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1、生物学通报 2 0 1 0年 第 4 5卷 第 2期 “ D N A的复制“ 一节的教学设计 金 久 ( 安徽省安庆市第一中学 安徽安庆 2 4 6 0 0 0 ) 中 国 图书 分 类 号 : G 6 3 3 9 1 文 献 标 识码 : c 1 教 材 分 析 “ D N A的复制 ” 一节是人教 版高中 生物 ( 必 修 2 ) 第 3章“ 基 因的本质” 的重点 内容之一 。 它既 是对前面 已学习的孟德尔遗传定律和减数分裂 知 识 进 一 步 的深 化 理解 , 也 是 学 习遗 传 学 的基 础 。 学 好本节 内容对于学生理解基 因突变 、基因工程等 知 识 是 非 常 重要 的
2、 。 根 据 课 程 目标 , 本 节 内容要 求 学生 “ 概述 D N A分子 的复制” ,其 中涉及科学 实 验 、 科学 研 究 方 法 以及 生 理 过程 的理 解 是 对学 生 进 行 科 学 方 法 教育 和 能力 培 养 的 好 材料 。 本 节 包 括对 D N A分 子 复 制 的推 测 、 D N A半 保 留复制 的实验证据 ( 选 学 ) 和 D N A分子 复制 的过 程 3部 分 内容 。“ D N A 分 子 复 制 的 推测 ” 不 仅 可 以 使学生 了解沃森 和克 里克在制作 D N A模型时 , 就 已经 推 测 出 了 D N A 分 子 的 自我 复
3、 制 的 机 制 这 一 事实 ,更重要的是可 以使学生理解结构与功能的 内在 联 系 , 即 D N A 分 子 的 双 螺 旋 结 构 决 定 了 D N A分子半保 留复制的方式 。在分析 以上事实的 基 础 上 学 习 D N A分 子 复 制 的 过 程 就 会 让 学 生 容 易 理 解 和 接 受 。“ D N A半 保 留复 制 的 实验 证 据 ” 这 部分虽是选学内容 , 但对教学有重要 的意义 。 不仅 可 以使 学 生 掌握 基 本 的实 验 方 法 ,还 可 以使 学 生 体会 到对 D N A分 子半保 留复制机制 的揭示必 须 来 源 于 实证 ,从 而理 解 科
4、 学研 究 的 基本 方 法 。 “ D N A 分 子 的 复制 过 程 ” 是 教 学 的重 点 和 难 点 。教 材提 出了 D N A聚合酶 , 这样能使学生更清楚地 理 解 D N A在复制过 程 中各种 酶 的作 用及具体作 用 位点 。 理解 D N A怎样 由一个个小的单位精确地复 制 出复 杂 而 又独 一 无 二 的双 螺 旋 结 构 2 教 学 目标 2 1 知 识 目标 1 ) 通过层层设 疑和对 经典实验 的分析 , 说 明 D N A分子具有半保 留复制 的特点。 2 ) 借 助 多 媒 体 手 段 , 描 述 D N A 分 子 的 复制 过 程 ,分 析 D N
5、 A复制过 程的特 点 、条件 等 ,领会 D N A的结构和碱基互补配对 与复制 的关系 3 ) 通过分析子代 D N A与亲代 D N A的碱基序 列 的 特征 , 探讨 D N A复 制 的 生 物学 意 义 2 2 能 力 目标 1 ) 通 过分 析科学 家探 索 D N A复制 的经典 实 验, 体会 “ 假说一演绎 ” 式 的科 学研究方法 , 领悟科 学 探 究 的魅 力 , 同 时 培养 提 出问 题 、 分 析 问 题 和解 决 问题 的能 力 2 ) 通过多媒体展示 D N A复制 的过程 培养 自 学 能力 、 观 察 能 力 、 分 析 理 解 能 力 、 总 结 归
6、纳能 力 。 2 。 3 情 感 目标 体 验 科 学 家 认 识 D N A 复 制 的 思 维 过 程 , 激 发 学科学 、 用科学 、 爱科学的求 知欲。 3教 学 重 、 难 点 探 究 D N A 复 制 的条 件 、 过 程及 特 点 。 4教 材 处理 及 课 时安 排 据 教 材 的 重 、 难 点 以及 学 生 的实 际 情 况 , 本节 内容安排 1 课时 。 教学顺 序按 “ 推测一 实验证据一 复 制 过程 ” 进 行 , 引导 学 生 通 过 观察 、 分 析 、 讨 论 并 与教师讲授相结合来学习本课 内容 。 5 教 学 过 程 5 1 创 设 情 境 , 激
