“DNA的復制”教學設計

劉佩珊

1 教材分析

人教版必修二“遺傳與進化”第三章第3節“DNA的復制”內容可分為兩大部分：DNA復制方式實驗探究和DNA復制過程。教材中將DNA半保留復制的實驗證據設定為選學，缺乏研究思路推導過程，學生難以理解。教師在上課時可以運用假說-演繹法讓學生親歷半保留復制機制的探究過程，在歸納與演繹，分析與綜合中鍛煉科學思維。

2 學情分析

高中生物一輪復習過程中，傳統復習課以教師進行知識梳理與灌輸為主，忽視了學生解決現實生活問題的能力的培養。“DNA的復制”是高中生物“遺傳與進化”模塊的核心教學內容之一，但學生只停留在對抽象知識的整理與記憶層面，并不了解知識產生的研究過程。

課堂上創設情景能改變教師一言堂的現狀，使學生主動參與到課堂中來，主動探究知識，從而提高學生面對新情景的知識遷移能力。

3 教學目標

（1）通過對DNA半保留復制方式的實驗探究，嘗試提出相關實驗方案;

（2）通過對材料中的文字信息以及圖表進行分析，進而推斷出相應的實驗結論。

4 教學重難點

（1）假說一演繹法的實驗探究思路;

（2）學生根據DNA復制相關的經典或前沿的材料進行邏輯推理和分析能力。

5 教學過程

5.1 DNA復制方式實驗探究

5.1.1 分析情景，提出問題

在街上駕車，每年每104個人中一人死亡，DNA復制過程隨機錯配，每拷貝104個核苷酸出錯一次，經DNA聚合酶校讀后，每拷貝107個核苷酸出錯一次，精確性很高，從而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩定性。教師引導學生提出問題：DNA是如何復制的？

設計意圖：利用相關數據創設情景，從而激發學生對DNA復制方式的探究興趣。

5.1.2 作出假說

沃森和克里克提出半保留復制的假說后因為沒有實驗證據支持，因此很多學者都對這種復制方式持懷疑態度，如果你是當時的科學家，你還能設想出哪些DNA復制方式？教師引導學生得出全保留復制和彌散型復制這兩種復制方式，并對這三種復制方式進行解說。

設計意圖：以科學史為引領，創設情景，讓學生想象自己就是研究相關問題的科學家，營造學習氛圍，引發學生積極思考。

5.1.3 設計實驗，演繹推理

教師提問，以上三種復制方式哪一種是正確的？只能用實驗證明。教師創設問題串，讓學生以小組為單位進行實驗設計。問題1：設計實驗時，實驗的關鍵思路是什么（如何將親代DNA與子代DNA分離出來）？問題2：科學家運用什么方法將親代DNA與子代DNA區分開？教師引導學生得出實驗思路：用含有15N標記的NH Cl培養液培養大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖幾代，獲得含15N的親代DNA。再將大腸桿菌轉移到14N的普通培養液中，收集并提取大腸桿菌的DNA。可用密度梯度離心法，通過觀察離心管呈現的條帶位置、數量和寬度將親代DNA與子代DNA分離出來。問題3：將含15N的親代DNA放在含有14N的普通培養液中復制2代，請同學們分別畫出3種復制方式DNA條帶類型和在離心管中呈現的條帶位置。教師請不同組別的3位學生到黑板畫圖展示小組討論結果，小組成員進行補充。學生所畫圖總結如下：

設計意圖：以問題串來創設情境，通過小組討論的方式，讓學生體驗科學的研究方法和親歷與科學家一樣的探究過程，提升學生分析問題，解決問題的能力，從而培養學生的科學思維。

5.1.4 實驗驗證

出示 DNA 復制發現者梅塞爾森和斯特爾經典實驗現象，分析發現親代（0 代）樣品顯示一條重密度帶，說明親代 DNA 為 15N15N。第一代（1.0 代）樣品顯示一條中密度帶，說明DNA 復制一代后雙鏈為 15N14N。第二代（1.9 代）樣品顯示為一條輕密度帶和一條中密度帶，說明經過第二次復制后 DNA 雙鏈為 14N14N 和 15N14N。且隨著復制代數的增加，樣品都顯示只有輕帶和中帶，且輕帶寬度不斷增加而中帶不斷降低。通過實驗現象可以發現梅塞爾森和斯特爾大腸桿菌同位素示蹤實驗的實驗結果與半保留復制方式推測、演繹的實驗結果一致。

設計意圖：通過展示實驗證據，讓學生通過分析資料驗證假說，感悟科學家設計實驗的巧妙和思維的縝密，感受科學探究的魅力。

5.1.5 實驗結論

通過以上分析可確定 DNA 的復制方式為半保留復制。

設計意圖： 本部分內容運用 DNA 復制準確性相關數據、問題串、科學史為載體，創設情景，引導學生主動進行探究性學習。同時以假說-演繹法為主線，讓學生在體驗科學的研究方法的同時，學生的歸納和演繹思維得到發展，實現了培養學生科學思維的目標。

6 總結與反思

本節內容將科學史上的經典實驗和原始文獻引入課堂，通過出示相關數據及設置問題串創設情景，在自主探究的過程中提高學生的理性思維和科學探究能力，實現了教學目標。但科學思維的培養是一個長期的過程，需要老師精心篩選來自生活的素材，創設更多情境，最大程度地激發學生的學習興趣，使學生主動參與到課堂中來，主動探究知識，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（作者單位：珠海市第一中學）