第三章 第3节 DNA的复制 教学设计 余献.docx

第三章 第3节 DNA的复制教学设计凯里一中 余献 一、设计思想本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学研究的过程（发现问题提出假设推导结论实验验证得出结论）作为本节课的教学主线，以求向学生介绍科学研究的一般过程和方法，并让学生亲身参与探究过程，从而培养学生科学工作的能力和方法。二、教材分析1、教材中的地位本节课内容是人教版高级中学课本生物必修2第三章第三节。DNA分子的结构和复制是遗传学的基本理论。这一课时，在联系DNA结构的基础上，进一步阐明DNA通过复制传递遗传信息的功能。学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识得理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。“DNA的复制”又是后面变异部分的基础，学好这一课时，有利于学生对基因突变、基因重组、生物进化等内容的理解和掌握。2、重点难点重点：2,4,6DNA分子复制的过程 难点 ：（1）DNA分子复制方式的探究；（2）DNA分子复制的过程 三、学情分析学生已经具有了DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识，在此基础上，本课时将要从分子水平来探讨生命的本质，属于肉眼看不到的抽象知识。高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。他们能够掌握基本的思维方法，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展。观察力、记忆力、想象力有了明显的提高，认知活动的自觉性，认知系统的自我评价和自我控制能力也有了相应的发展。由于本课时内容具有较高的抽象性，学生们会感到困难，因此在教学中，我除了引导学生自主、探索、合作学习以外，还通过启发式教学，设置大量的问题情境，来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们分析、归纳、概括能力。四、教学目标设计1、知识目标：（1）、简述DNA复制的过程，并分析、归纳出DNA复制过程的特点。（2）、探讨DNA复制在遗传上的意义2、能力目标：（1）通过对DNA复制方式的推测，再次领悟假说演绎法在科学研究中的应用（2）通过分组探究，增强合作意识，提高合作能力3、情感态度与价值观目标：通过分组探究活动，培养学生的协作意识和科学态度。五、教法、学法设计1、教法设计结合教材的特点和学生实际，本课时主要采用探究式、启发式教学法。引导学生探究DNA复制的方式，当学生遇到问题难以解决时，教师进行恰当的启发，让学生的探究过程得以顺利进行。2、学法设计本课时通过设疑，学生提出问题作出假设演绎推理实验验证，得出结论。学生小组合作探究DNA复制的方式和复制的过程。识和创新意识，让学生学会在学习中进行交流的基本方法。充分体现学生的“主体”地位。六、教学用具1、多媒体课件：用PowerPoint制作的演示文稿（内有DNA复制过程的动画）2、探究DNA复制方式的材料： 红黑纸条七、教学程序设计学生利用教师提供的材料，自主探索DNA可能的复制过程，并请同学展示结果，提出假说。简绍沃森和克里克的推测半保留复制，设计实验。引导所学的知识，发现问题。利用图片引出DNA是主要的遗传物质，引入新课。（1）流程图介绍并分析科学家梅塞尔森和斯塔尔的试验，验证假说利用多媒体课件引导学生进行课后小结，强化知识的记忆和联系。利用多媒体课件展示DNA复制的过程，并和小组结果对比，归纳总结，得出结论。（2）教学过程：程 序教 学 活 动设 计意 图教 师 活 动学 生 活 动复习旧知引入新课(3分钟)课件展示图片并提问：1、同学们观看这几幅图片？说说为什么孩子长得像父母？2、DNA分子作为主要的遗传物质，亲代是怎么把它传递给子代的？是不是亲代把遗传物质DNA给了我们就没有了呢？ 总结学生的回答之后，引出DNA复制的课题 前面我们学过了减数分裂和受精作用，在减数分裂中染色体进行了复制，DNA也跟着进行复制。那DNA具体是怎么复制的，今天我们就一起来学习一下第三章 第3节DNA的复制思考回答：1、老虎和幼崽、陈佩斯和父亲陈强。