《第1节遗传信息的复制》教学设计(陕西省省级优课)-生物教案

《DNA的复制》教学设计西安市第二十六中学薛姣【课标及教材依据】1.课标分析《课程标准》的要求是：“概述DNA分子通过半保留方式进行复制”。2.教材分析《遗传信息的复制》是北师大版高中生物学必修二《遗传与进化》第三章第1节的内容。本节是建立在学习了DNA分子结构的基础上开展的，学好这一课时，有利于学生对有丝分裂、减数分裂、遗传规律等知识的理解和巩固，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。探究DNA的复制方式，为下一章基因的表达和变异部分做好铺垫，有利于学生对后面章节中基因突变、基因重组等内容的理解和掌握。本节的生物学经典实验，向学生展示了生物学研究中的科学思维方式和科学方法，对学生科学素养的提高有积极的意义。一、设计思路1.设计理念根据新课程理念，高中生物学教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养，因此，本节课以“假说演绎法”和“模型构建法”，落实主体性学习，引导学生在做中学，体验式探究科学发现的过程，感受科学思维方式和生物技术对生物学研究的积极推进作用，提高学生的探究能力和动手实践能力，训练学生科学的思维方法，形成对生物学的自我认知。2.学情分析高一年级的学生通过必修一有丝分裂和必修二前两章的学习，对遗传规律有了初步的认识，对遗传物质DNA的的结构有清晰的掌握，在此基础上，为新知识的学习奠定了良好的知识铺垫。同时高一的学生对于新鲜事物有很强的的求知欲，思维活跃，动手实践能力强，具有较强的分析问题、解决问题的思维能力，为本节课激发学生的探索思考精神，奠定了良好的基础。3.学习目标3.1知识目标（1）能准确描述DNA的复制过程的几个步骤；（2）能清晰说出DNA复制的基本条件、特点、原则等。3.2能力目标（1）能通过假说演绎法探究DNA的复制方式；（2）能快速建构DNA的平面结构模型，并尝试推测、模拟DNA的复制方式；（3）能利用DNA的立体结构模型，完整建构DNA的复制过程；（4）能通过观察形成的子代DNA，分析亲子代间的DNA数量关系。3.3情感态度与价值观（1）认同DNA准确复制的重要意义；（2）通过DNA复制的研究实验，鼓励学生大胆想象、敢于猜测的科学探索精神；（3）通过小组探究活动，培养学生的协作意识，提高学生的交流沟通能力。4.核心素养（1）生命观念：学生在较好地理解DNA复制概念的基础上，形成DNA分子结构与其功能相统一的生命观念，体会在亲子代之间遗传物质的连续性；（2）理性思维：本节课尝试引导学生应用“假说—演绎法”探究DNA的复制过程，并应用“模型建构法”探讨、归纳DNA复制的内在规律。（3）科学探究：能够针对DNA复制方式的思考，提出自己的见解，分析、比较，得出合理的结论，将微观的生物现象学会应用模型建构的方法形象化。（4）社会责任：认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学技术的发展对科学研究的进展有积极的推动作用。5.学习重难点重点：清晰表述DNA分子复制的条件、过程和特点，并能分析DNA准确复制的因素。难点：能分析并阐述DNA准确复制到相关因素。二、学习方法1.假说演绎法：这种方法是生物学科学探究中的经典方法，引导学生在观察现象的基础上提出问题，通过大胆假设，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验的方式，得出结论：DNA的复制方式为半保留复制。2.模型建构法:将微观分子水平的DNA分子直观化，建构宏观模型，先通过建立DNA分子的平面结构，并尝试模拟DNA分子的复制过程，在规范表述的基础上，利用DNA的立体模型，模拟DNA的复制过程，并深入探讨母链和子链间的数量关系，理解DNA准确复制的重要生物学意义。三、教学过程环节教师活动学生活动教学意图情景导入同学们，现代生物技术已经广泛应用于生活中，特别是在刑事案件的侦查中，发挥重要的作用，我们一起来分享一个案例——“甘肃白银案”。该案发生于1988年5月—2002年2月的“白银案”，犯罪嫌疑人先后实施了11起杀人作案，因当时监控和生物技术不成熟，终未破案。2016年，在公安机关应用了指纹对比和DNA检测技术的情况下，历时28年的“白银案”终于成功告破。在进行DNA检测技术时，需要提取犯罪嫌疑人的DNA，并将其复制，获得数量较大DNA，才可以使检测结果更准确。DNA如何复制呢？我们来学习本节内容。观看案例，分析DNA检测技术应用的重要性。通过案例分析，使学生切实体会到生物技术的重要性，DNA复制需要被解决的意义。新课新课新课一、DNA复制方式的探索1.发现问题DNA作为遗传物质，如何将信息复制，形成两个完全相同的DNA分子？引导学生开始思考DNA的复制。快速切入主题，帮助学生抓住关键思考方向。