7、发 兴 趣 , 导 入课 题教 师 出 示 一 张 彩 色 的福 娃 图片 继 而 再 出示 一 张 复 印的 黑 白福娃图片 ,对 比并说明这是 生活中的复制 。其 实 , 在生物 的生命活动中也有复制行为 , 从而导入 课 题 : D N A 的 复 制 , 并 留 下 悬 念 : 这 2种 复 制 有 什 么 本 质 区别 吗 ? 5 2问题 探 讨 提 出 D N A复 制 的几 种 模 型提 出 问 题 探 讨 :生 物 亲 子 代 之 间 是 通 过 物 质 D N A联系的 ,那么亲代 的遗传 物质如何传递给子 代 ? 是 否也 像 复 印 似 地 复 制 出一 份 ? 引 导
8、学 生通 过 已学的 D N A的分子结构 、 减 数分裂等知识展开探 讨 , 把 问题逐渐集 中到“ D N A是如何复制的呢?” , 引导学 生复 习沃森 和克 里克提 出的 D N A双螺旋 结 构 模 型 , 并 让 学 生 根 据 D N A分 子 的结 构 , 猜 测 2 0 1 0 年 第 4 5 卷 第 2期 生物学通报 2 5 D N A 是 如何复制的 ?学生合作探讨并 陈述 自己的 观 点 。 教 师 引导 学 生 看 看 科 学 家 作 出 的多 种 推 测 , 展 示 具 有 代 表性 的 D N A复 制 模 型 : 全保留复制:新复制出的分子完全没有亲 代 。 霪
9、 霪 + 图 1 半保 留复制 : 形成 的分子一半是新合成 的 , 一 半 是 亲代 的 。 霪 _ 霪 + 霎 图2 5 3假 说 演 绎 。分 析 经 典 实 验 提 出 问题 : D N A 分 子 肉眼 看 不见 ,那 么该 如 何 研 究 才 能 确 定 是 哪 种 复 制 方 式 ? 学生 在 已有 知 识 的基 础 上 提 出 同 位 素 示 踪 技 术 。 教 师 介 绍 C s C 1 密 度 梯 度 离 心 实 验 的基 本 原 理 和 方 法 。让 学 生 分 成 2组 。 根 据 图 3 , 一 组 按 全 保 留 复 制 模 型 来 推 测 离 心 后 D N A
10、分 子 的位 置 ,一 组 按 半 保 留 复 制 模 型 来 推 测 离 心 后 D N A分 子 的位 置 。 火肠杆 菌在 含 NH c l 的 培 养液 中牛长 若 干代 第 l 代 第2 代 图 3 Cl DNA的位 置会 出现在 昭 ? DNA的 位 置会 出现 在哪 ? 让 学 生 展 示 推 测 结 果 。教 师 展 示 正 确 的 实 验 结 果 , 如 图 4 。 火肠 柑 : 茼在 舍 NH C 1 的 培 养液 k 长 荇 1 代 第 l 代 第! 代 上 细 胞 分 裂 1次 盼 次 、 。 N NDNA 幽 4 师 生交 流 , 通 过 对 比 、 分 析 , 从
11、而 确 认 D N A 分 子半 保 留 的复 制 机 制 。进 一 步 把 它 和 日常 生 活 中 的复印做对 比 , 即让学生把 D N A复制 的结果 和导 课 时福 娃 图片 的原 件 和 复 印 件 做 对 比 。强 调 半 保 留复制后 , 亲代 D N A分子将 不复存 在 , 而是分别 进 入 2条 子 代 D N A 分 子 中 从 而 也 得 出 了 D N A 复制 的定义 。 在学生享受科学探究 的乐趣 的同时 ,教师适 当总 结 : 生 物 学是 以 实验 为 基 础 的科 学 任 何 一 个 科 学 结 论 的 得 出 都 要 经 过 许 多 科 学 家 几 十
12、年 、 上 百 年 的 努力 , 比如 前 面 学 习过 的酶 的发 现 、 光 合 作 用过程 的发 现等等 。 今天所学 习的关于 D N A的半 保 留 复 制 的 特 点 的 发 现 同 样 也 经 历 了 相 同 的 过 程 , 科学家先从 D N A 的结 构进行 推测 , 进 而设计 实验 寻找 证 据 , 最 终 得 出 结 论 。 坚 持 不懈 的科 学 研 究 精 神 和 巧 妙 的实 验 探 究 方 法 是 生 物 学 不 断 发 展 的根本保证 , 也是人类社 会不断发展 的宝贵财 富。 5 4借助媒体手段 ,突破 D N A复制 过程的难点 引 导 学 生 利 用 课
13、 本 的 彩 图 和 教 师 展 示 的 图 片 和动画来分析 、 学习 D N A复制过程 。如教师展示 图 5 艟低 高州 繁 尚 圄 滕 曰团圆 次 一 次 l rL 一 ) 一rL 一 耻 心 一 耻 心 一 生物学通报 2 0 1 0年 第 4 5卷 第 2期 游离 为合 每条 子链 其对 应的母链缠绕成 双螺旋结构 复 制后的染色体为 细胞分裂作准备 随着 复 制的进行 新合 成的予 链径 断 地延 伸 此 后 每条子 链与其 对应 的母 链缠 绕成 双螺 旋结构 。与 此间 时 每个 f ) N A 分子 孙 应的衢白质 结合 形成垡色 体, 每条染色体 含 钉2 条 姐妹染色体