因为父母把遗传物质DNA传递给我们。2、精子和卵细胞的受精作用不是。学生已有DNA是主要的遗传物质及减数分裂和受精作用的知识是学习DNA复制的基础，由此引出新课题。DNA复制方式的推测引出问题，做出假设(5分钟)学习本节内容之前我们首先要来了解一下本节内容的目标和重难点。 DNA的复制是指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程，即一个DNA变为2个DNA。一个DNA是两条链，两个DNA是？新产生的DNA分子是一个全新的DNA分子吗？让我们一起来探索一下！现在，假设你们都是生物学家，你来推测一下DNA的复制会有几种可能？利用你们手中的红纸条和黑纸条，黑色表示最初的DNA分子链，我们叫母链。红色表示新合成的DNA分子链，我们叫子链。看PPT上的这个DNA分子，是我们把双螺旋展开的平面，然后同学们讨论之后在桌上摆出DNA复制一次可能存在的结果。我们需要两名勇敢的科学家为我们展示。学生展示所组合的DNA分子复制的结果。教师PPT展示学生可能摆出的DNA复制的两种状态。1、全保留复制：新复制出的DNA分子直接形成，完全没有旧的部分；2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；最后提出：沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的文章之后又提出了DNA复制的推测：半保留复制。 思考回答：4条链是/不是学生根据假设讨论演绎并表示两种复制的结果 学生分析讨论，提出DNA复制的两种假设：全保留复制和半保留复制。学生听讲并自己对照自己所摆的。让学生针对性的来学习本模拟探索试验的设计和运用，旨在激发学生探索和协作的兴趣，培养学生的动手能力和思维能力。 补充学生的不足，同时引出对DNA半保留复制的实验证据的学习。DNA半保留复制的实验证据（12分钟)介绍试验模拟探讨对于DNA复制的推测，我们如何设计实验来探究DNA的复制方式呢？我们可以从结果入手：验证子代DNA两条链的来源如果子代DNA两条链是一条母链和一条子链，则为半保留复制根据刚才我们展示的DNA分子，若是我们能看到DNA分子不同颜色的链就好了，可是一般情况下，我们是看不到DNA分子的，那我们怎么去区分母链和子链呢？（引导前面所学：前面我们学习DNA是主要的遗传物质时，使用什么技术来区别DNA和蛋白质，同学回忆一下）如果用15N标记母链，14N标记子链，亲代和子代之间的DNA就会有差别。 将大肠杆菌放入含15NH4CL培养若干代，就可以得到含15N的母链DNA。 将含15N的上述亲代大肠杆菌转入含14NH4CL培养基液中培养，就可以得到14N的子链DNA。可是单个的DNA分子是很小的，放在试管中，标记了我们也不可能区分开，可以借用什么技术把不同的DNA分开？因为15N密度大于14N，于是提取DNA，进行密度梯度离心。就可以在试管中看到分层的DNA带了。只含15N的DNA在哪层？只含15N的DNA在哪层？同时含15N14N的DNA在哪层？现在我们来预测一下半保留复制会出现什么样的结果（假设红线代表母链、蓝线代表子链）。亲代DNA用两条红线表示母链，如果是半保留复制，当把DNA放在含15N的培养基中，亲代DNA双链解开，各结合一条15N的子链。则子一代得到两一样的DNA分子都含15N14N，离心，DNA只有中间层。当复制第二代后离心，子二代则会出现两层带上层和中层。教师展示科学家的实际实验结果。我们具体来看一下科学家的实验。1958年科学家梅塞尔森和斯塔尔采用含15N的NH4Cl培养液培养大肠杆菌若干代，提取部分标记的大肠杆菌进行DNA离心，发现DNA带在试管底部（重带）。然后将标记的另一部分的大肠杆菌转移到含14N的普通培养液里繁殖，然后离心分层，发现子一代在中层，子二代在上层和中层。实验的结果和我们假设和演示的结果一样。证实了DNA的半保留复制。对于DNA复制方式的探究，我们刚才是先做出假设 -然后演绎推理 -最后进行实验得出结论：像这样的方式叫假说演绎法，前面我们也学习过。思考、讨论、回答：如果子代DNA两条链是一条母链和一条子链，则为半保留复制用放射性同位素对DNA分子进行标记。密度梯度离心如果用15N标记母链，14N标记子链，复制后发现：最下层、最上层、中间 在老师的启发引导下，学生们分析得出预期结果：当复制一代后离心，子一代DNA只有一层中间带15N /14N （中带）。