《dna的复制》教学设计

1 / 13 DNA 的复制教学设计 DNA 的复制教学设计 一、总体设计指导思想 本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学研究的过程（发现问题 提出假设 推导结论 实验验证 得出结论）作为本节课的教学主线，以求向学生介绍科学研究的一般过程和方法，并让学生亲身参与探究过程，从而培养学生科学工作的能力和方法。 二、教材分析 1、教材中的地位 本节课内容是人教版高级中学课本生物必修 2 第三章第三节。 DNA 分子的结构和复制是遗传学的基本理论。这一课时，在联系 DNA 结构的基础上，进 一步阐明 DNA 通过复制传递遗传信息的功能。学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。 “DNA 的复制 ” 又是后面变异部分的基础，学好这一课时，有利于学生对基因突变、基因重组、生物进化等内容的理解和掌握。 2、重点难点 DNA 的复制方式的发现虽然是选学内容，但是对学生的学会科学的探究，科学的思考有很大的帮助，有助于学生分析问题，解决问题能力的提高，所以把它作为探究的重点之一，2 / 13 但在知识层面上不作为重点。 DNA 复制过程完成了遗传信息的传递 功能；对 DNA 复制过程的研究，蕴含着科学研究的过程和方法教育； DNA 复制的过程具有微观、动态、连续、抽象的特点。因此，对 DNA 复制的过程的探讨既是本课时的教学重点，也是难点。 三、学情分析 学生已经具有了 DNA 双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识，在此基础上，本课时将要从分子水平来探讨生命的本质，属于肉眼看不到的抽象知识。高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。他们能够掌握基本的思维方法，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展。观察力、记忆力、想象力有了明显的提 高，认知活动的自觉性，认知系统的自我评价和自我控制能力也有了相应的发展。 由于本课时内容具有较高的抽象性，学生们会感到困难，因此在教学中，我除了引导学生自主、探索、合作学习以外，还通过启发式教学，设置大量的问题情境，来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们分析、归纳、概括能力。 四、教学目标设计 知识目标 1、记住 DNA 复制的概念 2、简述 DNA 复制的过程，并分析、归纳出 DNA 复制过程的3 / 13 特点。 3、知道 DNA 复制在遗传上的意义 能力目标 1、通过介绍 meselson、 stehl 的试验，引导学生分 析、比较、推理、归纳，培养科学的思维。 2、通过引导学生观察拉链和 DNA 复制的比较，鼓励学生大胆想象、猜测，培养学生自主探索、合作学习、分析问题、解决问题的能力。 情感目标 通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。 五、教法、学法设计 （一）教法设计 结合教材的特点和学生实际，本课时主要采用启发式教学法，比如：在学习 DNA 复制的方式式，启发学生去思考复制的方式可能有哪些？如果是这种方式，复制的结果是什么？如果是那种方式，复制的结果是什么？通过什么方式去证明你的假设？再比如：在学习 DNA 复 制的条件时，可以启发学生去思考科学家是怎么知道需要这些条件的？除了课本上介绍的条件外，还可能需要什么条件？科学家是怎么知道的？从而引导学生去探索和发现，使学生在教学活动中初步学会科学研究的一般方法，即发现问题 提出假说 试验验证 得出结论，培养学生的合作、探索的精神，发展4 / 13 学生的思维能力，为学生铺设符合知识规律的思维轨道，强化素质教育。对于 DNA 复制的过程，学生是没有办法去探究的，但这一部分又比较抽象，我采用化抽象为具体的办法，采用拉链作为模型，让学生对比拉链的拉上、拉开和课本上介绍的 DNA 复制过程的异 同点，从而加深学生对知识得理解和掌握。 （二）学法设计 本课时通过设疑导学，指导学生自主探索 DNA 复制的方式和复制的条件，发现知识，培养学生发现问题、解决问题、相互协作、自主学习的能力；通过点拨导议，启发学生思考、分析科学家的试验，概括、总结出正确结论，从而培养学生分析、推理、概括、总结的基本学习方法；通过展示小组提出的假设，培养学生的参与意识和创新意识，让学生学会在学习中进行交流的基本方法。充分体现学生的 “ 主体 ” 地位。 六、媒体选择 1、多媒体课件 用 PowerPoint 制作的演示文稿（内有 DNA 复制过程的动画） 2、实物展台 展示学生推导的 DNA 半保留和全保留复制的结果及相应得实验结果示意图 3、拉链四个 5 / 13 七、教学程序设计 （ 1）流程图 （ 2）教学过程： 程序教学活动设计 意图 教师活动学生活动 复习旧知 引入新课 (3 分钟 )展示课件并提问： 1、 DNA 化学组成的基本单位是什么？ 2、 DNA 分子的空间结构是什么样的？ 总结学生的回答之后，引出 DNA 复制的课题。 思考回答： 1、 DNA 化学组成的基本单位是脱氧核苷酸，每个脱氧 核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮的碱基组成。 2、两条链盘旋成的双螺旋结构。学生已有的 DNA 双螺旋结构的知识是学习 DNA 复制的基础，由此引出新课题。 引导回忆 发现问题 6 / 13 (3-5 分钟 )有关 DNA 复制，我们已经学习过哪些知识？你们觉得还有哪些疑问？ （以此设问引导学生回忆已有知识，发现新的问题。） 思考回答 1、 DNA 复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 2、由于 DNA 主要存在与细胞核内，因此 DNA 复制的场所主要是细胞核。 发现问题 关于 DNA 怎样 复制？需要哪些条件？复制的结果怎样？有什么特点？等等是还没有解决的问题。发现问题是科学研究的第一步。问题使学生产生了强烈的求知解疑心理，教师此时抓住这一有利时机，提出紧扣主题的具有挑战性、探索性的问题，使学生主动去探索。 D N A 复制方式探讨 (约 10 分钟 ) 分组讨论模拟探索 沃森和克里克在发表 DNA 分子双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道： “ 在提出碱基特异性配对的看法后，我们立7 / 13 即又提出了遗传进行复制的一种可能机理。 ” 你能从 DNA 分子的双螺旋结构，设想出 DNA 复制的方式 可能有哪几种吗？ 假如用 15N 标记母链，用 14N 标记子链，请同学们根据假设分组讨论复制一代和两代的结果是什么？用图形表示结果。 教师投影展示部分小组的讨论情况。 学生分组分析讨论，提出 DNA 复制的两种假设：全保留复制和半保留复制。 学生根据假设讨论演绎并画图表示两种复制的结果 小组间相互补充作出评价培养学生的参与意识和培养学生的合作、探索的精神。并进一步复习假说 -演绎法。 1958 年 meselson 和 Stehl 用含有 15N 的培养基培养大肠杆菌，经过多次细胞分裂，细菌细胞的 DNA 充分地被 15N 标记上。然后把这些细胞移入正常的含同位素 14N 的培养基中，然后，在不同时刻（复制不同代数后）收集细菌样本，从中提取 DNA，再将提出的 DNA 进行离心，记录离心后试管中 DNA的位置。 密度大的 DNA 在试管的上方还是下方，密度小的呢？中等的呢？请同学们思考用密度梯度离心之后试管中的 DNA 条带所在的位置。并画出示意图。请同学们思考用密度梯度离心之后试管中的 DNA 条带所在的位置。并画出示意图。 8 / 13 巡视学生的活动，记录学生出现的问题。 教师投影展 示部分小组的讨论情况。 教师展示科学家的实际实验结果。 并总结出科学发现的一般过程。 在老师的启发引导下，学生们根据刚才演绎得结果，推导出这样的可能实验现象：如果是全保留复制，则离心后 DNA条带应该只有两条；如果是半保留复制，则离心后 DNA 条带应该有三条，并画出条带的位置。本模拟探索试验的设计和运用，旨在激发学生探索和协作的兴趣，培养学生的动手能力和思维能力。 D N A 复制的条件和过程探讨 (约 20 分钟 )请同学们思考 DNA 复制至少需要什么条件？ 科学家是怎么知道这些条件的呢？学生讨论后回答： 模板：两条链分别作为模板 原料：四种脱氧核苷酸 能量：由 ATP 提供 酶：解旋酶、聚合酶等 9 / 13 科学家通过推导和实验知道的。