必修2 第3章 基因的本質(zhì) 第3節(jié) DNA的復(fù)制 教學(xué)設(shè)計(jì)

必修2第3章基因的本質(zhì)第3節(jié)DNA的復(fù)制教學(xué)設(shè)計(jì)一、單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)思路必修2《遺傳與進(jìn)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?；诖耍匦?模塊可以劃分為以下3個(gè)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(jìn)化”（第5、6章）。本單元“基因的本質(zhì)”包括兩個(gè)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(xué)習(xí)，我們得知“遺傳信息儲(chǔ)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(jìn)行復(fù)制”，“基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，逐步認(rèn)識(shí)“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(xué)習(xí)，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(dá)受到其他基因和環(huán)境的影響”，又進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“基因的信息本質(zhì)”?！盎虻谋举|(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(xué)習(xí)過程中，學(xué)生培養(yǎng)了模型與建模、假說—演繹、歸納與概括等科學(xué)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(duì)本單元的經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)中，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。通過第1章、第2章的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)獲知“基因是有物質(zhì)實(shí)體的，且主要存在于染色體上”等知識(shí)，對(duì)進(jìn)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(shí)基礎(chǔ)。在前述知識(shí)的探究活動(dòng)中，學(xué)生已經(jīng)熟練掌握了模型與建模、假說-演繹等科學(xué)思維方法，這些方法將進(jìn)一步在“基因的本質(zhì)”單元探究活動(dòng)中運(yùn)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(bǔ)配對(duì)的反向平行長(zhǎng)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(jìn)行復(fù)制。4.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)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(dá)出來的？基因與遺傳物質(zhì)的關(guān)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(diǎn)DNA的半保留復(fù)制證明、條件DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(dá)出來的？基因與遺傳物質(zhì)的關(guān)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(diǎn)DNA的半保留復(fù)制證明、條件DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)1.課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1.學(xué)生能基于DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，概述DNA分子的復(fù)制過程，探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義（生命觀念）。2.能從對(duì)DNA復(fù)制的早期推測(cè)（假說）出發(fā)，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析（科學(xué)思維）。3.進(jìn)一步掌握同位素標(biāo)記法及其應(yīng)用（科學(xué)探究）。2.教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：（1）運(yùn)用假說-演繹法探究DNA的復(fù)制方式。（2）DNA復(fù)制的過程、條件和意義教學(xué)難點(diǎn)：（1）運(yùn)用假說-演繹法探究DNA的復(fù)制方式概述DNA復(fù)制的過程3.教法與學(xué)法對(duì)于本節(jié)課的難點(diǎn)（DNA復(fù)制過程），輔以多媒體動(dòng)畫演示。由抽象變?yōu)樾蜗螅D(zhuǎn)化為易于理解的知識(shí)。并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論交流，通過提高學(xué)生的識(shí)圖能力、思維能力，且適當(dāng)配合練習(xí)，將知識(shí)化難為易。學(xué)生通過觀看動(dòng)畫演示在教師的指導(dǎo)和幫助下，進(jìn)行觀察、對(duì)比、歸納，使所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、完善化。4.課型：復(fù)習(xí)課5.教學(xué)過程（1）本節(jié)課的整體設(shè)計(jì)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(jìn)行復(fù)制的？DNA半保留復(fù)制是如何進(jìn)行的？需要哪些條件？如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)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(jìn)行復(fù)制的？DNA半保留復(fù)制是如何進(jìn)行的？需要哪些條件？如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)DNA復(fù)制方式的推測(cè)？探究任務(wù)2對(duì)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演繹推理合作任務(wù)4討論交流，DNA合作任務(wù)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(wù)1推測(cè)DNA的復(fù)制方式合作任務(wù)3學(xué)生歸納DNA半保留復(fù)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(jìn)行復(fù)制”培養(yǎng)了演繹推理、討論和歸納等科學(xué)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(guān)注熱點(diǎn)問題”的社會(huì)責(zé)任，提升了學(xué)生核心素養(yǎng)。培養(yǎng)了演繹推理、討論和歸納等科學(xué)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(guān)注熱點(diǎn)問題”的社會(huì)責(zé)任，提升了學(xué)生核心素養(yǎng)。