“DNA的复制”教学设计（二）

张乃凤

一、教学目标

1.知识与技能

简述DNA分子复制过程;概述DNA分子复制的时期、场所、条件、特点、意义与准确复制的原因;画出DNA半保留复制过程简图。

2.过程与方法

运用假说—演绎法分析探究DNA分子复制方式的实验过程和实验思路，逐步形成科学的思维方式，培养学生提出问题、分析问题、解决问题与信息处理的能力。

3.情感、态度与价值观

体验科学家探究DNA分子复制方式的过程，感受科学研究的严谨与魅力;体会科学技术进步对科学研究发展起到的推动作用;感受生物体遗传信息传递过程的准确性，进一步认同结构与功能相统一的基本生物学思想。

二、教学重、难点

1.教学重点：DNA复制的条件、过程和DNA半保留复制的特点。

2.教学难点：DNA半保留复制的实验证据，DNA的复制过程。

三、设计思路

首先通过创设情境引出对DNA分子如何进行复制的思考，联系必修一的内容，说出DNA复制的时期和场所，回顾上节内容“DNA分子的结构”，引出对DNA分子复制方式的两种推测：半保留复制和全保留复制，引导学生通过假说—演绎法分析教材实验的实验思路并预测实验结果，然后教师展示科学家的实验结果，学生通过比较预测结果与实际的实验结果，最终得出结论。教师讲解，学生上台展示，探讨DNA的复制过程，归纳总结出DNA复制的条件、特点、意义和能够准确复制的原因。

四、教学策略

1.创设情境，导入新课。展示科学研究的最新进展，引发学生思考DNA的复制过程为何如此准确，究竟是如何进行的。

2.回顾旧知，引出新知。回顾“DNA分子的结构”，引出沃森和克里克对DNA分子复制方式的推测及其他科学家提出的假说。

3.自主学习，用假说—演绎法分析经典实验。以学生自主学习为基础，以假说—演绎法为脉络，通过层层设疑逐步分析，引导学生预测实验结果，与实际实验结果比较，得出结论。

4.借助希沃白板的交互功能，帮助学生理解DNA分子的复制过程，归纳总结DNA复制的条件、特点、意义和能够准确复制的原因。

四、教学过程

1.创设情境，导入新课

视频展示最新科学研究进展：科学家在人类基因组中发现一些病毒DNA，这些病毒DNA数万年前就已插入到人类基因组中，为什么这么长时间后仍然存在？引导学生回答，病毒DNA进行了复制。数万年的时间病毒DNA早已经复制了无数次，但仍可在人类基因组中找到完整的病毒DNA，说明DNA的复制过程有什么特点？激发学生对DNA究竟如何进行复制的好奇心。

2.回顾旧知，引出新知

引导学生根据已有的知识，对DNA的复制下定义。联系必修一所学细胞分裂的内容，提问：

师：请大家联系必修一所学的细胞分裂的知识，思考一下DNA复制的时期？

生：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。

師：只有有丝分裂和减数分裂中DNA进行复制吗？无丝分裂中是否有DNA的复制？原核细胞的分裂中是否有DNA的复制？

设计意图：引出DNA复制的主要时期和主要场所。

回顾上节课学习的DNA的结构，引出沃森和克里克对DNA复制方式提出的预测。在学生自主学习的基础上提问：沃森和克里克提出了怎样的假说？根据二人提出的假说，在白板上用不同的颜色分别表示亲代DNA的两条链和新合成的脱氧核苷酸链，学生上台进行拖拽，展示形成的2个子代DNA双链的组成情况，从而得出推论：若DNA进行半保留复制，在子代中已找不到结构完整的亲代DNA，新合成的每个DNA分子都保留了原来DNA的一条链，这也是半保留复制名称的由来。当时的科学界对DNA复制方式的推测除了沃森和克里克提出的半保留复制以外，有些科学家提出DNA是全保留复制的。根据半保留复制的含义提问：什么是全保留复制？学生回答：子代得到了亲代DNA的两条链。让学生上台进行拖拽，展示形成的2个子代DNA双链的组成情况：一个DNA得到亲代的两条链，另一个DNA的两条链均为新合成的，从而得出推论：若DNA进行全保留复制，不论复制多少代，原有的亲代DNA仍然存在。