学生可能说不全，老师引导学生补充完整。 介绍试验 请同学们想一想，下面这个事实说明了什么？ 1958 年美国生化学家 kornberg 在试管中用脱氧核苷酸合成DNA。他将大肠杆菌中提取的 DNA 聚合酶加入到含有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的 mg2+的人工体系中，并没有发生DNA 的合成，当加入少量的 RNA 作引子和 ATP 作为 能源物质，经保温孵育后，测定其中 DNA 的含量。发现其中的 DNA 的含量增加了。 让学生根据实验结果得出结论：复制除需要四个基本条件外，还需要其他条件，如 RNA 引物等。 旨在提醒学生不能把书读死。而应该始终保持怀疑和探究的心态。 模拟 探讨请同学们自学课本上有关 DNA 复制过程的内容，总结DNA 复制大体上分为几个步骤。 教师通过拉链来模拟 DNA 复制过程。提出问题： 拉链中的各个部件各代表复制过程中的什么？ 复制代数和 DNA 数目之间，及与含母链的 DNA 数目之间有什10 / 13 么关系？ DNA 复制过程是否就是完全 像拉链的开合？学生自学并总结，如不完整可由其他同学补充。 解链 合成子链 螺旋 学生分组讨论拉链中的各个部件各代表复制过程中的什么，由学生代表发言。培养学生联想理解的意识，在学习过程中化抽象为具体，提高学习效率。 培养学生分析比较的意识，进一步加深对 DNA 复制的理解。 观看动画组织学生观看 DNA 复制的动画课件。学生随着动画的演示，一起念出过程：解链 合成子链 螺旋 反复播放 DNA 复制的动画，使学生完成由感性到理性的知识过渡。 DNA 复制的意义 DNA 复制有什么意义？传递遗传信息 课堂小结利用多媒体课件引导学生概括总结学生总结本节课知识要点巩固基础知识 课堂测评 基础知识测评学生练习检验知识目标达标情况 八、课堂测评 1、一个噬菌体侵染细菌后，形成了 200 个子代噬菌体，子代 DNA 中含最初 DNA 链的 DNA 占 % 2、下列关于 DNA 复制的说法，其中不正确的是（）： 11 / 13 A DNA 复制过程中需要酶的催化 B DNA 复制过程中需要的能量直接由糖类提供 c DNA 分子是边解旋边复制的 D DNA 复制过程中两条母链均可作模板 3、含有 32P 或 31P 的磷酸，两者化学性质几乎相同，都 可参与 DNA 分子的组成， 32P 比 31P 质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有 31P 磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0 代细胞。然后将 G0 代细胞移至含有 32P 磷酸的培养基中培养，经过第 1、 2 次细胞分裂后，分别得到 Gl、 G2 代细胞。再从 G0、 Gl、 G2 代细胞中提取出 DNA，经密度梯度离心后得到结果如下图。由于 DNA 分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若 、 、 分别表示轻、中、重三种 DNA 分子的位置，请回答下列问题： G0 、 Gl、 G2 三代 DNA 离心后的试管分别是图中的：G0_， Gl_， G2_。 G2 代在 、 、 3 条 带 中 DNA 数 的 比 例 是_。 图中 、 两条带中 DNA 分子所含的同位素磷分别是：条带 _ ，条带 _ 。 上 述 实 验 结 果 证 明 了 DNA 的 复 制 方 式 是_。 九、课后作业 12 / 13 1、 DNA 分子的复制发生在细胞有丝分裂的（）： 分裂前期 分裂中期 分裂后期 分裂间期 2、假设某大肠杆菌含 14N 的 DNA 的相对分子质 量为， a 若将其长期培养在含 15N 的培养基中便得到含 15N 的 DNA，相对分子质量为 b。现将含 15N 的 DNA 大肠杆菌再培养在 14N的培养基中，子二代 DNA 的相对分子质量平均为（ ） A (a+b)/2B (3a+b)/2c (a+3b)/2D (a+b)/2 3、某双链 DNA 分子带有 15N 同位素标记，在试管中以该 DNA为模板进行复制实验，连续复制 4 代之后，试管中带有 14N同位素标记的 DNA 占总量的 % 4、利用多媒体课件，引导学生概括