《遗传信息的传递—DNA的复制》的教学设计 第三章基因的本质 第3节DNA的复制 教学分析 (一)教材分析 1.在教材中的地位和作用 本节课是人教版高中生物必修二第3章第3节的内容。DNA分子复制是遗传学的基本理 论,本节课在联系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。通过 这节课的学习,可以加深学生对有丝分裂、减数分裂等知识的理解,进一步体会基因位于染 色体让,对于学生深刻认识遗传规律是具有重要作用,同时DNA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、基因重组等内容的理解和掌握。 2.教学内容的调整: 以前在这节课的教学中,只是按照课本对1958年 Meselson以大肠杆菌为实验材料的实 验前半部分进行探究,结果发现高考中出现该实验后半部分的实验设计思想,同时发现学生 很难将DNA的复制与真核细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合,结果导致高考失 分,因此在此次教学设计中,增加了1958年 Meselson以大肠杆菌为实验材料的实验的后半 部分,以及1958年 Herbert Taylar以蚕豆根尖细胞为实验材料的实验 对这节课内容进行合理的拓展和延伸,在教学中将基础知识与经典实验有机的结合起 来,不仅不会增加学生的学习负担,而且由于完成了对DNA的双螺旋结构、DNA的复制 与细胞分裂过程中染色体的行为等知识的有效整合,回归到生命活动的真实状态,防止教学 时人为地割裂,学生更易理解,同时由于反复使用假说演绎法探究问题,可以很好地对学生 进行科学方法的训练和科学思维方式的培养,学生实验分析能力和逻辑推理能力得以很好提 升 (二)学情分析 1.知识水平:学生已具有了有丝分裂、减数分裂、DNA双螺旋结构等基本知识,也已 经知道密度梯度离心和同位素示踪等实验方法。 2.能力水平:学生已经初步学会运用假说演绎法探究问题,具有一定的实验分析能力 和逻辑推理能力 3.心理水平: 兴趣是做好的老师,对于高二学生来说,严密的逻辑推理和分析问题所带来的愉悦是一 种高层次的精神体验,教学时,可以通过创设问题情境,通过环环相扣的问题提出和解决, 建立起一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程,提高学生的学习兴趣,从而达到知识、能力、 情感三维教学目标的实现。 (三)教学目标 1.知识目标 (1)概述DNA分子的复制过程,并分析、归纳出DNA复制过程的特点 (2)知道DNA复制在遗传上的意义 2.能力目标:利用科学史经典实验,加强学生运用假说演绎法探究问题,培养科学的思 维方式,进一步培养学生的实验分析能力和逻辑推理能力 3.情感目标:通过DNA复制的方式探究,培养学生严谨的科学态度,使学生体会科学研 究的魅力
《遗传信息的传递——DNA 的复制》的教学设计 第三章 基因的本质 第 3 节 DNA 的复制 一、教学分析 （一）教材分析 1．在教材中的地位和作用 本节课是人教版高中生物必修二第 3 章第 3 节的内容。DNA 分子复制是遗传学的基本理 论，本节课在联系 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。通过 这节课的学习，可以加深学生对有丝分裂、减数分裂等知识的理解，进一步体会基因位于染 色体让，对于学生深刻认识遗传规律是具有重要作用，同时 DNA 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、基因重组等内容的理解和掌握。 2．教学内容的调整： 以前在这节课的教学中，只是按照课本对 1958 年 Meselson 以大肠杆菌为实验材料的实 验前半部分进行探究，结果发现高考中出现该实验后半部分的实验设计思想，同时发现学生 很难将 DNA 的复制与真核细胞分裂这两个微观、动态过程进行有效整合，结果导致高考失 分，因此在此次教学设计中，增加了 1958 年 Meselson 以大肠杆菌为实验材料的实验的后半 部分，以及 1958 年 Herbert Taylar 以蚕豆根尖细胞为实验材料的实验。 