DNA的復(fù)制（教學(xué)設(shè)計(jì)）高一下學(xué)期生物人教版必修2

課題：DNA的復(fù)制（教學(xué)設(shè)計(jì)）20242025學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2提供者：?jiǎn)挝唬航虒W(xué)內(nèi)容分析（1）本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是DNA的復(fù)制機(jī)制。（2）本節(jié)課主要介紹了DNA復(fù)制的條件、特點(diǎn)和過程等知識(shí)點(diǎn)。通過對(duì)DNA復(fù)制的探索，學(xué)生能夠理解遺傳信息如何通過DNA分子在親子代之間精確傳遞。此外，課程還包括科學(xué)探究環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究DNA分子復(fù)制的具體方式。（3）通過學(xué)習(xí)本節(jié)課，學(xué)生能夠在理解生命觀念的基礎(chǔ)上，發(fā)展科學(xué)思維能力，例如概述DNA分子復(fù)制的過程及其特點(diǎn)。同時(shí)，通過參與科學(xué)探究活動(dòng)，學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程，培養(yǎng)參與意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，以及自主學(xué)習(xí)和合作交流的能力。特別是，課程設(shè)計(jì)了一系列問題，激發(fā)學(xué)生的思考和參與，促使他們掌握DNA復(fù)制的相關(guān)知識(shí)，并為后續(xù)學(xué)習(xí)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和基因突變打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)（1）生命觀念：理解DNA復(fù)制是遺傳信息在親子代之間傳遞的關(guān)鍵過程，掌握DNA復(fù)制的生物學(xué)意義，形成對(duì)生命延續(xù)的科學(xué)認(rèn)知。（2）科學(xué)思維：通過分析DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，培養(yǎng)邏輯推理能力，能夠運(yùn)用演繹推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法解決生物學(xué)問題。（3）探究實(shí)踐：通過設(shè)計(jì)并模擬同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，探究DNA復(fù)制的方式，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和科學(xué)探究能力，理解科學(xué)研究的過程與特點(diǎn)。（4）態(tài)度責(zé)任：在學(xué)習(xí)和探究過程中，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和創(chuàng)新性，增強(qiáng)對(duì)生物學(xué)研究的興趣與責(zé)任感。教學(xué)方法講授法、實(shí)驗(yàn)法、問題驅(qū)動(dòng)法教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)（1）理解DNA半保留復(fù)制的機(jī)制及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法，掌握同位素標(biāo)記法的應(yīng)用及其在實(shí)驗(yàn)中的具體操作。（2）分析DNA復(fù)制過程中的關(guān)鍵步驟和條件，包括解旋、子鏈合成及雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成，理解復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行的原因及其生物學(xué)意義。教學(xué)過程師生活動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課一、導(dǎo)入新課展示琥珀中的蚊子（PPT展示被琥珀困住的蚊子圖片）教師：同學(xué)們，你們知道琥珀中的昆蟲可以保存幾千萬年嗎？如果現(xiàn)在要復(fù)活恐龍，我們應(yīng)該怎么辦呢？生：可以從琥珀中提取DNA進(jìn)行克隆。教師：非常好！那么，讓恐龍復(fù)活的關(guān)鍵是什么呢？生：關(guān)鍵是要有完整的DNA。效果設(shè)計(jì)：通過展示琥珀中的蚊子引起學(xué)生興趣，并引導(dǎo)他們思考DNA在遺傳中的重要作用。教師：DNA作為遺傳物質(zhì)，是如何進(jìn)行復(fù)制的呢？為了保證遺傳信息的精確傳遞，怎樣保證DNA準(zhǔn)確復(fù)制呢？引入課題教師：沃森和克里克在發(fā)表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)那篇著名短文的結(jié)尾處寫道：“值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對(duì)方式，暗示著遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制的一種可能的機(jī)制?！苯處煟簤A基互補(bǔ)配對(duì)原則暗示了DNA的復(fù)制機(jī)制可能是怎樣的？生：DNA的一條鏈可以作為模板，另一條鏈上的堿基與之互補(bǔ)配對(duì)。教師：為什么沃森和克里克要用“可能”二字？這反映了科學(xué)研究具有什么特點(diǎn)？生：科學(xué)研究需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不能僅憑推測(cè)。