“DNA的复制”一节的教学

1 教材分析
本节内容选自人教版高中《生物》(必修2)第3章第3节。dna复制是生物遗传信息得以世代相传和延续的基础，也是生物变异的基础。对本节的学习有助于学生更好地认识基因的本质。
本节内容在编排上先讲述科学家对dna复制的推测，然后介绍dna半保留复制的实验证据（选学），在此基础上再引导学生学习半保留复制的具体过程。虽然dna半保留复制的实验证据属于选学内容，但教师可根据学生理解层次的不同，进行有选择的介绍和探究学习。本设计即以引导学生对该过程的演绎推理，帮助学生理解的同时，培养学生科学探究的一般方法和逻辑思维。
2 学情分析
学生在学习本节之前已经学习了dna是主要的遗传物质和dna分子的结构,而dna作为遗传物质一个重要特点就是能通过自身的复制传递遗传信息,因此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,它是整个遗传学的基础。据课程目标,本节内容的要求“概述dna分子的复制”,是属于“理解水平”的要求,对学生要求较高,并且是对学生进行科学方法教育和培养能力的好材料。
3 教学目标
3.1 知识目标
说出dna复制的时间和场所；
概述dna复制所需条件、复制过程及特点。
3.2 能力目标
通过学习科学家探索dna复制的经典实验,形成提出问题、分析问题和解决问题的能力；
通过小组讨论交流,形成分析能力、创新思维能力及表达能力。
3.3 情感目标
体验科学家认识dna复制的思维过程；
探讨dna复制的生物学意义；
形成良好的科学思维和科学态度。
4 教学重点和难点
4.1 重点：dna分子复制的条件、过程和特点
4.2 难点：对半保留复制的推理与验证。
5 教学策略
5.1 复习旧知，导入新课。
简单快速地将上节课所学内容（dna分子的结构）进行回顾、巩固。
5.2 分析经典实验，引导学生领悟科学探究的过程。
引导学生对康贝格、梅塞尔－斯特尔等人的经典实验进行层层设疑，让学生尝试自己作出设计，得出结论。
5.3 借助直观手段，帮助学生理解dna复制的具体过程。
6 教学过程
6.1 导入课程
　先对几个学生就上节课所学内容进行提问，根据他们回答的情况来确定复习旧知的详细程度。若同学们对上节课学习过的内容印象比较深，大部分都能回忆起来，那么就无需再花费时间对其复习；若同学们对其印象不深，只能回想起少部分内容，那么就由老师引导大家一同回忆。这时老师尽量不要直接告诉同学们，而要让同学们自己说出来。
6.2 对dna复制的初步探究
引导学生讨论并分析康贝格的实验，了解dna复制的一般条件。
步骤1:1956年，美国生物化学家康贝格，将大肠杆菌中提取出的dna聚合酶加入到具有4种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。
结果：试管中的4种脱氧核苷酸不能合成dna分子。
提问：①四种脱氧核苷酸的用途是什么? ②大肠杆菌的dna聚合酶起什么作用? ③通过什么来保证酶的活性? ④为什么不能合成dna分子? ⑤人工体系中可能还缺少哪些条件? ⑥你能否帮助康贝格分析他实验失败的原因,并设计一个可行的实验来进行dna的复制?
在一系列问题的激发下,学生进行热烈的讨论。（5分钟左右）
步骤2:康贝格在上述试管中加入了少量dna分子和atp，培养在适宜的温度条件下。一段时间后，测定其中dna的含量。
结果：试管中dna的含量增加了。
提问：①根据实验可知，dna复制需要哪些必需的条件？(原料、酶、能量和模板)。②能否设计实验来验证一下dna的模板作用?(课后设计，下节课讲解)
此过程不仅让学生掌握了dna复制的条件,而且培养学生实验设计的能力,激起了学生智慧的火花。
6.3 对dna复制方式的演绎推理
通过对上述问题的探讨，学生对dna复制的条件有了一个比较初步的了解。这时，教师就势引导学生思考并分析其复制的方式。
6.3.1 展示三种可能的复制方式的示意图（全保留复制、半保留复制、弥散复制）

6.3.2 做出假设。让学生讨论三种复制方式有何不同，并作简要描述。
6.3.3 分析推演。科学家已经证实，dna为半保留复制，请同学们探究以下问题：
①既然是半保留复制，亲代的dna分子复制后得到的第一代和第二代dna的组成是怎样的？你能否用图表示出来？
②怎样识别dna中哪一条是母链，哪一条是子链？（启发学生采用同位素标记的方法）
③用哪种同位素来进行标记？为什么？
④如果原dna是15n，原料是14n，那么复制一代和复制两代后，ｎ的情况怎样？（引导学生用图解进行分析）
⑤复制后，子一代的每条dna全为15n/14n-dna，子二代dna中有一半是14n/14n-dna，另一半是15n/14n-dna。但是我们肉眼看不见dna分子，产生的dna分子通常是混杂在一起的。有什么技术活方法可以证明上述结论是正确的？（启发学生采用离心的方法）
⑥如果对每一代的dna进行离心分析，那么实验结果会是怎样的呢？
6.3.4 验证推理。让学生自主阅读教材中的选学内容，看是否与自己的推理一致。最后，教师可对学生的推理活动作一个简单的总结。如作出假设－dna半保留复制；推理－设想实验的方案和预测可能出现的结果；验证推理－阅读教材中的经典实验。整个过程其实就是一种演绎推理的思维方法。
6.4 对dna复制过程的探究
经过上面对复制的条件及方式的探究后,教师演示dna复制的动画,让学生观察生命体内的复制过程是如何进行的,并在此基础上让学生思考如下问题:①dna复制是在什么时期?②dna复制的场所在哪里?③dna复制的特点是什么?④如何保证复制的精确?⑤复制过程中一定不会出现差错吗?⑥复制的意义是什么?通过一系列问题串对dna复制进行总结,让学生掌握相关知识。
7 课外研究性学习
利用dna复制的原理,使dna在体外完成复制,这就是聚合酶链式反应(简称pcr)。让学生查阅相关资料介绍pcr技术及其应用,并制作宣传板报。课外通过让学生进行自主探究学习,即培养学生搜集信息和处理信息的能力,同时也让学生体会到dna复制原理在科学及社会实践中有着重要的应用,这也是新课程所倡导的理念。
8 教学后记
传统的生物学教学往往只是注重教师的讲解,而忽略了学生的参与,学生是被动地接受。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,让学生沿着科学的逻辑思维路线,即发现问题、大胆假设、实验探究,最终得到符合逻辑的结论,体现了学生的主体地位。既培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,又激发学生学习的兴趣。将探索知识、科学研究方法和培养能力有机地融为一体,通过师生互动和生生互动,达到教学目标,体现了新课程所倡导的教育理念。而教师在教学过程中进行探究材料的筛选和设置问题,并提供解决问题的思路,发挥引导者的作用。此外,本节课的设计是以生活中热点材料引入,通过学习了解相关原理,并布置课外研究性学习来让学生了解生物学的新技术、新进展。充分体现了sts的教育思想。