DNA分子的复制优质课教学设计

第3节

DNA的复制

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。

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3章第3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、遗传规律等知识的理解和巩固，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，但是对学生学会科学地探究，科学地思考有很大的帮助，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，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。

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的分析、归纳、概括能力。

教学目标

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。

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复制的方式时，启发学生去思考复制的方式可能有哪些，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，培养学生合作、探索的精神，发展学生的思维能力，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，可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的理解和掌握。

(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。

媒体选择

1．多媒体课件

用PowerPoint制作演示文稿(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的实验结果示意图。

3．拉链四个

教学程序设计

(1)流程图

(2)教学过程

程序

教学活动

教师活动

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。

学生活动

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。

设计意图

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。

复习旧知引入新课(3分钟) 引导回忆发现问题(3～5分钟) 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。

有关DNA复制，我们已经学习过哪些知识？2.由于DNA主要存在于细胞核内，因此你们觉得还有哪些疑问？

DNA复制的场所主要是细胞核。

(以此设问引导学生回忆已有知识，发现新的发现问题：

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。

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DNA复制分组讨论模拟

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。

学生分组分析讨论，提出DNA复制

培养学生的两种假设：全保留复制和半保留复的参与意识

方式探讨(约10分钟) 探索

特异性配对的看法后，我们立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。

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，在不同时间(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。

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。

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？

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。

和培养学生的合作、探索的精神。并进一步复习假说—演绎法。

在老师的启发引导下，学生们根据刚才演绎的结果，推导出可能的实验现象：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。

本模拟探索实验的设计和运用，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。

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。

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。

DNA复制的条件和过程探讨(约20分钟) 介绍实验

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。

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？

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。

旨在提醒学生应该始终保持怀疑和探究的心态。

模拟探讨

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。

复制代数和DNA数目之间，及与含母链的DNA数目之间有什么关系？

DNA复制过程是否就是完全像拉链的开合？

培养学生分析比较的意识，进一步加深对DNA复制的理解。

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。

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

为了加深学生对DNA复制过程的理解，接下来我设置了两个学生活动

一

角色扮演——每个学生看成一个脱氧核苷酸，模拟DNA复制过程

（1）每个学生的躯干代表脱氧核糖，左手代表磷酸，右手代表碱基。每个学生右手中

拿一个用彩色纸剪好的碱基，使每个学生代表一种特定的脱氧核苷酸。

（2）每五个学生前后连成一条脱氧核苷酸链，后面学生的左手抓住前面学生的衣服，

代表磷酸核脱氧核糖相连，两条链反

向平行形成一段DNA分子。

（3）一名同学代表DNA解旋酶，模拟解旋过程；另一名同学代表DNA聚合酶，由他选择另一些手中拿着碱基的同学代表游离脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则加到解开的母链上。强调边解旋边复制。

（4）最后形成了两段由一条母链和一条子链重新组合的新的DNA分子。

传递遗传信息

学生总结本节课的知识要点

学生练习

—

巩固基础知识

检验知识目标达标情况

DNA复制的意义

课堂小结

课堂测评

DNA复制有什么意义？

利用多媒体课件引导学生概括总结

基础知识测评

板书设计

第3节

DNA的复制

一、复制的方式：半保留复制

二、复制的条件：模板、酶、原料、能量等

三、复制的过程

解旋—合成子链—螺旋

四、复制的意义：传递遗传信息