对这节课内容进行合理的拓展和延伸，在教学中将基础知识与经典实验有机的结合起 来，不仅不会增加学生的学习负担，而且由于完成了对 DNA 的双螺旋结构、DNA 的复制 与细胞分裂过程中染色体的行为等知识的有效整合，回归到生命活动的真实状态，防止教学 时人为地割裂，学生更易理解，同时由于反复使用假说演绎法探究问题，可以很好地对学生 进行科学方法的训练和科学思维方式的培养，学生实验分析能力和逻辑推理能力得以很好提 升。 （二）学情分析 1．知识水平：学生已具有了有丝分裂、减数分裂、DNA 双螺旋结构等基本知识，也已 经知道密度梯度离心和同位素示踪等实验方法。 2．能力水平：学生已经初步学会运用假说演绎法探究问题，具有一定的实验分析能力 和逻辑推理能力。 3．心理水平： 兴趣是做好的老师，对于高二学生来说，严密的逻辑推理和分析问题所带来的愉悦是一 种高层次的精神体验，教学时，可以通过创设问题情境，通过环环相扣的问题提出和解决， 建立起一个自然流畅、逻辑清晰的教学过程，提高学生的学习兴趣，从而达到知识、能力、 情感三维教学目标的实现。 （三）教学目标 1.知识目标： （1）概述 DNA 分子的复制过程，并分析、归纳出 DNA 复制过程的特点。 （2）知道 DNA 复制在遗传上的意义。 2.能力目标：利用科学史经典实验，加强学生运用假说演绎法探究问题，培养科学的思 维方式，进一步培养学生的实验分析能力和逻辑推理能力。 3.情感目标：通过 DNA 复制的方式探究，培养学生严谨的科学态度,使学生体会科学研 究的魅力
(四)教学的重点和难点: 教学重点:DNA的复制的条件、过程和特点。 2.教学难点:DNA半保留复制的实验探究 (五)课前准备 学案、DNA复制动画、P课件、学生准备红笔和黑笔 (六)课时分配:1.5课时 二.教学过程 教学 教师活动 学生活动 设计 环节 意图 导入 提问 通过 上节课学习了DNA的双螺旋结构,回答:遗传信息 导,提 DNA分子中碱基对的排列代表什么? 出本节 2.在学习有丝分裂和减数分裂时,我们回答:复制 课研究 曾提到DNA要经历什么过程,才能将遗 主题 传信息从亲代传递给子代? 3.你认为DNA的复制是什么意思? 回答:由一个DNA形 提出问题: 成二个形同的DNA 本节课我们来探讨一下DNA是如何进行 复制的 探|假设引导: 1.猜想亲代DNA分子怎样复制?在形推测 鼓励学 成子代DNA的过程中,亲代DNA的两条DNA分子复制方式生大胆 究DNA的复制方式 链哪去了? 想象、 2.对学生的回答进行补充,并出示当时 猜测, 科学家提出来关于DNA复制方式的三种模 激发学 型 生自主 华保留复制l‖‖ 探索的 全保留复制‖-ll 弥散复制‖-‖1‖ 过渡 提出探 到底DNA的复制哪种是方式呢? 究问题 如何来证明哪个假说是正确的? 引导 实验|1.我们可以用什么方法跟踪亲代DM的 验证 回答 去向? 同位素示踪 2.组成DNA的元素有哪些?如何得到被 回答 同位素标记的DNA? 分别用含C、H、0、N、 的同位素的培养基
（四）教学的重点和难点： 1.教学重点：DNA 的复制的条件、过程和特点。 2.教学难点：DNA 半保留复制的实验探究 （五）课前准备 学案、DNA 复制动画、PPT 课件、学生准备红笔和黒笔 （六）课时分配：1.5 课时 二.教学过程 教学 环节 教师活动 学生活动 设计 意图 导入 提问： 1．上节课学习了 DNA 的双螺旋结构， DNA 分子中碱基对的排列代表什么？ 2．在学习有丝分裂和减数分裂时，我们 曾提到 DNA 要经历什么过程，才能将遗 传信息从亲代传递给子代？ 3．你认为 DNA 的复制是什么意思？ 提出问题： 本节课我们来探讨一下 DNA 是如何进行 复制的 回答：遗传信息 回答：复制 回答：由一个 DNA 形 成二个形同的 DNA 通过引 导，提 出本节 课研究 主题 探 究 D N A 的 复 制 方 式 假设 实验 验证 引导： 1．猜想亲代 DNA 分子怎样复制 ？在形 成子代 DNA 的过程中，亲代 DNA 的两条 链哪去了？ 2．对学生的回答进行补充，并出示当时 科学家提出来关于 DNA 复制方式的三种模 型 过渡： 到底 DNA 的复制哪种是方式呢？ 如何来证明哪个假说是正确的？ 引导： 1．我们可以用什么方法跟踪亲代 DNA 的 去向？ 2．组成 DNA 的元素有哪些？如何得到被 同位素标记的 DNA？ 推测： DNA 分子复制方式 回答 同位素示踪 回答 分别用含 C、H、O、N、 P 的同位素的培养基 鼓励学 生大胆 想象、 猜测， 激发学 生自主 探索的 欲望 提出探 究问题
