“DNA的复制”教学设计（三）

张旭

一、设计思路

本节包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据、DNA分子复制的过程三部分内容。其中DNA半保留复制的实验证据为本节的难点，虽为选学内容，但此知识是应用“假说—演绎法”的重要案例，有利于培养学生的理性思维和提高科学探究能力，在教学中不容忽视。教师通过层层设疑的方式，帮助学生梳理出实验思路及方法，利用希沃白板让学生演示子代DNA的标记情况，完成对实验结果的预测。在实验验证部分设计4个问题引领学生思维，帮助学生理解实验设计，得出结论。最后由学生梳理“假说—演绎法”的4个环节，引领学生进一步巩固理解“假说—演绎法”这一重要科学方法的思维内涵。DNA分子复制的过程为本节的重点，虽然抽象但难度不大，且后续学习基因的表达时会反复与转录、翻译进行比较，因此这部分利用DNA复制的动画来辅助教学，帮助学生对这一过程的认识直观化形象化。接着学生自主构建思维导图，对复制过程涉及的相关概念进行梳理总结，形成清晰的知识网络，突出学生的主体地位。在学习DNA准确复制的原因和DNA复制的意义时，可引导学生感悟DNA双螺旋之美，感悟生命延续之神奇，树立正确的生命觀。

二、教学目标

1.知识目标：概述DNA分子的复制方式、过程和特点。

2.能力目标：推测DNA复制的方式，形成理性思维的习惯;运用“假说—演绎法”对DNA复制的方式进行探究，掌握科学探究的思路和方法。

3.情感态度与价值观目标：探讨DNA复制的生物学意义，感悟DNA双螺旋之美与生命之神奇，树立正确的生命观念。

三、教学过程

1.温故知新，导入新课

引导学生回忆“DNA分子的结构”以及遗传物质的特点，提问：DNA分子双螺旋结构的主要特点？这样的双螺旋结构使作为遗传物质的DNA具有较好的稳定性，从结构中体会DNA分子是怎样储存遗传信息的？碱基序列的千变万化构成了DNA分子的多样性，DNA分子中的信息怎样才能准确传递给子代？引出“DNA的复制”，DNA复制的实质是复制什么？DNA分子通过复制，将遗传信息传递下去，保持了遗传信息的连续性，它是如何实现的？我们一起来探讨DNA的复制。

2.对DNA复制方式的推测

沃森和克里克构建出DNA的双螺旋结构之后，紧接着提出了关于DNA复制的假说，你能从DNA的双螺旋结构，设想出DNA复制的方式吗？学生讨论后提出半保留复制和全保留复制两种假说。请学生根据这两种假说来推理，一个DNA分子复制两次得到的四个子代DNA的情况。明确只有亲代DNA的两条链用红色表示，其他所有新合成的链都用绿色表示。学生用希沃白板的拖拽功能描述并演示DNA的复制情况：第一代按照半保留复制两个DNA全是混合链，而全保留则一个是原来亲代的DNA，一个两条链都是新的子代DNA。第二代按照半保留复制是两个混合DNA和两个新DNA，按照全保留复制则为一个亲代DNA和三个新DNA。教师总结要判断哪种假说正确，就要像用不同颜色在黑板上演绎一样，把亲代DNA的两条链和新合成的子代DNA链区分开来。

3.DNA半保留复制的实验证据

（1）介绍方法，扫清障碍

教师提问如何区分母链和子链？学生提出用同位素示踪技术。教师介绍美国科学家米西尔森和斯塔尔设计的实验，用15N标记亲代DNA，将细胞置于含14N的普通培养基上培养，子代DNA可能会出现几种情况？学生分析回答可能有15N/15N、14N/15N、14N/14N三种，教师追问该如何区分这三种DNA分子呢？学生可能会想到放射性，强调15N 没有放射性，而是与14N的相对分子质量不同，介绍密度梯度离心，并给出重带、中带、轻带在试管中的位置图示，请学生把第一代和第二代的DNA分子分别放到试管相应的位置。学生利用希沃课件把DNA条带拖拽到试管中的相应位置。

（2）合作学习，完成实验设计

科学家对结果进行预测后，就开始实验验证了。请阅读教材，讨论以下问题：①实验材料是什么？选择的理由是什么？②如何获得15N标记的DNA分子？③如何得到复制一次和两次的DNA分子？④实验的结果如何，得出什么结论？学生汇报：①大肠杆菌，繁殖快，DNA好提取。②大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中繁殖若干代。③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA。④第一代全在中带，第二代一半在中带一半在轻带，得出结论，DNA的复制是半保留复制。

（3）假说—演绎法

师：回顾科学家的探究过程，有没有似曾相识的感觉呢？运用了那种科学方法？具体的环节是什么？

生：假说—演绎法，第一步：观察现象，提出问题，沃森和克里克根据碱基特异性配对，提出DNA复制的方式是什么？第二步：分析问题，提出假说，DNA复制是按照半保留的方式进行的。第三步：根据假说演绎推理，按照半保留复制预测子代DNA在试管中的位置。第四步：实验验证，得出结论，实验结果和演绎推理的结果一致，证明假说正确，得出结论DNA的复制方式是半保留复制。

4.DNA分子复制的过程

（1）播放动画，学生归纳

播放DNA复制的动画，提出问题引导学生归纳总结：①根据细胞分裂的过程总结DNA复制的时间和场所。②DNA复制的过程和条件是怎样的？③解旋酶、DNA聚合酶的作用是什么？④DNA复制的特点是什么？是完全解旋后再复制吗？⑤两条母链的碱基序列是否相同？新合成的两条子链的碱基序列是否相同？新合成的两个子代DNA碱基序列是否相同？DNA为什么能够准确复制呢？与DNA的双螺旋结构有什么关系？⑥DNA复制的意义是什么？学生根据动画及导学案回答问题，教师补充完善。

（2） 构建思维导图，便于记忆

学生归纳总结，构建出DNA复制的思维导图。

5.小结

通过简单的习题检测学生的学习情况，教师提出希望：DNA复制的原理看起来是如此简单、优美，但其分子机制的细节足以让任何人都头疼欲裂，所以还有太多未知等待我们去探究，希望同学们逐渐学会用已知的方法去探索更多未知的事物。