3.2DNA的復制教學設計-2023-2024學年高一下學期生物人教版必修2

章/節(jié)名稱第3章、基因的本質第3節(jié)、DNA的復制設計者姓名周嘉玲使用的教材人教版（2019版）高中生物必修2：遺傳與進化學習者分析需求分析本節(jié)是“DNA分子的結構”內(nèi)容的延續(xù)和拓展，也是對孟德爾遺傳定律和減數(shù)分裂中相關知識的深化和延伸，同時為學習中心法則、基因突變、基因工程等知識奠定基礎。本節(jié)課包括對DNA分子復制的推測、DNA半保留復制的實驗證據(jù)（選學）和DNA分子復制的過程。其中，DNA半保留復制的實驗證據(jù)雖是選學內(nèi)容，但作為體驗生物學實驗思想和進行科學研究方法教育的良好載體，在教學中也不容忽略。學情分析本節(jié)課學生需要從分子水平探尋遺傳的本質，對學生來講看不見、摸不到，屬于比較抽象的認知，因此需要學生開發(fā)抽象邏輯思維能力、辯證思維能力。高一年級的學生具有一定的觀察力和想象力，同時有一定的生物學基礎，如同位素、離心等方法的應用，便于進行DNA復制方式的探究。但微觀世界對學生來講具有很高的抽象性，純粹的講述，很難讓學生認識并理解概念，因此本節(jié)課我借助磁貼模型，嘗試引導學生建構DNA復制后子代DNA兩條鏈的情況，引導學生自主、合作、探究，通過啟發(fā)式教學和有效的問題情境，以科學史料為支撐，引導學生利用假說演繹法，探究DNA復制方式，有效突破難點，并通過模型建構的方式將DNA復制這一微觀過程直觀化，有助于學生理解DNA復制的本質，激發(fā)學生學習興趣的同時，進一步培養(yǎng)他們分析、歸納、概括能力。學習任務分析教材分析本節(jié)課是人教版高中生物學教材《遺傳與進化》中第3章第3節(jié)內(nèi)容，是學生在認識DNA分子結構的基礎上，繼續(xù)深入探討遺傳信息的傳遞過程，是繼續(xù)學習遺傳信息表達的基礎，同時也為已經(jīng)學習的孟德爾遺傳規(guī)律、即將學習的基因突變、生物進化等提供分子基礎。本節(jié)課主要內(nèi)容包括DNA半保留復制的實驗證據(jù)、DNA復制過程，是學生體驗生物學實驗思想和進行科學研究方法教育的良好載體。根據(jù)新課標的要求，本節(jié)課的關鍵在于構建概述DNA分子通過半保留方式進行復制這一次位概念。學習本節(jié)課有助于學生更深刻的理解有絲分裂與減數(shù)分裂過程中，遺傳信息傳遞的本質及高保真性的原因，對于學生深刻認識遺傳的本質是非常重要的。同時學生認識DNA分子復制過程中的錯誤，為后續(xù)學習基因突變打下堅實的基礎，同為也為基因重組、染色體變異與生物進化的學習做鋪墊。教學重點DNA分子復制的條件、過程和特點。教學難點DNA半保留復制方式的實驗證據(jù)；DNA分子復制的過程及特點。教學目標闡明知識與技能概述DNA分子復制的時間、場所、條件、特點及生物學意義。過程與方法沿著科學家探索DNA復制方式的思路，通過假說演繹法，結合經(jīng)典實驗與科學史材料，認同DNA半保留復制的方式。情感態(tài)度和價值觀體驗科學家認識DNA復制的思維過程，進一步體會假說演繹法這一科學研究方法，形成良好的科學態(tài)度，落實社會責任。教學策略制定課程類型新授課√實驗課測試課復習課探究課習題課教學方法提問導入、講授結合、啟發(fā)式、圖片展示教學媒體選擇多媒體PPT、黑板教學流程圖教學過程設計新課導入圖片展示被琥珀困住的蚊子（侏羅紀年代）。提問若這只蚊子吸過恐龍的血，科學家想要通過這只蚊子復活恐龍能否實現(xiàn)？如果可以的話，那讓恐龍復活的關鍵是什么？【師】組織學生討論并評價【生】蚊子的體內(nèi)含有恐龍的DNA，可以提取出來進行復制【師】有關DNA復制，我們已經(jīng)學習過哪些知識?你們覺得還有哪些疑問?(以此設問引導學生回憶已有知識，發(fā)現(xiàn)新的問題。)【生】1、DNA復制發(fā)生在有絲分袋間期和減數(shù)第一次分裂前的間期2、由于DNA主要存在與細胞核內(nèi)，因此DNA復制的場所主要是細胞核。發(fā)現(xiàn)問題【師】關于DNA怎樣復制?需要哪些條件?復制的結果怎樣?有什么特點?