“DNA的復制”教學設計（二）

張乃鳳

一、教學目標

1.知識與技能

簡述DNA分子復制過程;概述DNA分子復制的時期、場所、條件、特點、意義與準確復制的原因;畫出DNA半保留復制過程簡圖。

2.過程與方法

運用假說—演繹法分析探究DNA分子復制方式的實驗過程和實驗思路，逐步形成科學的思維方式，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題與信息處理的能力。

3.情感、態(tài)度與價值觀

體驗科學家探究DNA分子復制方式的過程，感受科學研究的嚴謹與魅力;體會科學技術進步對科學研究發(fā)展起到的推動作用;感受生物體遺傳信息傳遞過程的準確性，進一步認同結構與功能相統一的基本生物學思想。

二、教學重、難點

1.教學重點：DNA復制的條件、過程和DNA半保留復制的特點。

2.教學難點：DNA半保留復制的實驗證據，DNA的復制過程。

三、設計思路

首先通過創(chuàng)設情境引出對DNA分子如何進行復制的思考，聯系必修一的內容，說出DNA復制的時期和場所，回顧上節(jié)內容“DNA分子的結構”，引出對DNA分子復制方式的兩種推測：半保留復制和全保留復制，引導學生通過假說—演繹法分析教材實驗的實驗思路并預測實驗結果，然后教師展示科學家的實驗結果，學生通過比較預測結果與實際的實驗結果，最終得出結論。教師講解，學生上臺展示，探討DNA的復制過程，歸納總結出DNA復制的條件、特點、意義和能夠準確復制的原因。

四、教學策略

1.創(chuàng)設情境，導入新課。展示科學研究的最新進展，引發(fā)學生思考DNA的復制過程為何如此準確，究竟是如何進行的。

2.回顧舊知，引出新知。回顧“DNA分子的結構”，引出沃森和克里克對DNA分子復制方式的推測及其他科學家提出的假說。

3.自主學習，用假說—演繹法分析經典實驗。以學生自主學習為基礎，以假說—演繹法為脈絡，通過層層設疑逐步分析，引導學生預測實驗結果，與實際實驗結果比較，得出結論。

4.借助希沃白板的交互功能，幫助學生理解DNA分子的復制過程，歸納總結DNA復制的條件、特點、意義和能夠準確復制的原因。

四、教學過程

1.創(chuàng)設情境，導入新課

視頻展示最新科學研究進展：科學家在人類基因組中發(fā)現一些病毒DNA，這些病毒DNA數萬年前就已插入到人類基因組中，為什么這么長時間后仍然存在？引導學生回答，病毒DNA進行了復制。數萬年的時間病毒DNA早已經復制了無數次，但仍可在人類基因組中找到完整的病毒DNA，說明DNA的復制過程有什么特點？激發(fā)學生對DNA究竟如何進行復制的好奇心。

2.回顧舊知，引出新知

引導學生根據已有的知識，對DNA的復制下定義。聯系必修一所學細胞分裂的內容，提問：

師：請大家聯系必修一所學的細胞分裂的知識，思考一下DNA復制的時期？

生：有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期。

師：只有有絲分裂和減數分裂中DNA進行復制嗎？無絲分裂中是否有DNA的復制？原核細胞的分裂中是否有DNA的復制？

設計意圖：引出DNA復制的主要時期和主要場所。

回顧上節(jié)課學習的DNA的結構，引出沃森和克里克對DNA復制方式提出的預測。在學生自主學習的基礎上提問：沃森和克里克提出了怎樣的假說？根據二人提出的假說，在白板上用不同的顏色分別表示親代DNA的兩條鏈和新合成的脫氧核苷酸鏈，學生上臺進行拖拽，展示形成的2個子代DNA雙鏈的組成情況，從而得出推論：若DNA進行半保留復制，在子代中已找不到結構完整的親代DNA，新合成的每個DNA分子都保留了原來DNA的一條鏈，這也是半保留復制名稱的由來。當時的科學界對DNA復制方式的推測除了沃森和克里克提出的半保留復制以外，有些科學家提出DNA是全保留復制的。根據半保留復制的含義提問：什么是全保留復制？學生回答：子代得到了親代DNA的兩條鏈。讓學生上臺進行拖拽，展示形成的2個子代DNA雙鏈的組成情況：一個DNA得到親代的兩條鏈，另一個DNA的兩條鏈均為新合成的，從而得出推論：若DNA進行全保留復制，不論復制多少代，原有的親代DNA仍然存在。

