必修2 第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 教学设计

必修2第3章基因的本质第3节DNA的复制教学设计一、单元整体教学设计思路必修2《遗传与进化》的大概念为“概念3：遗传信息控制生物性状，并代代相传”，多数生物的遗传信息在DNA上，遗传信息的基本单位是基因，故“DNA和基因的本质”是必修2的核心内容。基于此，必修2模块可以划分为以下3个单元，“基因的发现”（第1、2章）、“基因的本质”（第3、4章）、“变异与进化”（第5、6章）。本单元“基因的本质”包括两个内容“基因的物质本质是什么？”（物质性）和“基因中的遗传信息是如何控制生物性状？”（信息性）。通过第3章的学习，我们得知“遗传信息储存在DNA（或RNA）的碱基排序中”，“具有双螺旋结构的DNA通过半保留方式进行复制”，“基因通常是有遗传效应的DNA片段”，逐步认识“基因的物质本质”。但是，“基因中的遗传信息是如何控制生物性状的呢？”通过第4章的学习，我们得知“基因中的遗传信息通过控制蛋白质合成影响生物性状”，“基因表达受到其他基因和环境的影响”，又进一步认识“基因的信息本质”。“基因的本质”既包含了基因的物质属性，也包含了基因的信息属性。本单元的学习过程中，学生培养了模型与建模、假说—演绎、归纳与概括等科学思维方法，树立了生命信息观、结构功能观、稳态平衡观等生命观念；在对本单元的经典科学实验的探究活动中，培养了学生的科学探究能力。通过第1章、第2章的学习，学生已经获知“基因是有物质实体的，且主要存在于染色体上”等知识，对进一步探究“基因的本质（物质性和信息性）”有了一定的知识基础。在前述知识的探究活动中，学生已经熟练掌握了模型与建模、假说-演绎等科学思维方法，这些方法将进一步在“基因的本质”单元探究活动中运用和提升。重要概念亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。次位概念重要概念亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。次位概念1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒在RNA分子上。2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。3概述DNA分子通过半保留方式进行复制。4.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。5.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。大概念遗传信息控制生物性状，并代代相传。DNA是生物主要遗传物质基因如何控制生物性状的？基因中的遗传信息是如何表达出来的？基因与遗传物质的关系是什么？基因中的遗传信息如何控制生物性状？遗传物质是怎样拷贝的？遗传物质有怎样的结构？遗传物质是什么？基因的物质本质是什么？基因的本质DNA的双螺旋结构的特点DNA的半保留复制证明、条件DNA的双螺旋结构的特点DNA是生物主要遗传物质基因如何控制生物性状的？基因中的遗传信息是如何表达出来的？基因与遗传物质的关系是什么？基因中的遗传信息如何控制生物性状？遗传物质是怎样拷贝的？遗传物质有怎样的结构？遗传物质是什么？基因的物质本质是什么？基因的本质DNA的双螺旋结构的特点DNA的半保留复制证明、条件DNA的双螺旋结构的特点基因控制蛋白质合成基因控制蛋白质合成性状是基因和环境共同作用的结果性状是基因和环境共同作用的结果二、课时教学设计1.课时教学目标：1.学生能基于DNA分子结构的认识，概述DNA分子的复制过程，探讨DNA复制的生物学意义（生命观念）。2.能从对DNA复制的早期推测（假说）出发，预期实验结果，并对结果进行分析（科学思维）。3.进一步掌握同位素标记法及其应用（科学探究）。2.教学重难点教学重点：（1）运用假说-演绎法探究DNA的复制方式。（2）DNA复制的过程、条件和意义教学难点：（1）运用假说-演绎法探究DNA的复制方式概述DNA复制的过程3.教法与学法对于本节课的难点（DNA复制过程），辅以多媒体动画演示。由抽象变为形象，转化为易于理解的知识。并指导学生进行讨论交流，通过提高学生的识图能力、思维能力，且适当配合练习，将知识化难为易。学生通过观看动画演示在教师的指导和帮助下，进行观察、对比、归纳，使所学知识系统化、完善化。4.课型：复习课5.教学过程（1）本节课的整体设计思路如下：《核酸的分子结构》论文节选“DNA分子杂交技术”的原理是什么？DNA是以怎样的方式进行复制的？DNA半保留复制是如何进行的？需要哪些条件？如何通过实验验证对DNA《核酸的分子结构》论文节选“DNA分子杂交技术”的原理是什么？DNA是以怎样的方式进行复制的？DNA半保留复制是如何进行的？需要哪些条件？如何通过实验验证对DNA复制方式的推测？