接下來我們開始學習今天的新課——DNA的復制設計意圖：提出疑問，激發(fā)學生求知欲和勇于探究的熱情。新知構建對DNA復制的推測【師】沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結構的那篇著名短文的結尾處寫道:“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳進行復制的一種可能機理。"你能從DNA分子的雙螺旋結構，設想出DNA復制的方式可能有哪幾種嗎?假如用15N標記母鏈，用1標記子鏈，請同學們根據(jù)假設分組討論復制一代和兩代的結果是什么?用圖形表示結果。【生】學生分組分析討論，提出DNA復制的兩種假設:全保留復制和半保留復制。（學生根據(jù)假設討論演繹并畫圖表示兩種復制的結果，小組間相互補充作出評價）設計意圖：培養(yǎng)學生的參與意識和培養(yǎng)學生合作、探索的精神。并進一步復習假說—演繹法?！編煛?958年Meselson和Steh1用含有15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，經(jīng)過多次細胞分裂，細菌細胞的DNA充分地被15N標記上。然后把這些細胞移入正常的含同位素15N的培養(yǎng)基中，然后，在不同時刻(復制不同代數(shù)后)收集細菌樣本，從中提取DNA，再將提出的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。【師】密度大的DNA在試管的上方還是下方，密度小的呢?中等的呢?請同學們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。請同學們思考用密度梯度離心之后試管中的DNA條帶所在的位置。并畫出示意圖。【生】在老師的啟發(fā)引導下，學生們根據(jù)剛才演繹得結果，推導出這樣的可能實驗現(xiàn)象:如果是全保留復制，則離心后DNA條帶應該只有兩條;如果是半保留復制，則離心后DNA條帶應該有三條，并畫出條帶的位置。（【師】巡視學生的活動，記錄學生出現(xiàn)的問題。）教師展示部分小組的討論情況。教師展示科學家的實際實驗結果。并總結出科學發(fā)現(xiàn)的一般過程設計意圖：本模擬探索試驗的設計和運用，旨在激發(fā)學生探案和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學生的動手能力和思維能力。DNA半保留復制的實驗證據(jù)【師】請同學們思考DNA復制至少需要什么條件？【生】討論后回答:模板:兩條鏈分別作為模板原料:四種脫氧核首酸能量:由ATP提供酶:解旋酶、泰合酶等【師】科學家是怎么知道這些條件的呢？【生】科學家通過多次的推導和實驗知道的設計意圖：學生的討論不能完全正確，老師通過引導學生補充完整。【師】請同學們想一想，下面這個事實說明了什么?1958年美國生化學家Kornberg在試管中用脫氧核昔酸合成DNA。他將大腸桿菌中提取的DNA聚合酶加入到含有四種豐富的脫氧核百酸和適量的Mg2+的人工體系中，并沒有發(fā)生DNA的合成，當加入少量的RNA作引子和ATP作為能源物質，經(jīng)保溫孵育后，測定其中DNA的含量。發(fā)現(xiàn)其中的DNA的含量增加了?！旧孔寣W生根據(jù)實驗結果得出結論：復制除需要四個基本條件外，還需要其他條件，如：RNA引物等。設計意圖：旨在提醒學生不能把書讀死。而應該始終保持懷疑和探究的心態(tài)?！編煛空埻瑢W們自學課本上有關DNA復制過程的內(nèi)容,總結DNA復制大體上分為幾個步驟教師通過拉鏈米模擬DNA復制過程。提出問題:拉鏈中的各個部件各代表復制過程中的什么?復制代數(shù)和DNA數(shù)目之間，及與含母鏈的DNA數(shù)目之間有什么關系?DNA復制過程是否就是完全像拉鏈的開合?【生】自學并總結，如不完整可由其他同學補充：解鏈——合成子鏈——螺旋（學生分組討論拉鏈中的各個部件各代表復制過程中的什么，由學生代表發(fā)言。）設計意圖：培養(yǎng)學生聯(lián)想理解的意識，在學習過程中化抽象為具體，提高學習效培養(yǎng)學生分析比較的意識