当复制第二代后离心，子二代则会出现两层带14N/14N 和15N/15N （轻带和中带）。培养学生的参与意识和培养学生的合作、探究的精神。并进一步运用假说-演绎法。证明是半保留复制现在，利用我们刚才的实验，急需解决两类问题：亲代DNA分子复制1次复制2次复制3次482=21=22=23【分析】15N14N 复制第n代 2n一个DNA连续复制n次后：（1）DNA分子数=其中含母链的DNA分子有 个，（2）DNA单链数= 母链数= 学生分析、讨论、回答2n 22(n+1) 2 培养学生联想理解的意识，在学习过程中化抽象为具体，提高学习效率。DNA复制的过程 (约20分钟) 同学们，我们知道了DNA半保留复制的实验过程，我们知道一个DNA分子半保留复制得出两个一模一样的DNA分子。那我们具体来看一下DNA复制的过程。在DNA复制的过程中，我们需要解决一些问题1、DAN分子复制的概念是什么？2、时间在何时？3、DNA分子复制的场所？4、DNA分子复制的过程如何？什么叫解旋？解旋酶的作用位点？解旋的目的是什么？5、DNA分子复制时需要哪些条件？ 6、DNA分子的特点有哪些？与洗照片一样吗？针对这8个问题，现在大家仔细阅读书上54页，合作探究，寻找答案，然后填在导学案上。教师叫学生起来回答，表扬和鼓励学生。对于DNA复制的过程及条件我们利用一个动画具体来分析一下。组织学生观看DNA复制的动画课件。学生讨论后回答：1.概念：是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2.场所：真核细胞：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核3.时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期（真核生物）4.过程：（1）解旋（2）合成互补子链（3）螺旋化在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子的两条脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，双螺旋的两条链解开的过程。碱基对之间的氢键 目的：为复制提供准确的模板，解开的两条单链叫母链。5.条件：模板：亲代DNA的两条母链； 原料：4种脱氧核苷酸；能量：ATP ；酶：DNA解旋酶，DNA聚合酶等。6.DNA分子复制的特点：边解旋边复制（多起点复制）；半保留复制方式。不一样学生随着动画的演示，一起念出过程：解链合成子链螺旋学生自学并总结，如不完整可由其他同学补充。培养学生分析比较的意识，进一步加深对DNA复制的理解。使学生完成由感性到理性的认识观看动画7、DNA分子为何能精确复制？8、DNA分子复制的意义是什么？7.准确复制的原因：DNA分子具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基遵循互补配对原则，使复制准确无误。8.意义：保持了遗传信息的连续性，保证了物种的相对稳定性。课堂小结（3分钟）利用多媒体课件引导学生概括总结学生总结本节课知识要点巩固基础知识课堂测评基础知识测评学生练习检验情况八、课堂测评1.一个有15N标记的DNA分子放在没有标记的环境中培养,复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的（ ） A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/322.将一个DNA分子用14N进行标记，在普通培养基上让其连续复制3次，在最后得到的DNA分子中，被标记的DNA的脱氧核苷酸链占DNA总的脱氧核苷酸链的比例是（ ） A.1/32 B.1/16 C.1/8 D.1/43.某DNA分子片断含有100个碱基对，其中A为60个，该片段连续复制三次所需C的数量为 A.180个 B.280个 C.320个 D.360个4.某DNA分子含有腺嘌呤200个，该DNA复制数次后，消耗了周围环境中3000个含腺嘌呤的脱氧核苷酸，则该DNA分子已经复制了多少次？（ ） A.3次 B.4次 C.5次 D.6次5.根据DNA分子复制的过程回答下列问题