂时间分配紧张；翻译五步流程、密码子简并性理解难度较高，基础薄弱学生难以理清 tRNA、核糖体、mRNA 三者配合合成多肽链的逻辑；三类 RNA 病毒特殊遗传路径容易混淆，课堂仅简单对比，缺少随堂填空练习巩固；科普小报制作任务仅课后布置，课堂缺少基础病毒资料铺垫，学生自主查阅资料难度较大。 修改措施 后续授课拆分翻译五步流程为阶梯式小问题逐步讲解，配套翻译动态微视频辅助静态示意图；课前印制 DNA 复制、转录、翻译对比空白表格，课堂当堂完成表格梳理，强化三类过程区分；增设三类 RNA 病毒对比随堂填空，当堂巩固特殊中心法则路径；课堂简单梳理艾滋病、流感、新冠病毒基础传播途径，降低课后科普小报资料搜集难度；压缩教师讲解病毒增殖的时长，预留小组交流教材思考讨论问题的时间，强化学生自主归纳思维训练。 学科网（北京）股份有限公司 $