“DNA的復(fù)制”教學(xué)設(shè)計(jì)（二）

張乃鳳

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

簡(jiǎn)述DNA分子復(fù)制過程;概述DNA分子復(fù)制的時(shí)期、場(chǎng)所、條件、特點(diǎn)、意義與準(zhǔn)確復(fù)制的原因;畫出DNA半保留復(fù)制過程簡(jiǎn)圖。

2.過程與方法

運(yùn)用假說—演繹法分析探究DNA分子復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)思路，逐步形成科學(xué)的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題與信息處理的能力。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

體驗(yàn)科學(xué)家探究DNA分子復(fù)制方式的過程，感受科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)與魅力;體會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步對(duì)科學(xué)研究發(fā)展起到的推動(dòng)作用;感受生物體遺傳信息傳遞過程的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的基本生物學(xué)思想。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：DNA復(fù)制的條件、過程和DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)。

2.教學(xué)難點(diǎn)：DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，DNA的復(fù)制過程。

三、設(shè)計(jì)思路

首先通過創(chuàng)設(shè)情境引出對(duì)DNA分子如何進(jìn)行復(fù)制的思考，聯(lián)系必修一的內(nèi)容，說出DNA復(fù)制的時(shí)期和場(chǎng)所，回顧上節(jié)內(nèi)容“DNA分子的結(jié)構(gòu)”，引出對(duì)DNA分子復(fù)制方式的兩種推測(cè)：半保留復(fù)制和全保留復(fù)制，引導(dǎo)學(xué)生通過假說—演繹法分析教材實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后教師展示科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生通過比較預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終得出結(jié)論。教師講解，學(xué)生上臺(tái)展示，探討DNA的復(fù)制過程，歸納總結(jié)出DNA復(fù)制的條件、特點(diǎn)、意義和能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因。

四、教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課。展示科學(xué)研究的最新進(jìn)展，引發(fā)學(xué)生思考DNA的復(fù)制過程為何如此準(zhǔn)確，究竟是如何進(jìn)行的。

2.回顧舊知，引出新知。回顧“DNA分子的結(jié)構(gòu)”，引出沃森和克里克對(duì)DNA分子復(fù)制方式的推測(cè)及其他科學(xué)家提出的假說。

3.自主學(xué)習(xí)，用假說—演繹法分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，以假說—演繹法為脈絡(luò)，通過層層設(shè)疑逐步分析，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，得出結(jié)論。

4.借助希沃白板的交互功能，幫助學(xué)生理解DNA分子的復(fù)制過程，歸納總結(jié)DNA復(fù)制的條件、特點(diǎn)、意義和能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因。

四、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

視頻展示最新科學(xué)研究進(jìn)展：科學(xué)家在人類基因組中發(fā)現(xiàn)一些病毒DNA，這些病毒DNA數(shù)萬年前就已插入到人類基因組中，為什么這么長(zhǎng)時(shí)間后仍然存在？引導(dǎo)學(xué)生回答，病毒DNA進(jìn)行了復(fù)制。數(shù)萬年的時(shí)間病毒DNA早已經(jīng)復(fù)制了無數(shù)次，但仍可在人類基因組中找到完整的病毒DNA，說明DNA的復(fù)制過程有什么特點(diǎn)？激發(fā)學(xué)生對(duì)DNA究竟如何進(jìn)行復(fù)制的好奇心。

2.回顧舊知，引出新知

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)，對(duì)DNA的復(fù)制下定義。聯(lián)系必修一所學(xué)細(xì)胞分裂的內(nèi)容，提問：

師：請(qǐng)大家聯(lián)系必修一所學(xué)的細(xì)胞分裂的知識(shí)，思考一下DNA復(fù)制的時(shí)期？

生：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。

師：只有有絲分裂和減數(shù)分裂中DNA進(jìn)行復(fù)制嗎？無絲分裂中是否有DNA的復(fù)制？原核細(xì)胞的分裂中是否有DNA的復(fù)制？

設(shè)計(jì)意圖：引出DNA復(fù)制的主要時(shí)期和主要場(chǎng)所。

回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的DNA的結(jié)構(gòu)，引出沃森和克里克對(duì)DNA復(fù)制方式提出的預(yù)測(cè)。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上提問：沃森和克里克提出了怎樣的假說？根據(jù)二人提出的假說，在白板上用不同的顏色分別表示親代DNA的兩條鏈和新合成的脫氧核苷酸鏈，學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行拖拽，展示形成的2個(gè)子代DNA雙鏈的組成情況，從而得出推論：若DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，在子代中已找不到結(jié)構(gòu)完整的親代DNA，新合成的每個(gè)DNA分子都保留了原來DNA的一條鏈，這也是半保留復(fù)制名稱的由來。當(dāng)時(shí)的科學(xué)界對(duì)DNA復(fù)制方式的推測(cè)除了沃森和克里克提出的半保留復(fù)制以外，有些科學(xué)家提出DNA是全保留復(fù)制的。根據(jù)半保留復(fù)制的含義提問：什么是全保留復(fù)制？學(xué)生回答：子代得到了親代DNA的兩條鏈。讓學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行拖拽，展示形成的2個(gè)子代DNA雙鏈的組成情況：一個(gè)DNA得到親代的兩條鏈，另一個(gè)DNA的兩條鏈均為新合成的，從而得出推論：若DNA進(jìn)行全保留復(fù)制，不論復(fù)制多少代，原有的親代DNA仍然存在。

