DNA的复制-高中-生物学-教学设计

3.3DNA的复制陈雁西安铁一中滨河高级中学【教材分析】本节包括“对DNA复制的推测”“DNA半保留复制的实验证据”“DNA复制的过程”三部分内容。这三部分内容的编排顺序遵循了科学史，即基于DNA的结构推测DNA复制的机制，然后通过实验证明DNA半保留复制机制的正确性，最后介绍DNA复制的具体过程。在“对DNA复制的推测”中，教材首先介绍了沃森和克里克推测DNA复制是半保留复制的假说，并解释了这种复制方式。还介绍了当时还有其他假说，并解释了其中一种假说，即全保留复制。在“DNA半保留复制的实验证据”中，介绍了背景知识，展示了“证明DNA复制方式的实验示意图”。通过“思考·讨论”活动进行演绎推理，从而完成运用假说一演绎法探究DNA复制方式的过程。最后教材用黑体字总结了DNA的复制方式:“DNA的复制是以半保留的方式进行的。”在“DNA复制的过程”中，配“DNA复制的示意图”介绍了DNA复制的过程。最后用黑体字总结了DNA复制的过程。【核心素养】生命观念：理解遗传信息通过DNA分子在亲子代之间进行传递。科学思维：概述DNA分子的复制过程、条件及特点。科学探究：通过运用假说演绎法探究DNA分子复制的方式。社会责任：加强学生的逻辑思维能力，领悟科学探究的魅力，逐渐形成科学家所具有的求真务实的科学精神。【教学目标】1.运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。2.通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。3.概述DNA复制的条件、过程和特点。【教学重难点】1．DNA分子复制的条件、特点及过程；2．DNA复制过程，半保留复制实验的分析。【教学用具】多媒体课件、DNA复制方式演绎过程教具、小黑板等。【时间安排】1课时【教学方法】讲授法、小组合作探究法、对实验过程的教具演示法等【教学过程】（一）情境创设式导入：通过一个洋葱分生区细胞有丝分裂产生两个相同子细胞的图片导入，然后提出问题，为什么两个子细胞一样？进而学生答出两个子细胞的遗传物质相同，然后再次提出问题，为什么子细胞中的遗传物质相同呢？引出亲代的DNA经过复制可以将亲代储存在DNA中的遗传信息准确的传给子代？本节课来学习DNA复制相关内容。利用时间轴回顾对DNA的探索过程20世纪30年代：DNA和蛋白质谁才是遗传物质？这个问题引起生物界激烈讨论1952年--赫尔希和蔡斯：通过噬菌体侵染细菌实验，证明了DNA是噬菌体的遗传物质1953年--沃森和克里克：提出DNA双螺旋结构模型；同时关于DNA复制的方式引起了科学界的诸多讨论从DNA的探索过程引出DNA复制方式的推测。DNA复制相关过程1、对DNA复制方式的推测关于DNA的复制方式，科学家提出了哪些假说？让学生扮演科学家，进行DNA复制方式的推测，学生模拟过程中提出了子代DNA中的结合方式，提出了DNA的半保留复制以及可能的全保留复制。PPT展示半保留复制和全保留复制模型。2、探究DNA复制的方式引导学生分析两种假说的区别，发现他们最主要的区别是：亲代DNA母链与新合成的DNA子链的结合方式不同。问题1：如何通过实验区分亲代DNA链和子代的DNA链？学生可能回答同位素标记法。问题2：如果用同位素进行标记,用什么元素的同位素呢?资料：15N和14N是N元素的两种稳定的同位素（无放射性），这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。通过分析DNA的元素组成以及阅读提供的资料确定用氮元素的同位素标记。2、通过相关任务演绎两种不同复制方式的模型【任务一】尝试利用所给材料构建1个双链都被15N标记的DNA分子，放在14N的环境中进行培养，分别按照半保留复制和全保留复制的方式，演绎出每种方式中复制两代的图解模型，并将结果填写在学案上相应的表格中。要求：1-5小组演绎半保留复制模型；6-9小组演绎全保留复制模型；学生通过组内合作学习，将两种模型的演绎情况在黑板上进行展示，然后留一个同学代表全组进行讲解，其他同学进行补充和评价。通过演绎可以看到两种复制模型的子代DNA分子确实有差异，但是如何将这种差异展示出来呢？提出问题；问题3：如何区分子代不同质量的DNA分子呢？学生通过阅读资料可能提出密度梯度离心法。【资料】密度梯度离心技术原理：用一定的介质（常用的有氯化铯和蔗糖等）在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将颗粒匀浆置于介质的顶部，通过重力或者离心力的作用使其分层，最后在密度梯度不同区域上形成区带。同时通过密度梯度离心实验的演示视频，一方面直观的让学生感受密度梯度离心技术，另一方面让学生养成平时生活中勤于动手，善于思考的好习惯，升华指出“生活中处处有科研”。紧接着通过演绎完成任务二【任务二】尝试画出半保留复制和全保留复制中每代不同质量的DNA分子经密度梯度离心后在试管中的分布位置，并用红笔将结果标在试管相应的位置处。（请一个小组上黑板来完成）半保留复制全保留复制复制模型图解离心后试管中条带的位置复制模型图解离心后试管中条带的位置亲代子一代子二代介绍DNA半保留复制方式的验证实验通过假说演绎法得出结论：DNA的复制方式为半保留！DNA半保留复制过程【任务三】请大家先观看视频，然后阅读课本55-56页，结合图3-10，总结DNA复制发生的时间、场所、步骤、条件、特点和意义，并将对应的内容填写在相应的表格里。DNA的复制时间场所步骤条件特点意义通过学生观看DNA半保留复制过程以及课本上的插图，总结出DNA半保留复制过程的相关知识。通过总结DNA复制的意义，做到首尾呼应DNA半保留复制的应用-PCR技术（聚合酶链式反应）通过视频播放的形式介绍DNA复制在生活中的应用。课堂小结：通过课堂小结让学生对本节课所学知识有个系统的认识，而且通过对DNA的发展历史的总结，让学生对DNA的发展史也有一个清晰的认识。从而可以的达到升华主题的目的：每个人的一小步，就是科学发展的一大步！课内及时评价：细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A．第一次分裂的子代DNA应为⑤B．第二次分裂的子代DNA应为①C．第三次分裂的子代DNA应为③D．亲代的DNA应为⑤课后拓展延伸：尝试绘制DNA半保留复制过程图；并查阅相关资料，撰写一篇关于DNA复制的应用的科技小论文！【教学反思】本节课最大的特点就是将课堂教学和书本知识有机的结合起来，为学生铺设了符合知识规律的思维轨道，让学生体验了科学实验的过程。努力创设情境，设计一系列问题串，让学生积极思考，主动参与课堂活动，培养学生的参与意识和创新意识，自主学习，合作交流的能力。学生能够按照所给任务，积极进行组内合作，通过模拟演绎DNA的两种复制过程，对两种DNA复制方式的具体内容有了深刻的理解。通过学生在黑板上用小磁铁演绎复制过程，让学生的思维更加活跃，同时也强化了学生的动手能力。通过学生自己的讲解，提升了学生的逻辑思维能力和语言