14、 体,每条 染色体 : 禽 订相简 的D N A 分手 细咆分袋 时, ! 条 包 母体分 开成为 同 的染色体,分 别分配到 2 个 细 胞中 。 l璺 I 5 ( 图 片引 自人 民教 育出版 社 高中生 物图解 与练 习 2 ) 根 据 图示 中 D N A复 制 的 3个 基 本 步 骤 , 设 置 以 下 问题 , 让 学 生 思考 、 讨 论 : 1 ) D N A复制过程 的特点有 哪些 ? ( 其特点是 边解 旋 边 复 制 , 半保 留 复制 。 ) 2 ) D N A 复 制需 要 哪 些 条 件 ?( 复 制 需要 模 板 、 原 料 、 酶 、 能 量 等 基 本 条
15、件 , 尤 其 在 讨 论 酶 时 , 要 说清楚 “ D N A解旋 酶” 、 “ D N A聚合酶 ” 等 的作用 , 还 要 让 学 生 知 道 参 与 D N A复 制 的 酶 有 多种 。 ) 3 ) D N A 复 制 的场 所 在 哪 里 ?是 在 什 么 时期 进 行 的 ? ( 场 所 是 细胞 核 , 时 间是 细胞 有丝 分 裂 和 减 数第 1次分裂 的间期 。 ) 4 ) 复 制过 程 会 出差 错 吗 ? ( 遵循 碱基 互 补 配 对 原则 , 但也会出差错 , 细胞还有针对该 问题 的修复 系统 。 ) 通 过 以 上 “ 问题 串 ” 启 发 学 生 思 维
16、, 进 一 步让 学 生 理 解 D N A 复 制 的 3个 阶段 ,引 导 学 生对 D N A 复制 的过 程 进 行 总 结 根 据 学 情 , 适 当 拓 展 、 提 升 : D N A 的 半 不 连 续 复制 。通 过 动 向 演示 , 教 师 讲 解 : D N A是 由 2条反 向平 行 的脱 氧核 苷 酸链 构 成 , 而 D N A 聚合 酶 的作 用 具 有 方 向性 ,即 只能 由 5 一 3 方 向催 化 子 链 的 延 伸 。 在 确 定 了 复 制起 点 后 , 前 导链 连 续 复 制 而滞 后 链 则 不 连续 复 制 。 5 5 总 结 分 析 ,指 出
17、D N A复 制 的意 义 让 学 生 分 析 一 段 具 有 特 定 碱 基 组 成 的 D N A 分 子 在 复 制 完 成 后 所 形 成 的 2条 子代 D N A 的碱 基组 成情 况 。 教师引导学生从 亲代细胞到子代细胞 和亲代个体 到子代个体 2个方 面来思考 、总结 : D N A复制保 持 了遗 传 信息 的连 续 性 和 物 种 的稳 定 性 。 6 课 外 活 动 查 阅相 关 资 料 , 了解 D N A在 体 外 的复 制 技 术 ( P C R技 术 ) 以及 相 关 应 用 ( 犯 罪 分 子 D N A 的体 外 扩 增 等 ) ,培 养 学 生 搜 集信
18、息 和处 理 信 息 的 能力 , 同时 让 学 生体 会 生 物 学 在社 会 活 动 中 的作 用 与 地 位 , 增强学生学科学 、 爱科学 的信心 。 7 教 学 反 思 新的课程理念要求学生转变学 习方式变 被 动 接 受 式学 习 为主 动 探 究性 学 习 ,培 养 学 生 的 创新精神和实践 能力 , 全面提 高学生 的科学素养 。 本 节 课 的 设 计 将 科 学 的 经 典 实验 和学 生 的探 究 过 程 相 结 合 , 在 教 学 过 程 中 让 学 生 参 与 教 学 , 发 现 问题 、 设 计 实 验 、 推 断 结 果 、 分 组 讨 论 科 学 现 象 和
19、过 程 , 不仅 让 学 生 学 习 了科 学 知 识 , 更 让 学 生 学 会 了 实 验设 计 和 “ 假 说 一 演 绎 ” 式 的 科 学 探 究 方 法 , 将 探 索 知识 、 科 学研 究 方 法 和培 养 能力 有 机 地 融 为 一 体 。 在新 课 导 人 时 , 首先 由学 生 熟 悉 的社 会 现 象 复 印 人 手 , 既让 学 生 容 易 接 受 , 又 为学 习 留下可 以类 比的实例和悬念 。 激发学生 的求知欲。 而 最 后 的课 外 活 动则 站 在 一 个 新 的 高 度让 学生 去 了解 D N A复制 的社会应用 价值 , 让学 生体会 “ 学 以致 用 ” 的道 理 充分体 现 了“ 科 学一 技术一 社会 ” 三位一体 的教育思想 。 主要 参 考 文 献 I 屈伟 “ D N A的复 制” 一 节的教 学 生物学 教学, 2 0 0 8 , 3 3 ( 6 ) : 2 2 2 3 ( E ma i l : J i n i u 9 9 9 9 1 2 6 c o rn)
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