“DNA的復制”教學設計

劉佩珊

1 教材分析

人教版必修二“遺傳與進化”第三章第3節(jié)“DNA的復制”內(nèi)容可分為兩大部分：DNA復制方式實驗探究和DNA復制過程。教材中將DNA半保留復制的實驗證據(jù)設定為選學，缺乏研究思路推導過程，學生難以理解。教師在上課時可以運用假說-演繹法讓學生親歷半保留復制機制的探究過程，在歸納與演繹，分析與綜合中鍛煉科學思維。

2 學情分析

高中生物一輪復習過程中，傳統(tǒng)復習課以教師進行知識梳理與灌輸為主，忽視了學生解決現(xiàn)實生活問題的能力的培養(yǎng)。“DNA的復制”是高中生物“遺傳與進化”模塊的核心教學內(nèi)容之一，但學生只停留在對抽象知識的整理與記憶層面，并不了解知識產(chǎn)生的研究過程。

課堂上創(chuàng)設情景能改變教師一言堂的現(xiàn)狀，使學生主動參與到課堂中來，主動探究知識，從而提高學生面對新情景的知識遷移能力。

3 教學目標

（1）通過對DNA半保留復制方式的實驗探究，嘗試提出相關(guān)實驗方案;

（2）通過對材料中的文字信息以及圖表進行分析，進而推斷出相應的實驗結(jié)論。

4 教學重難點

（1）假說一演繹法的實驗探究思路;

（2）學生根據(jù)DNA復制相關(guān)的經(jīng)典或前沿的材料進行邏輯推理和分析能力。

5 教學過程

5.1 DNA復制方式實驗探究

5.1.1 分析情景，提出問題

在街上駕車，每年每104個人中一人死亡，DNA復制過程隨機錯配，每拷貝104個核苷酸出錯一次，經(jīng)DNA聚合酶校讀后，每拷貝107個核苷酸出錯一次，精確性很高，從而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。教師引導學生提出問題：DNA是如何復制的？

設計意圖：利用相關(guān)數(shù)據(jù)創(chuàng)設情景，從而激發(fā)學生對DNA復制方式的探究興趣。

5.1.2 作出假說

沃森和克里克提出半保留復制的假說后因為沒有實驗證據(jù)支持，因此很多學者都對這種復制方式持懷疑態(tài)度，如果你是當時的科學家，你還能設想出哪些DNA復制方式？教師引導學生得出全保留復制和彌散型復制這兩種復制方式，并對這三種復制方式進行解說。

設計意圖：以科學史為引領(lǐng)，創(chuàng)設情景，讓學生想象自己就是研究相關(guān)問題的科學家，營造學習氛圍，引發(fā)學生積極思考。

5.1.3 設計實驗，演繹推理

教師提問，以上三種復制方式哪一種是正確的？只能用實驗證明。教師創(chuàng)設問題串，讓學生以小組為單位進行實驗設計。問題1：設計實驗時，實驗的關(guān)鍵思路是什么（如何將親代DNA與子代DNA分離出來）？問題2：科學家運用什么方法將親代DNA與子代DNA區(qū)分開？教師引導學生得出實驗思路：用含有15N標記的NH Cl培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖幾代，獲得含15N的親代DNA。再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的普通培養(yǎng)液中，收集并提取大腸桿菌的DNA。可用密度梯度離心法，通過觀察離心管呈現(xiàn)的條帶位置、數(shù)量和寬度將親代DNA與子代DNA分離出來。問題3：將含15N的親代DNA放在含有14N的普通培養(yǎng)液中復制2代，請同學們分別畫出3種復制方式DNA條帶類型和在離心管中呈現(xiàn)的條帶位置。教師請不同組別的3位學生到黑板畫圖展示小組討論結(jié)果，小組成員進行補充。學生所畫圖總結(jié)如下：

設計意圖：以問題串來創(chuàng)設情境，通過小組討論的方式，讓學生體驗科學的研究方法和親歷與科學家一樣的探究過程，提升學生分析問題，解決問題的能力，從而培養(yǎng)學生的科學思維。

5.1.4 實驗驗證

出示 DNA 復制發(fā)現(xiàn)者梅塞爾森和斯特爾經(jīng)典實驗現(xiàn)象，分析發(fā)現(xiàn)親代（0 代）樣品顯示一條重密度帶，說明親代 DNA 為 15N15N。第一代（1.0 代）樣品顯示一條中密度帶，說明DNA 復制一代后雙鏈為 15N14N。第二代（1.9 代）樣品顯示為一條輕密度帶和一條中密度帶，說明經(jīng)過第二次復制后 DNA 雙鏈為 14N14N 和 15N14N。且隨著復制代數(shù)的增加，樣品都顯示只有輕帶和中帶，且輕帶寬度不斷增加而中帶不斷降低。通過實驗現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)梅塞爾森和斯特爾大腸桿菌同位素示蹤實驗的實驗結(jié)果與半保留復制方式推測、演繹的實驗結(jié)果一致。

設計意圖：通過展示實驗證據(jù)，讓學生通過分析資料驗證假說，感悟科學家設計實驗的巧妙和思維的縝密，感受科學探究的魅力。

5.1.5 實驗結(jié)論

通過以上分析可確定 DNA 的復制方式為半保留復制。

設計意圖： 本部分內(nèi)容運用 DNA 復制準確性相關(guān)數(shù)據(jù)、問題串、科學史為載體，創(chuàng)設情景，引導學生主動進行探究性學習。同時以假說-演繹法為主線，讓學生在體驗科學的研究方法的同時，學生的歸納和演繹思維得到發(fā)展，實現(xiàn)了培養(yǎng)學生科學思維的目標。

6 總結(jié)與反思

本節(jié)內(nèi)容將科學史上的經(jīng)典實驗和原始文獻引入課堂，通過出示相關(guān)數(shù)據(jù)及設置問題串創(chuàng)設情景，在自主探究的過程中提高學生的理性思維和科學探究能力，實現(xiàn)了教學目標。但科學思維的培養(yǎng)是一個長期的過程，需要老師精心篩選來自生活的素材，創(chuàng)設更多情境，最大程度地激發(fā)學生的學習興趣，使學生主動參與到課堂中來，主動探究知識，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（作者單位：珠海市第一中學）