设计意图：通过复习DNA的结构，引出沃森和克里克提出的复制的假说;通过学生上台互动，让学生深刻理解半保留复制和全保留复制的“保留”究竟指的是什么。

3.自主学习，假说—演绎分析经典实验

课前要求学生预习该实验，并填写预习材料，保证学生的预习质量。

提问：若要证明以上哪种假说正确，应采用什么科学研究方法？假说—演绎法的一般步骤及主要内容？现在已有两种DNA复制方式的假说，接下来需要做什么？学生回答：设计实验，根据假说分别预测实验结果，并与最终的实验结果进行对照，证明哪种假说正确。

结合教材实验，提出以下问题进行实验分析。

问题一：科学家采用的实验材料？技术手段？

根据学生的回答情况，适时说明15N没有放射性，因此实验的技术只能叫同位素示踪技术。提问：差速离心法分离不同细胞器的原理？进而帮助学生理解密度梯度离心的原理。

问题二：实验的具体操作过程？

学生不看教材，梳理本实验的操作过程，教师进行完善补充。

问题三：若DNA以半保留的方式进行复制，亲代DNA的两条链怎样组成？第一代DNA的两条链怎样组成？第二代DNA的两条链怎样组成？将亲代、第一代、第二代的DNA分别进行密度梯度离心后应分别位于试管的什么位置？

教师在白板上画出亲代及第一代DNA分子的两条链，用红色线条表示含15N的脱氧核苷酸链，黑色的线条表示含14N的脱氧核苷酸链。学生仿照教师，在白板上画出第二代DNA两条链的组成情况。然后让学生预测进行n次复制，子代DNA中有几个含有15N，由此引出不论复制多少次，永远只有两个DNA中含有15N，帮助学生进一步理解半保留复制的含义，并为相应的计算问题的理解打下基础。根据前面学习的密度梯度离心的原理，让学生首先说出若DNA进行半保留复制，则三代DNA共有幾种密度，再预测各代DNA离心后应位于试管中的什么位置，教师在白板上进行标注。

问题四：若DNA以全保留的方式进行复制，亲代DNA的两条链怎样组成？第一代DNA的两条链怎样组成？第二代DNA的两条链怎样组成？将亲代、第一代、第二代的DNA分别进行密度梯度离心后应分别位于试管的什么位置？

展示科学家所做密度梯度离心实验结果，与半保留复制假说相符，证明DNA以半保留的方式进行复制。

设计意图：在孟德尔的豌豆杂交实验及摩尔根的果蝇杂交实验中，均采用了假说—演绎的方法证明假说的正确性，但学生对假说—演绎法的理解仍有一定的偏差，以假说—演绎为脉络，梳理本实验，可进一步加深学生对此科学研究方法的认识。通过层层设疑，既可以检测学生的预习情况，又能发现学生理解有误之处。通过学生上台画出不同假说对应的子代DNA的情况，既能直观的展示结果，又能增强课堂的师生互动，提高学生的学习兴趣。

4.师生互动，理解DNA分子复制过程

回顾半保留复制假说的内容，动画展示DNA分子复制的过程。回顾DNA分子的结构，引出解旋酶的作用。在白板上展示已解旋的DNA分子及许多游离的脱氧核糖核苷酸，学生上台根据碱基互补配对原则将游离的脱氧核糖核苷酸与DNA上暴露出的碱基进行互补配对。

师：核苷酸之间是通过什么化学键进行连接的？

生：磷酸二酯键。

联系DNA分子的空间结构，说明最终形成的子链需与母链盘绕成双螺旋结构。展示DNA分子同时结合解旋酶和DNA聚合酶的图片，引出DNA复制的特点。最后通过一系列的问题总结DNA复制。

问题一：DNA复制的时期？场所？

问题二：DNA复制所需的基本条件？

问题三：DNA复制的特点？

问题四：DNA复制为什么能准确的进行？

问题五：DNA复制的意义？

设计意图：通过一系列的问题既可以检验学生的掌握及理解情况，又可归纳总结复制过程涉及的知识点。

5.小结

通过思维导图的形式，简要回顾并总结本节课的内容，帮助学生将所学知识串联到一起。