论“DNA复制”的教学设计_半保留复制论文

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      一、教材分析和设计思路

      “DNA的复制”单元知识点,主要阐述遗传信息传递的方式,是“DNA分子的结构”内容的延续,是遗传的分子基础部分的重点内容之一,是继续学习遗传信息表达和遗传信息在生物学大分子间的流动(中心法则),以及遗传信息传递规律的必要基础。本节课包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据(选学)和DNA分子复制的过程。其中,DNA半保留复制的实验证据虽是选学内容,但作为体验生物学实验思想和进行科学研究方法教育的良好载体,在教学中也不容忽略。

      本节课首先通过创设情境引出对DNA分子复制方式的2种推测:半保留复制和全保留复制。组织学生通过假说—演绎法分析探索DNA分子复制方式实验的整体思路和实验方法,并探究分析实验的预期结果,然后教师播放视频展示实验过程及结果,由学生观察比较实验结果与预期的结果是否一致,进而得出结论。组织学生分组合作通过模型构建模拟DNA的复制过程,并归纳总结DNA复制的时间、场所、条件、特点和在遗传学中的意义等内容。

      

      二、教学目标

      (1)知识目标:概述DNA分子复制的时间、场所、条件、特点及生物学意义。

      (2)能力目标:能够运用假说—演绎法分析探究DNA复制方式的实验过程和思路;尝试模拟DNA分子复制的过程。

      (3)情感态度目标:体验科学家严谨的探究思维和科学研究的方法,培养积极探索的精神和科学严谨的态度。

      三、教学过程

      (一)激趣设疑,导入新课

      组织学生阅读教材中的“问题探讨”内容,通过认识北京奥运会会徽“中国印·舞动的北京”和它代表的意义激发学生的兴趣,继而引入问题:如何将2枚印章做得一模一样?教师引导学生根据生活经验分析,要保证印章完全相同,就需要在刻制印章时有一个共同的模板,进而引出“模板”的概念。教师继续引导,同一个印章可以复制出多个完全相同的图案,那么,DNA的复制和印章的复制方式一样吗?它是怎样进行的?继而导入新课。通过对比DNA复制和印章复制,提出疑问,激发学生的求知欲和勇于探究的热情。

      (二)探究DNA分子的复制方式

      1.确立探究课题要想探究DNA分子的复制方式,必须先了解DNA可能有哪些复制方式。组织学生阅读教材中“对DNA分子的复制的推测”部分的内容,认识和了解沃森和克里克提出的“半保留复制”。然后教师补充,当时还有不少科学家认为DNA分子进行的是全保留复制。教师引导学生共同分析2种复制方式的不同,并组织学生利用简易模型展示二者的区别。简易模型:用黄色条状纸板代表DNA的母链(用“y-”表示),用绿色条状纸板代表DNA的子链(用“g-”表示)。将简易模型分发给各小组,学生分组合作完成构建“半保留复制”和“全保留复制”的模型(如图2),进而确立探究课题:探究DNA分子的复制是半保留复制还是全保留复制。

      

      2.确定实验思路和方法由图2可知,2种复制方式的区别关键在于母链是否与子链结合构成DNA分子。那么,通过哪种方法可以识别组成DNA分子的2条链是母链还是子链?学生经思考讨论,提出用同位素标记法(如

)。教师继续引导,同位素标记会使由不同链组成的DNA分子在密度上有一些差异,如何将组成不同的DNA分子区分开?学生讨论后,提出用密度梯度离心的方法。师生共同分析并确定实验思路:将已被

标记的大肠杆菌置于

的培养液中培养,在细胞分裂第1次和第2次之后分别提取DNA进行密度梯度离心,观察子代DNA在离心管中的分布情况。教师引导学生分析,亲代DNA的母链只含有

,新合成的DNA子链只含有

,所以

链代表母链,

链代表子链。提取DNA后进行密度梯度离心,可将不同的链组成的DNA分开。

      3.提出假说,演绎推理,判断预期结果教师引导学生分析,DNA分子如果进行半保留复制,则

链(母链)会与

链(子链)结合构成

/

-DNA;如果进行的是全保留复制,则只出现

/

-DNA和

/

-DNA,而不会出现

/

-DNA。密度梯度离心后,由于2条链都含有

的DNA密度较大,分布在离心管底部;只有一条链含有

的DNA密度稍小,分布在离心管中部;2条链都含有

的DNA密度最小,分布在离心管的上部。教师安排学生分组讨论,利用假说—演绎法分析探究课题,提出假说,进行演绎推理并作出预期结果的判断,教师择优展示(如下表)。

      

      4.观察、比较实验结果,得出结论由于时间、条件和实际操作水平的限制,该实验不可能由教师演示或学生直接完成。教师可播放“证明DNA进行半保留复制的实验”视频,展示实验过程和实验结果(略)。

      然后由学生观察比较并作出判断,实验结果与预期结果1一致,得出结论:DNA分子以半保留方式进行复制。

      (三)模拟DNA的复制过程

      准备简易模型若干:黄色条状纸板代表

标记的DNA单链(用“y-”表示),绿色条状纸板代表没有

标记的DNA单链(用“g-”表示)。分发给各小组,合作完成模拟一个被

标记的DNA分子在只含有

的培养液中复制3代的过程。安排一组学生在黑板前进行模拟展示,组长负责介绍模型代表的意义,组内其他成员进行补充完善,其他学生进行提问、指正和评价。

      

      结合构建的模型,引导学生思考分析以下问题:①DNA复制n次后,产生的子代DNA分子共有多少条?(

条)②子代DNA中,含有

标记的DNA有多少条?(2条)含有

标记的DNA有多少条?(

条)③子代DNA中,只含

标记的DNA有多少条?(

-2条)只含

的DNA有多少条?(0条)④DNA单链中,含有

标记的单链有几条?(

-2条)含有

标记的单链有几条?(2条)通过思考分析,将问题逐步深入细化,激发和锻炼了学生的思维,强化和巩固了学生对“DNA分子的半保留复制”的认识和理解。

      (四)观看DNA复制的动画,归纳总结

      组织学生阅读教材中“DNA分子复制的过程”的内容,然后教师播放模拟DNA复制过程的动画,学生针对表格内容进行分析总结。

      

      学生通过阅读教材,获取“DNA复制的过程”相关信息。通过观看动画,学生可以获得对“DNA的复制过程”的感性认识,并以此事实性生物学知识为基础,强化对DNA的半保留复制的整体认知,有利于自主构建“DNA的复制”的概念模型。

      四、教学反思

      本节课注重挖掘学生已有的知识和经验,从而为新知识的产生创设情境、提供探究思路和操作方法,凸显新、旧知识之间的紧密联系。学生以假说—演绎法为方法指导,通过体验式探究活动,分析并模拟科学家探索DNA的复制方式的实验思路、方法和过程,并尝试用简易模型模拟DNA分子的复制过程,以加深对半保留复制的认识和理解。通过创设探究式教学情境,激发了学生的热情,提高了学生的参与度,学生敢于动脑思、动口议、动手做,加深了学生对生物学实验思想的体验,强化了学生对模型构建、假说—演绎法等科学研究方法的理解和应用,从而实现了“做中学”、“做中悟”,提高了课堂教学效率,实现有效教学。

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