設計意圖：通過復習DNA的結構，引出沃森和克里克提出的復制的假說;通過學生上臺互動，讓學生深刻理解半保留復制和全保留復制的“保留”究竟指的是什么。

3.自主學習，假說—演繹分析經典實驗

課前要求學生預習該實驗，并填寫預習材料，保證學生的預習質量。

提問：若要證明以上哪種假說正確，應采用什么科學研究方法？假說—演繹法的一般步驟及主要內容？現在已有兩種DNA復制方式的假說，接下來需要做什么？學生回答：設計實驗，根據假說分別預測實驗結果，并與最終的實驗結果進行對照，證明哪種假說正確。

結合教材實驗，提出以下問題進行實驗分析。

問題一：科學家采用的實驗材料？技術手段？

根據學生的回答情況，適時說明15N沒有放射性，因此實驗的技術只能叫同位素示蹤技術。提問：差速離心法分離不同細胞器的原理？進而幫助學生理解密度梯度離心的原理。

問題二：實驗的具體操作過程？

學生不看教材，梳理本實驗的操作過程，教師進行完善補充。

問題三：若DNA以半保留的方式進行復制，親代DNA的兩條鏈怎樣組成？第一代DNA的兩條鏈怎樣組成？第二代DNA的兩條鏈怎樣組成？將親代、第一代、第二代的DNA分別進行密度梯度離心后應分別位于試管的什么位置？

教師在白板上畫出親代及第一代DNA分子的兩條鏈，用紅色線條表示含15N的脫氧核苷酸鏈，黑色的線條表示含14N的脫氧核苷酸鏈。學生仿照教師，在白板上畫出第二代DNA兩條鏈的組成情況。然后讓學生預測進行n次復制，子代DNA中有幾個含有15N，由此引出不論復制多少次，永遠只有兩個DNA中含有15N，幫助學生進一步理解半保留復制的含義，并為相應的計算問題的理解打下基礎。根據前面學習的密度梯度離心的原理，讓學生首先說出若DNA進行半保留復制，則三代DNA共有幾種密度，再預測各代DNA離心后應位于試管中的什么位置，教師在白板上進行標注。

問題四：若DNA以全保留的方式進行復制，親代DNA的兩條鏈怎樣組成？第一代DNA的兩條鏈怎樣組成？第二代DNA的兩條鏈怎樣組成？將親代、第一代、第二代的DNA分別進行密度梯度離心后應分別位于試管的什么位置？

展示科學家所做密度梯度離心實驗結果，與半保留復制假說相符，證明DNA以半保留的方式進行復制。

設計意圖：在孟德爾的豌豆雜交實驗及摩爾根的果蠅雜交實驗中，均采用了假說—演繹的方法證明假說的正確性，但學生對假說—演繹法的理解仍有一定的偏差，以假說—演繹為脈絡，梳理本實驗，可進一步加深學生對此科學研究方法的認識。通過層層設疑，既可以檢測學生的預習情況，又能發(fā)現學生理解有誤之處。通過學生上臺畫出不同假說對應的子代DNA的情況，既能直觀的展示結果，又能增強課堂的師生互動，提高學生的學習興趣。

4.師生互動，理解DNA分子復制過程

回顧半保留復制假說的內容，動畫展示DNA分子復制的過程。回顧DNA分子的結構，引出解旋酶的作用。在白板上展示已解旋的DNA分子及許多游離的脫氧核糖核苷酸，學生上臺根據堿基互補配對原則將游離的脫氧核糖核苷酸與DNA上暴露出的堿基進行互補配對。

師：核苷酸之間是通過什么化學鍵進行連接的？

生：磷酸二酯鍵。

聯系DNA分子的空間結構，說明最終形成的子鏈需與母鏈盤繞成雙螺旋結構。展示DNA分子同時結合解旋酶和DNA聚合酶的圖片，引出DNA復制的特點。最后通過一系列的問題總結DNA復制。

問題一：DNA復制的時期？場所？

問題二：DNA復制所需的基本條件？

問題三：DNA復制的特點？

問題四：DNA復制為什么能準確的進行？

問題五：DNA復制的意義？

設計意圖：通過一系列的問題既可以檢驗學生的掌握及理解情況，又可歸納總結復制過程涉及的知識點。

5.小結

通過思維導圖的形式，簡要回顧并總結本節(jié)課的內容，幫助學生將所學知識串聯到一起。