必修2 第3章 基因的本質(zhì) 第3節(jié) DNA的復制 教學設計

必修2第3章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復制教學設計一、單元整體教學設計思路必修2《遺傳與進化》的大概念為“概念3：遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，多數(shù)生物的遺傳信息在DNA上，遺傳信息的基本單位是基因，故“DNA和基因的本質(zhì)”是必修2的核心內(nèi)容?；诖?，必修2模塊可以劃分為以下3個單元，“基因的發(fā)現(xiàn)”（第1、2章）、“基因的本質(zhì)”（第3、4章）、“變異與進化”（第5、6章）。本單元“基因的本質(zhì)”包括兩個內(nèi)容“基因的物質(zhì)本質(zhì)是什么？”（物質(zhì)性）和“基因中的遺傳信息是如何控制生物性狀？”（信息性）。通過第3章的學習，我們得知“遺傳信息儲存在DNA（或RNA）的堿基排序中”，“具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA通過半保留方式進行復制”，“基因通常是有遺傳效應的DNA片段”，逐步認識“基因的物質(zhì)本質(zhì)”。但是，“基因中的遺傳信息是如何控制生物性狀的呢？”通過第4章的學習，我們得知“基因中的遺傳信息通過控制蛋白質(zhì)合成影響生物性狀”，“基因表達受到其他基因和環(huán)境的影響”，又進一步認識“基因的信息本質(zhì)”。“基因的本質(zhì)”既包含了基因的物質(zhì)屬性，也包含了基因的信息屬性。本單元的學習過程中，學生培養(yǎng)了模型與建模、假說—演繹、歸納與概括等科學思維方法，樹立了生命信息觀、結(jié)構(gòu)功能觀、穩(wěn)態(tài)平衡觀等生命觀念；在對本單元的經(jīng)典科學實驗的探究活動中，培養(yǎng)了學生的科學探究能力。通過第1章、第2章的學習，學生已經(jīng)獲知“基因是有物質(zhì)實體的，且主要存在于染色體上”等知識，對進一步探究“基因的本質(zhì)（物質(zhì)性和信息性）”有了一定的知識基礎。在前述知識的探究活動中，學生已經(jīng)熟練掌握了模型與建模、假說-演繹等科學思維方法，這些方法將進一步在“基因的本質(zhì)”單元探究活動中運用和提升。重要概念親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上。次位概念重要概念親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上。次位概念1.概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒在RNA分子上。2.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。3概述DNA分子通過半保留方式進行復制。4.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)。5.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。大概念遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳。DNA是生物主要遺傳物質(zhì)基因如何控制生物性狀的？基因中的遺傳信息是如何表達出來的？基因與遺傳物質(zhì)的關系是什么？基因中的遺傳信息如何控制生物性狀？遺傳物質(zhì)是怎樣拷貝的？遺傳物質(zhì)有怎樣的結(jié)構(gòu)？遺傳物質(zhì)是什么？基因的物質(zhì)本質(zhì)是什么？基因的本質(zhì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點DNA的半保留復制證明、條件DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點DNA是生物主要遺傳物質(zhì)基因如何控制生物性狀的？基因中的遺傳信息是如何表達出來的？基因與遺傳物質(zhì)的關系是什么？基因中的遺傳信息如何控制生物性狀？遺傳物質(zhì)是怎樣拷貝的？遺傳物質(zhì)有怎樣的結(jié)構(gòu)？遺傳物質(zhì)是什么？基因的物質(zhì)本質(zhì)是什么？基因的本質(zhì)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點DNA的半保留復制證明、條件DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點基因控制蛋白質(zhì)合成基因控制蛋白質(zhì)合成性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果二、課時教學設計1.課時教學目標：1.學生能基于DNA分子結(jié)構(gòu)的認識，概述DNA分子的復制過程，探討DNA復制的生物學意義（生命觀念）。2.能從對DNA復制的早期推測（假說）出發(fā)，預期實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析（科學思維）。3.進一步掌握同位素標記法及其應用（科學探究）。2.教學重難點教學重點：（1）運用假說-演繹法探究DNA的復制方式。（2）DNA復制的過程、條件和意義教學難點：（1）運用假說-演繹法探究DNA的復制方式概述DNA復制的過程3.教法與學法對于本節(jié)課的難點（DNA復制過程），輔以多媒體動畫演示。由抽象變?yōu)樾蜗?，轉(zhuǎn)化為易于理解的知識。并指導學生進行討論交流，通過提高學生的識圖能力、思維能力，且適當配合練習，將知識化難為易。學生通過觀看動畫演示在教師的指導和幫助下，進行觀察、對比、歸納，使所學知識系統(tǒng)化、完善化。4.課型：復習課5.教學過程（1）本節(jié)課的整體設計思路如下：《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選“DNA分子雜交技術(shù)”的原理是什么？DNA是以怎樣的方式進行復制的？DNA半保留復制是如何進行的？