效果設(shè)計(jì)：通過引用科學(xué)家的話語，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究嚴(yán)謹(jǐn)性的認(rèn)識(shí)。二、新課講授1.對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)講解DNA復(fù)制的假說教師：關(guān)于DNA的復(fù)制方式，科學(xué)家提出了哪些假說？PPT展示全保留復(fù)制與半保留復(fù)制的過程：全保留復(fù)制：母鏈完全保持不變，而子鏈完全是新合成的。半保留復(fù)制：每條母鏈各保留一半，形成兩個(gè)新的DNA分子，每個(gè)新分子都包含一條舊鏈和一條新鏈。教師：請(qǐng)大家思考一下，DNA分別通過這兩種復(fù)制方式復(fù)制一次后，所形成的子代DNA分子的組成有何不同？（生：全保留復(fù)制中，子代DNA分子的兩條鏈都是新的；半保留復(fù)制中，子代DNA分子中有一條舊鏈和一條新鏈。）問題討論教師：要在實(shí)驗(yàn)中直觀地標(biāo)識(shí)母鏈和子鏈，應(yīng)采取怎樣的方法？生：可以用同位素標(biāo)記法。教師：如果用同位素進(jìn)行標(biāo)記，可標(biāo)記什么元素？生：可標(biāo)記C、H、O、N、P等元素。教師：很好。假設(shè)親代DNA是被15N作標(biāo)記的，放在含14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代、子一代、子二代DNA分別含有哪種N元素？生：親代DNA含有15N，子一代DNA含有15N和14N，子二代DNA含有14N。2.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教師：1958年，美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證DNA復(fù)制的方式。實(shí)驗(yàn)材料是大腸桿菌，采用同位素標(biāo)記法，使用15N和14N。教師補(bǔ)充：同位素標(biāo)記法是一種常用的研究方法，通過追蹤特定元素的不同同位素，可以了解化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。如15N和14N就是兩種常用的氮同位素。教師提問：假如半保留復(fù)制是正確的，實(shí)驗(yàn)的預(yù)期會(huì)是怎樣的？生：親代DNA含有15N，子一代DNA含有15N和14N，子二代DNA中含有15N和14N，但比例不同。教師提問：假如全保留復(fù)制是正確的，實(shí)驗(yàn)的預(yù)期又會(huì)是怎樣的？生：親代DNA含有15N，子一代DNA中含有15N和14N，但子二代DNA全部含有14N。實(shí)驗(yàn)過程PPT展示實(shí)驗(yàn)過程：教師講解實(shí)驗(yàn)步驟，并引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，不是全保留復(fù)制。效果設(shè)計(jì)：通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果分析，使學(xué)生理解DNA復(fù)制的具體機(jī)制。3.DNA復(fù)制的過程場(chǎng)所主要在細(xì)胞核，但在線粒體、葉綠體和原核生物的擬核中也發(fā)生。時(shí)間細(xì)胞分裂前的間期（有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂前的間期）條件①能量：ATP（為DNA的復(fù)制提供能量）②模板：2條DNA分子單鏈③原料：游離的4種脫氧核苷酸④酶：解旋酶、DNA聚合酶復(fù)制過程①解旋（解旋酶）在ATP幫助下，解旋酶將DNA雙螺旋的2條鏈解開。②合成子鏈（DNA聚合酶）將4種脫氧核苷酸按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在DNA聚合酶的作用下合成與母鏈互補(bǔ)的1條子鏈。③形成DNA新合成的子鏈不斷延伸，與其對(duì)應(yīng)的模板鏈繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制③多起點(diǎn)復(fù)制復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行的原因雙螺旋結(jié)構(gòu)：為DNA復(fù)制提供了精確的模板堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行意義通過復(fù)制將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性（使親子代保持連續(xù)性）。效果設(shè)計(jì)：通過詳細(xì)的講解，使學(xué)生理解DNA復(fù)制的全過程及其重要意義。三、課堂小結(jié)回顧重點(diǎn)教師：今天我們一起學(xué)習(xí)了DNA復(fù)制的條件、特點(diǎn)及過程，還有半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)的分析。教師提問：DNA復(fù)制的條件有哪些？生：能量、模板、原料、酶。教師提問：DNA復(fù)制的過程分為哪幾個(gè)步驟？生：解旋、合成子鏈、形成DNA。教師提問：DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？生：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。實(shí)際應(yīng)用教師：通過今天的學(xué)習(xí)，我們知道了DNA復(fù)制是遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)，這對(duì)于生物的生長(zhǎng)發(fā)育和遺傳變異具有重要意義。大家能舉出一個(gè)DNA復(fù)制在實(shí)際生活中的應(yīng)用嗎？生：例如，法醫(yī)鑒定中可以通過DNA復(fù)制技術(shù)來確定犯罪現(xiàn)場(chǎng)的DNA。效果設(shè)計(jì)：通過