設(shè)計(jì)意圖：通過復(fù)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)，引出沃森和克里克提出的復(fù)制的假說;通過學(xué)生上臺(tái)互動(dòng)，讓學(xué)生深刻理解半保留復(fù)制和全保留復(fù)制的“保留”究竟指的是什么。

3.自主學(xué)習(xí)，假說—演繹分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)，并填寫預(yù)習(xí)材料，保證學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量。

提問：若要證明以上哪種假說正確，應(yīng)采用什么科學(xué)研究方法？假說—演繹法的一般步驟及主要內(nèi)容？現(xiàn)在已有兩種DNA復(fù)制方式的假說，接下來需要做什么？學(xué)生回答：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)假說分別預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，證明哪種假說正確。

結(jié)合教材實(shí)驗(yàn)，提出以下問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

問題一：科學(xué)家采用的實(shí)驗(yàn)材料？技術(shù)手段？

根據(jù)學(xué)生的回答情況，適時(shí)說明15N沒有放射性，因此實(shí)驗(yàn)的技術(shù)只能叫同位素示蹤技術(shù)。提問：差速離心法分離不同細(xì)胞器的原理？進(jìn)而幫助學(xué)生理解密度梯度離心的原理。

問題二：實(shí)驗(yàn)的具體操作過程？

學(xué)生不看教材，梳理本實(shí)驗(yàn)的操作過程，教師進(jìn)行完善補(bǔ)充。

問題三：若DNA以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制，親代DNA的兩條鏈怎樣組成？第一代DNA的兩條鏈怎樣組成？第二代DNA的兩條鏈怎樣組成？將親代、第一代、第二代的DNA分別進(jìn)行密度梯度離心后應(yīng)分別位于試管的什么位置？

教師在白板上畫出親代及第一代DNA分子的兩條鏈，用紅色線條表示含15N的脫氧核苷酸鏈，黑色的線條表示含14N的脫氧核苷酸鏈。學(xué)生仿照教師，在白板上畫出第二代DNA兩條鏈的組成情況。然后讓學(xué)生預(yù)測(cè)進(jìn)行n次復(fù)制，子代DNA中有幾個(gè)含有15N，由此引出不論復(fù)制多少次，永遠(yuǎn)只有兩個(gè)DNA中含有15N，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解半保留復(fù)制的含義，并為相應(yīng)的計(jì)算問題的理解打下基礎(chǔ)。根據(jù)前面學(xué)習(xí)的密度梯度離心的原理，讓學(xué)生首先說出若DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，則三代DNA共有幾種密度，再預(yù)測(cè)各代DNA離心后應(yīng)位于試管中的什么位置，教師在白板上進(jìn)行標(biāo)注。

問題四：若DNA以全保留的方式進(jìn)行復(fù)制，親代DNA的兩條鏈怎樣組成？第一代DNA的兩條鏈怎樣組成？第二代DNA的兩條鏈怎樣組成？將親代、第一代、第二代的DNA分別進(jìn)行密度梯度離心后應(yīng)分別位于試管的什么位置？

展示科學(xué)家所做密度梯度離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與半保留復(fù)制假說相符，證明DNA以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制。

設(shè)計(jì)意圖：在孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)及摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)中，均采用了假說—演繹的方法證明假說的正確性，但學(xué)生對(duì)假說—演繹法的理解仍有一定的偏差，以假說—演繹為脈絡(luò)，梳理本實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)此科學(xué)研究方法的認(rèn)識(shí)。通過層層設(shè)疑，既可以檢測(cè)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，又能發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解有誤之處。通過學(xué)生上臺(tái)畫出不同假說對(duì)應(yīng)的子代DNA的情況，既能直觀的展示結(jié)果，又能增強(qiáng)課堂的師生互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.師生互動(dòng)，理解DNA分子復(fù)制過程

回顧半保留復(fù)制假說的內(nèi)容，動(dòng)畫展示DNA分子復(fù)制的過程?；仡橠NA分子的結(jié)構(gòu)，引出解旋酶的作用。在白板上展示已解旋的DNA分子及許多游離的脫氧核糖核苷酸，學(xué)生上臺(tái)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則將游離的脫氧核糖核苷酸與DNA上暴露出的堿基進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。

師：核苷酸之間是通過什么化學(xué)鍵進(jìn)行連接的？

生：磷酸二酯鍵。

聯(lián)系DNA分子的空間結(jié)構(gòu)，說明最終形成的子鏈需與母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。展示DNA分子同時(shí)結(jié)合解旋酶和DNA聚合酶的圖片，引出DNA復(fù)制的特點(diǎn)。最后通過一系列的問題總結(jié)DNA復(fù)制。

問題一：DNA復(fù)制的時(shí)期？場(chǎng)所？

問題二：DNA復(fù)制所需的基本條件？

問題三：DNA復(fù)制的特點(diǎn)？

問題四：DNA復(fù)制為什么能準(zhǔn)確的進(jìn)行？

問題五：DNA復(fù)制的意義？

設(shè)計(jì)意圖：通過一系列的問題既可以檢驗(yàn)學(xué)生的掌握及理解情況，又可歸納總結(jié)復(fù)制過程涉及的知識(shí)點(diǎn)。

5.小結(jié)

通過思維導(dǎo)圖的形式，簡(jiǎn)要回顧并總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容，幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)串聯(lián)到一起。