需要哪些條件？如何通過實驗驗證對DNA《核酸的分子結(jié)構(gòu)》論文節(jié)選“DNA分子雜交技術(shù)”的原理是什么？DNA是以怎樣的方式進行復制的？DNA半保留復制是如何進行的？需要哪些條件？如何通過實驗驗證對DNA復制方式的推測？探究任務2對科學家的實驗進行演繹推理合作任務4討論交流，DNA合作任務4討論交流，DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異引入本節(jié)的主要探究問題探究任務1推測DNA的復制方式合作任務3學生歸納DNA半保留復制的過程和條件形成概念——“DNA形成概念——“DNA分子通過半保留方式進行復制”培養(yǎng)了演繹推理、討論和歸納等科學思維方法，樹立了結(jié)構(gòu)功能觀、物質(zhì)信息觀等生命觀念，滲透了“關注熱點問題”的社會責任，提升了學生核心素養(yǎng)。培養(yǎng)了演繹推理、討論和歸納等科學思維方法，樹立了結(jié)構(gòu)功能觀、物質(zhì)信息觀等生命觀念，滲透了“關注熱點問題”的社會責任，提升了學生核心素養(yǎng)。教學過程教學步驟教師活動學生活動設計意圖導入講授小組討論總結(jié)歸納拓展習題檢測實踐應用我們來看問題探討中沃森和克里克提出的遺傳物質(zhì)進行復制的一種可能機制，了解科學家所用的方法。學生了解沃森和克里克提出的DNA半保留復制假說和許多科學家提出的全保留復制假說和分散復制，教師提問：到底哪種假說是正確的呢？DNA半保留復制的實驗證據(jù)：需要區(qū)分親代與子代的DNA。標記親代DNA鏈，然后觀察它們在子代DNA中如何分布。實驗驗證DNA復制的方式就要分別觀察子代DNA的情況，但實驗中，復制后的DNA分子混合在一起的，不易分離。怎么解決這個問題？教師講解密度梯度離心法的原理讓學生以小組為單位結(jié)合教材實驗內(nèi)容進行討論分析，并完成相應思考題及教材中的填空題。將大腸桿菌放在含15N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，得到親代DNA分子。將已標記的親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)子一代。將大腸桿菌子一代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14N的培養(yǎng)液中再培養(yǎng)子二代通過對DNA半保留復制的實驗分析，教師引導學生對子一代及子二代的結(jié)果分析得出：DNA的復制是以半保留復制的方式進行的?？茖W方法組織學生閱讀教材55頁內(nèi)容，再觀看DNA復制的視頻，引導學生概括總結(jié)DNA復制的概念、場所、時間、過程、所需條件、特點、原則、結(jié)果、意義。DNA復制的起點和方向(1)原核生物：單起點雙向復制(2)真核生物：多起點雙向復制在復制速率相同的前提下，圖中DNA是從其最右邊開始復制的，這種復制方式提高了DNA復制的效率。拓展應用（教材P56）2.已知果蠅的基因組大小為1.8×108bp（bp表示堿基對），真核細胞中DNA復制的速率一般為50～100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復制泡，是DNA上正在復制的部分。請你推測果蠅DNA形成多個復制泡的原因。復習與提高（教材P62）DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當兩種生物的DNA單鏈具有互補的堿基序列時，互補的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（如圖所示）。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說明這兩種生物的親緣關系越近，這是為什么？學生觀看教材53頁問題探討嘗試回答兩道討論題。了解科學家運用假說演繹法來探究DNA的復制方式。學生思考，可以提出自己的想法，思考如何通過實驗來驗證哪種假說是正確的。學生初步了解DNA半保留復制的實驗證據(jù)原理。思考嘗試回答。小組同學合作閱讀課本內(nèi)容53—54頁，思考老師布置的相關問題。了解實驗中的實驗材料、方法、原理和技術(shù)，并對實驗結(jié)果進行對比分析。假說-演繹法學生通過閱讀教材及觀看視頻總結(jié)回答：1、DNＡ復制發(fā)生在有絲分裂間期和減數(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。3、DNA邊解旋邊復制，需要模板、原料、能量、酶等條件。學生嘗試回答：說明果蠅的DNA有多個復制起點，可同時從不同起點開始DNA復制，由此加快DNA復制的速率，為細胞分裂做好物質(zhì)準備。學生嘗試回答：形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，則DNA堿基序列的一致性越高，說明在生物進化過程中，DNA堿基序列發(fā)生的變化越小，因此親緣關系越近。發(fā)現(xiàn)問題是科學研究的第一步。問題使學生產(chǎn)生了強烈的求知心理，教師此時抓住這一有利時機，提出緊扣主題的具有探索性的問題，使學生主動去探索。引導學生從結(jié)構(gòu)出發(fā)思考問題，明確假說需要經(jīng)過驗證。引導學生逐步完善實驗方案，培養(yǎng)探究能力，認同科學技術(shù)的重要作用。運用分析、判斷、推理等方法，培養(yǎng)科學思維學生充分理解半保留復制的方式理解到DNA復制的子鏈與母鏈之間的關系培養(yǎng)學生的科學思維。理解結(jié)構(gòu)與功能相適應、生命系統(tǒng)的高效性。歸納、概述過程。培養(yǎng)學生主動建構(gòu)知識框架，主動參與獲取新知識的能力。培養(yǎng)學生科學表述儲備知識。激發(fā)學生學習積極性。滲透了“關注熱點問題”的社會責任，提升了學生核心素養(yǎng)。教學反思本節(jié)課探究“DNA復制方式”和DNA的復制過程，最后又讓學生利用所學知識解釋“DNA分子雜交技術(shù)”，遵循了“理論—實踐”的認知規(guī)律，滲透了社會責任。在探究“DNA復制方式”時，按照“作出推測（提出假說）—演繹