教學(xué)過程教學(xué)步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入講授小組討論總結(jié)歸納拓展習(xí)題檢測(cè)實(shí)踐應(yīng)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(jìn)行復(fù)制的一種可能機(jī)制，了解科學(xué)家所用的方法。學(xué)生了解沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制假說和許多科學(xué)家提出的全保留復(fù)制假說和分散復(fù)制，教師提問：到底哪種假說是正確的呢？DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：需要區(qū)分親代與子代的DNA。標(biāo)記親代DNA鏈，然后觀察它們?cè)谧哟鶧NA中如何分布。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證DNA復(fù)制的方式就要分別觀察子代DNA的情況，但實(shí)驗(yàn)中，復(fù)制后的DNA分子混合在一起的，不易分離。怎么解決這個(gè)問題？教師講解密度梯度離心法的原理讓學(xué)生以小組為單位結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行討論分析，并完成相應(yīng)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(biāo)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(duì)DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)分析，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)子一代及子二代的結(jié)果分析得出：DNA的復(fù)制是以半保留復(fù)制的方式進(jìn)行的?？茖W(xué)方法組織學(xué)生閱讀教材55頁(yè)內(nèi)容，再觀看DNA復(fù)制的視頻，引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)DNA復(fù)制的概念、場(chǎng)所、時(shí)間、過程、所需條件、特點(diǎn)、原則、結(jié)果、意義。DNA復(fù)制的起點(diǎn)和方向(1)原核生物：?jiǎn)纹瘘c(diǎn)雙向復(fù)制(2)真核生物：多起點(diǎn)雙向復(fù)制在復(fù)制速率相同的前提下，圖中DNA是從其最右邊開始復(fù)制的，這種復(fù)制方式提高了DNA復(fù)制的效率。拓展應(yīng)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(duì)），真核細(xì)胞中DNA復(fù)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(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。請(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因。復(fù)習(xí)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(dāng)兩種生物的DNA單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列時(shí)，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)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(guān)系越近，這是為什么？學(xué)生觀看教材53頁(yè)問題探討嘗試回答兩道討論題。了解科學(xué)家運(yùn)用假說演繹法來探究DNA的復(fù)制方式。學(xué)生思考，可以提出自己的想法，思考如何通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證哪種假說是正確的。學(xué)生初步了解DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)原理。思考嘗試回答。小組同學(xué)合作閱讀課本內(nèi)容53—54頁(yè)，思考老師布置的相關(guān)問題。了解實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)材料、方法、原理和技術(shù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。假說-演繹法學(xué)生通過閱讀教材及觀看視頻總結(jié)回答：1、DNＡ復(fù)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(xì)胞核內(nèi)，因此，DNA復(fù)制的場(chǎng)所主要是細(xì)胞核。3、DNA邊解旋邊復(fù)制，需要模板、原料、能量、酶等條件。學(xué)生嘗試回答：說明果蠅的DNA有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，可同時(shí)從不同起點(diǎn)開始DNA復(fù)制，由此加快DNA復(fù)制的速率，為細(xì)胞分裂做好物質(zhì)準(zhǔn)備。學(xué)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(jìn)化過程中，DNA堿基序列發(fā)生的變化越小，因此親緣關(guān)系越近。發(fā)現(xiàn)問題是科學(xué)研究的第一步。問題使學(xué)生產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知心理，教師此時(shí)抓住這一有利時(shí)機(jī)，提出緊扣主題的具有探索性的問題，使學(xué)生主動(dòng)去探索。引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)出發(fā)思考問題，明確假說需要經(jīng)過驗(yàn)證。引導(dǎo)學(xué)生逐步完善實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)探究能力，認(rèn)同科學(xué)技術(shù)的重要作用。運(yùn)用分析、判斷、推理等方法，培養(yǎng)科學(xué)思維學(xué)生充分理解半保留復(fù)制的方式理解到DNA復(fù)制的子鏈與母鏈之間的關(guān)系培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生命系統(tǒng)的高效性。歸納、概述過程。培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)框架，主動(dòng)參與獲取新知識(shí)的能力。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)表述儲(chǔ)備知識(shí)。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。滲透了“關(guān)注熱點(diǎn)問題”的社會(huì)責(zé)任，提升了學(xué)生核心素養(yǎng)。教學(xué)反思本節(jié)課探究“DNA復(fù)制方式”和DNA的復(fù)制過程，最后又讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋“DNA分子雜交技術(shù)”，遵循了“理論—實(shí)踐”的認(rèn)知規(guī)律，滲透了社會(huì)責(zé)任。在探究“DNA復(fù)制方式”時(shí)，按照“作出推測(cè)（提出假說）—演繹