“DNA的复制”教学设计

刘佩珊

1 教材分析

人教版必修二“遗传与进化”第三章第3节“DNA的复制”内容可分为两大部分：DNA复制方式实验探究和DNA复制过程。教材中将DNA半保留复制的实验证据设定为选学，缺乏研究思路推导过程，学生难以理解。教师在上课时可以运用假说-演绎法让学生亲历半保留复制机制的探究过程，在归纳与演绎，分析与综合中锻炼科学思维。

2 学情分析

高中生物一轮复习过程中，传统复习课以教师进行知识梳理与灌输为主，忽视了学生解决现实生活问题的能力的培养。“DNA的复制”是高中生物“遗传与进化”模块的核心教学内容之一，但学生只停留在对抽象知识的整理与记忆层面，并不了解知识产生的研究过程。

课堂上创设情景能改变教师一言堂的现状，使学生主动参与到课堂中来，主动探究知识，从而提高学生面对新情景的知识迁移能力。

3 教学目标

（1）通过对DNA半保留复制方式的实验探究，尝试提出相关实验方案;

（2）通过对材料中的文字信息以及图表进行分析，进而推断出相应的实验结论。

4 教学重难点

（1）假说一演绎法的实验探究思路;

（2）学生根据DNA复制相关的经典或前沿的材料进行逻辑推理和分析能力。

5 教学过程

5.1 DNA复制方式实验探究

5.1.1 分析情景，提出问题

在街上驾车，每年每104个人中一人死亡，DNA复制过程随机错配，每拷贝104个核苷酸出错一次，经DNA聚合酶校读后，每拷贝107个核苷酸出错一次，精确性很高，从而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。教师引导学生提出问题：DNA是如何复制的？

设计意图：利用相关数据创设情景，从而激发学生对DNA复制方式的探究兴趣。

5.1.2 作出假说

沃森和克里克提出半保留复制的假说后因为没有实验证据支持，因此很多学者都对这种复制方式持怀疑态度，如果你是当时的科学家，你还能设想出哪些DNA复制方式？教师引导学生得出全保留复制和弥散型复制这两种复制方式，并对这三种复制方式进行解说。

设计意图：以科学史为引领，创设情景，让学生想象自己就是研究相关问题的科学家，营造学习氛围，引发学生积极思考。

5.1.3 设计实验，演绎推理

教师提问，以上三种复制方式哪一种是正确的？只能用实验证明。教师创设问题串，让学生以小组为单位进行实验设计。问题1：设计实验时，实验的关键思路是什么（如何将亲代DNA与子代DNA分离出来）？问题2：科学家运用什么方法将亲代DNA与子代DNA区分开？教师引导学生得出实验思路：用含有15N标记的NH Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，获得含15N的亲代DNA。再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中，收集并提取大肠杆菌的DNA。可用密度梯度离心法，通过观察离心管呈现的条带位置、数量和宽度将亲代DNA与子代DNA分离出来。问题3：将含15N的亲代DNA放在含有14N的普通培养液中复制2代，请同学们分别画出3种复制方式DNA条带类型和在离心管中呈现的条带位置。教师请不同组别的3位学生到黑板画图展示小组讨论结果，小组成员进行补充。学生所画图总结如下：

设计意图：以问题串来创设情境，通过小组讨论的方式，让学生体验科学的研究方法和亲历与科学家一样的探究过程，提升学生分析问题，解决问题的能力，从而培养学生的科学思维。

5.1.4 实验验证

出示 DNA 复制发现者梅塞尔森和斯特尔经典实验现象，分析发现亲代（0 代）样品显示一条重密度带，说明亲代 DNA 为 15N15N。第一代（1.0 代）样品显示一条中密度带，说明DNA 复制一代后双链为 15N14N。第二代（1.9 代）样品显示为一条轻密度带和一条中密度带，说明经过第二次复制后 DNA 双链为 14N14N 和 15N14N。且随着复制代数的增加，样品都显示只有轻带和中带，且轻带宽度不断增加而中带不断降低。通过实验现象可以发现梅塞尔森和斯特尔大肠杆菌同位素示踪实验的实验结果与半保留复制方式推测、演绎的实验结果一致。

设计意图：通过展示实验证据，让学生通过分析资料验证假说，感悟科学家设计实验的巧妙和思维的缜密，感受科学探究的魅力。

5.1.5 实验结论

通过以上分析可确定 DNA 的复制方式为半保留复制。

设计意图： 本部分内容运用 DNA 复制准确性相关数据、问题串、科学史为载体，创设情景，引导学生主动进行探究性学习。同时以假说-演绎法为主线，让学生在体验科学的研究方法的同时，学生的归纳和演绎思维得到发展，实现了培养学生科学思维的目标。

6 总结与反思

本节内容将科学史上的经典实验和原始文献引入课堂，通过出示相关数据及设置问题串创设情景，在自主探究的过程中提高学生的理性思维和科学探究能力，实现了教学目标。但科學思维的培养是一个长期的过程，需要老师精心筛选来自生活的素材，创设更多情境，最大程度地激发学生的学习兴趣，使学生主动参与到课堂中来，主动探究知识，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（作者单位：珠海市第一中学）