17年消防工程师答案:《DNA的复制》教学设计

泰兴市第一高级中学生物组   周飞彪（225400）
Email：zfb0093@sina.com
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，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复制的方式时，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的实验结果示意图
3、拉链四个
七、教学程序设计
学生利用教师提供的材料，自主探索DNA可能的复制过程，并用实物展台展示成果，提出假说。
利用课件复习DNA双螺旋结构，引入新课。
引导所学的知识，发现问题
（1）流程图
介绍并分析科学家Kornberg和Meselson、Stehl的试验，验证假说
利用多媒体课件展示DNA复制的过程，并和小组结果对比，归纳总结，得出结论。
利用多媒体课件引导学生进行课后小结，强化知识的记忆和联系。
（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
(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。
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
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
A.  1%     B.  2%     C.  25%    D.  50%
2、下列关于DNA复制的说法，其中不正确的是（    ）：
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①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答下列问题：
⑴ G0、Gl、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0________，Gl________，G2_________。
⑵ G2代在①、②、③3条带中DNA数的比例是______________。
⑶ 图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带①________，条带②__________。
⑷ 上述实验结果证明了DNA的复制方式是____________________________________。
九、课后作业
1、DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的（   ）：
Ａ．分裂前期            　Ｂ．分裂中期
Ｃ．分裂后期         　  Ｄ．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)/2          B．(3a+b)/2          C．(a+3b)/2          D．(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
A. 12.5%    B. 25%      C. 50%       D. 100%
4、利用多媒体课件，引导学生概括、总结本节课的知识要点，巩固基础知识，培养学生概括、总结的基本学习方法。
DNA复制
时  间
场  所
条  件
原  则
结  果
特  点
5、研究性学习
请同学们在课后两周的时间内，以小组为单位撰写小论文，题目：《“DNA复制”的研究史》。两周后进行交流，并评选优秀小论文。
（设计此作业的目的是培养学生查阅资料，收集信息，小组协作进行研究性学习的能力。）
十、板书设计
第三节  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