2.提出假说结合生活常识和DNA本身的结构特点，引导学生思考DNA复制可能存在的两种方式。假说1：“全旧全新”假说2：“半旧半新”提问学生：如何区分DNA的旧链和新链呢？技术手段：同位素示踪法（14N和15N）。模型建构利用红、绿图形模拟亲代到子一代的DNA变化。（旧链用15N表示，新链用15N表示）。思考片刻后，请两位同学上台黑板建构DNA两种假说的子一代组成。大家观察一下，如何区分的到的子一代DNA？探究实验分析展示科学家DNA复制实验（亲代的培养和离心实验）根据实验内容，介绍技术手段：密度梯度离心法根据该技术手段，分析两种假说对应的离心结果。结合生活经验和对DNA分子结构的认识，提出DNA复制的两种假说。学生利用红、绿图形，分析两种DNA复制方式情境下，子一代组成。学生体会科学家的思维转换方式。引导学生根据生活经验和已有知识，尝试提出假设的情况。利用模型建构的方法，帮助学生快速建立DNA复制方式的探究模型。展示科学家实验亲代部分，引导学生体会遇到科学研究的问题如何转化思维。重温科学家的实验过程，帮助学生巧妙地解决遇到的实验问题。验证假说展示科学家子一代的离心结果。得出结论分析实验结果，得出结论，应该是“半旧半新”的复制方式，即科学家所说的“半保留复制。”沿着科学家的科学实验过程，理清实验思路。学生根据实验结果，得出实验结论。引导学生在科学实验的基础上，得出科学的结论。小结：DNA复制方式探索学生整理DNA复制的研究过程的研究方法和使用的技术手段。引导学生思考的好实验设计有科学的研究方法和合适的技术手段结合，才能得出正确的结论。DNA如何准确复制，传递遗传信息呢？我们一起来学习DNA的复制过程。二、DNA的复制过程明确DNA连接方式（1）脱氧核苷酸间的连接方式图示DNA的基本单位，引导学生明确脱氧核苷酸间的连接方式——磷酸二酯键（2）两条链间的碱基连接方式图示DNA的一部分片段，引导学生回顾DNA两条链之间的碱基连接的键——氢键学生回顾DNA分子的结构，明确DNA单链基本单位间的连接方式，DNA双链间碱基的连接方式和DNA的两条链的方向。由宏观的DNA复制方式的推导，初步过渡到对DNA复制过程的认识，先回顾学生对DNA结构的基本掌握。建构DNA平面模型模型建构引导学生尝试用DNA的基本单位模型，完成建构DNA双链模型；①尝试建构DNA双链平面模型；（选择绿色基本单位拼接）②明确DNA双链间的关系；③猜测、模拟DNA双链复制过程；（选择红色基本单位拼接）④规范描述DNA双链复制的过程。引导学生阅读课本DNA复制的段落，以划线的形式完成对DNA复制过程的规范描述，并一起复述其过程，每一步骤提取关键词，总结DNA复制的过程：解旋——互补——延伸并观察DNA复制过程。学生先用绿色色基本单位建构DNA双链，熟悉DNA的结构；尝试猜测、模拟DNA双链的复制过程；填出复制过程的关键词，明确DNA复制完成过程。引导学生由已学知识，利用模型建构的方法，尝试探索模拟DNA的复制过程需要的条件和步骤。帮助学生学会规范描述DNA复制过程，理清DNA复制的思路，锻炼学生的语言表达能力。DNA复制过程中，DNA双链间具有什么特点，请大家2人一小组，完成以下内容。1.图1-图2代表____过程，____酶参与，打开_____键；图2-图3代表___过程，____酶参与，合成_____键；2.图3中模板链（母链）是___和___，子链是___和____；3.图3遵循_____原则，甲链序列___，丁链序列___；4.乙和____的碱基序列相同，说明原因；5.若乙链中A:T:C:G=1:2:3:4,则甲链比例为（）。小组内，互相讨论，完成问题，加深对DNA复制的理解。通过对DNA复制内在结构的变化分析，帮助学生加强对DNA复制的内化。DNA分子如何快速复制呢？对比原核、真核细胞的DNA过程，总结DNA复制特点。分析DNA复制的宏观图形，学习根据图形总结特点。原核：单起点、边解旋边复制；真核：“多起点、边解旋边复制。”引导学生学习图文转化，加强阅读和知识转化能力。小结DNA复制过程。展示表格，并引导学生完成学案中的连线题，完成知识总结。概念：以()为模板，按照（）复制方式，遵循（）原则，合成（）的过程。哪些因素能保证DNA复制的准确性？现在获得有嫌疑负责人的DNA，如何在实验室条件下进行DNA复制呢？学生完成连线题，快速进行知识整合，自然得出DNA复制的概念。尝试分析DNA体外复制的条件。以不同形式知识的呈现，帮助学生建构对DNA复制的整合和认识。引导学生思考DNA体外复制的条件，学会应用新知识解决问题。那么DNA复制的数量变化有什么规律呢？（DNA的数量、DNA的组成。）学生分析DNA数量变化。分析数量变化。引导学生进行数学模型的训练。建构数学模型，分析DNA组成特点。了解DNA的数量变化和复制方式，体外进行DNA复制成为可能，科学家发明了PCR技术。学生分享PCR技术的应用。引导学生学以致用，联系实际。课堂小结一、