探究任务2对科学家的实验进行演绎推理合作任务4讨论交流，DNA合作任务4讨论交流，DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异引入本节的主要探究问题探究任务1推测DNA的复制方式合作任务3学生归纳DNA半保留复制的过程和条件形成概念——“DNA形成概念——“DNA分子通过半保留方式进行复制”培养了演绎推理、讨论和归纳等科学思维方法，树立了结构功能观、物质信息观等生命观念，渗透了“关注热点问题”的社会责任，提升了学生核心素养。培养了演绎推理、讨论和归纳等科学思维方法，树立了结构功能观、物质信息观等生命观念，渗透了“关注热点问题”的社会责任，提升了学生核心素养。教学过程教学步骤教师活动学生活动设计意图导入讲授小组讨论总结归纳拓展习题检测实践应用我们来看问题探讨中沃森和克里克提出的遗传物质进行复制的一种可能机制，了解科学家所用的方法。学生了解沃森和克里克提出的DNA半保留复制假说和许多科学家提出的全保留复制假说和分散复制，教师提问：到底哪种假说是正确的呢？DNA半保留复制的实验证据：需要区分亲代与子代的DNA。标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。实验验证DNA复制的方式就要分别观察子代DNA的情况，但实验中，复制后的DNA分子混合在一起的，不易分离。怎么解决这个问题？教师讲解密度梯度离心法的原理让学生以小组为单位结合教材实验内容进行讨论分析，并完成相应思考题及教材中的填空题。将大肠杆菌放在含15N的培养液中培养若干代，得到亲代DNA分子。将已标记的亲代大肠杆菌转移到14N的培养液中培养子一代。将大肠杆菌子一代大肠杆菌转移到含有14N的培养液中再培养子二代通过对DNA半保留复制的实验分析，教师引导学生对子一代及子二代的结果分析得出：DNA的复制是以半保留复制的方式进行的。科学方法组织学生阅读教材55页内容，再观看DNA复制的视频，引导学生概括总结DNA复制的概念、场所、时间、过程、所需条件、特点、原则、结果、意义。DNA复制的起点和方向(1)原核生物：单起点双向复制(2)真核生物：多起点双向复制在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。拓展应用（教材P56）2.已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp（bp表示碱基对），真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s。下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。复习与提高（教材P62）DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（如图所示）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？学生观看教材53页问题探讨尝试回答两道讨论题。了解科学家运用假说演绎法来探究DNA的复制方式。学生思考，可以提出自己的想法，思考如何通过实验来验证哪种假说是正确的。学生初步了解DNA半保留复制的实验证据原理。思考尝试回答。小组同学合作阅读课本内容53—54页，思考老师布置的相关问题。了解实验中的实验材料、方法、原理和技术，并对实验结果进行对比分析。假说-演绎法学生通过阅读教材及观看视频总结回答：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。3、DNA边解旋边复制，需要模板、原料、能量、酶等条件。学生尝试回答：说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。学生尝试回答：形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。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心理，教师此时抓住这一有利时机，提出紧扣主题的具有探索性的问题，使学生主动去探索。引导学生从结构出发思考问题，明确假说需要经过验证。引导学生逐步完善实验方案，培养探究能力，认同科学技术的重要作用。运用分析、判断、推理等方法，培养科学思维学生充分理解半保留复制的方式理解到DNA复制的子链与母链之间的关系培养学生的科学思维。理解结构与功能相适应、生命系统的高效性。归纳、概述过程。培养学生主动建构知识框架，主动参与获取新知识的能力。培养学生科学表述储备知识。激发学生学习积极性。渗透了“关注热点问题”的社会责任，提升了学生核心素养。教学反思本节课探究“DNA复制方式”和DNA的复制过程，最后又让学生利用所学知识解释“DNA分子杂交技术”，遵循了“理论—实践”的认知规律，渗透了社会责任。在探究“DNA复制方式”时，按照“作出推测（提出假说）—演绎