3.同位素之间有哪些差异? 培养需要标记的细胞 在学生回答的基础上说明 回答:相对分子质量 (1)有无放射性(确定了真核生物DNA不同和有无放射性 引导学 的复制方式) 生明白 (2)相对分子质量不同(确定了原核生 密度梯 度离心 物DNA的复制方式) 的实验 4.如何根据相对分子质量不同将15N标 方法 记的双链DNA和N标记的双链DNA回答:离心 为下面 如何分开? 分析:1N标记DNA探究推 出示离心结果图 和N标记DNA离心理做准 14N/4N 结果 15N15N 5.如果DNA的一条链含15N,另一条链 含1N,离心后,应处于何种位置? 判断:离心结果 出示离心结果图 14N/4N 14N/15N 15N/5N 6.每条链上既有15N又有4N,离心后, 应处于何种位置? 判断:离心结果 出示:1958年 Meselson大肠杆菌的实验 过程说明图 提问:你认为三种假设子一代的离心结果 各是什么样? 预期:三种假说子 代离心结果 运用假 1958年 说演绎 Meself出示:子一代实验结果图片 预期实验结果 全保留复制‖-lⅡ二 去揭示 以 原核生 大肠杆 物DNA 菌为实 复制方 验材料 弥敝复制‖-‖l 式是半 的实验 保留复 制
1958 年 Mesels on 以 大肠杆 菌 为 实 验材料 的实验 3．同位素之间有哪些差异？ 在学生回答的基础上说明： （1）有无放射性（确定了真核生物 DNA 的复制方式） （2）相对分子质量不同（确定了原核生 物 DNA 的复制方式） 4. 如何根据相对分子质量不同将 15N 标 记的双链 DNA 和 14N 标记的双链 DNA 如何分开？ 出示离心结果图 5. 如果 DNA 的一条链含 15N，另一条链 含 14N，离心后，应处于何种位置？ 出示离心结果图 6．每条链上既有 15N 又有 14N，离心后， 应处于何种位置？ 出示：1958 年 Meselson 大肠杆菌的实验 过程说明图 提问：你认为三种假设子一代的离心结果 各是什么样？ 出示：子一代实验结果图片 培养需要标记的细胞 回答：相对分子质量 不同和有无放射性 回答：离心 分析：15N 标记 DNA 和 14N 标记 DNA 离心 结果 判断：离心结果 判断：离心结果 预期：三种假说子一 代离心结果 引导学 生明白 密度梯 度离心 的实验 方法， 为下面 探究推 理做准 备 运用假 说演绎 法揭示 原核生 物 DNA 复制方 式是半 保留复 制
提取DNA,进行密度梯度离心 比较实验结果和预期培养学 结果,得出相关结论:生比 IAX-DNA DNA的复制方式不是较、分 全保留复制 析、逻 辑推理 1俐对照系统子一代 对照系/出子二代的DNA的能 图示 引导: 预期半保留复制或弥培养严 实验结果说明DNA的复制方式不是全保散复制子二代离心结谨的科 留复制:DNA的复制方式可能是半保留[果 学态度 复制或弥散复制 提问:你认为如果是半保留复制或弥散复数 预期实验结果 制子二代离心结果是什么样? 子一代子二代 出示:子二代实验结果图 I-I-Illll 提取DMA,进行密度梯度离心 子一代子二代 MNDNA 比较实验结果和预期拓展思 INDNA 结果,得出结论:DNA|维,培 w对照系子-代子二代对照系统|的复制方式是半保留养比 复制,不是弥散复制。较、分 析、逻 提问: 辑推 如果实验继续进行,让大肠杆菌在N完成学案并回答 理、概 培养基上再繁殖一代,提取DNA进行梯 括的能 度离心,管内有几条带?位置是?比例如 何? 2.如果繁殖n代呢? 小结 说出半保留复制和弥 1、复制n次以后DNA分子的总数为2散复制子一代变性结 个 果,预期离心结果 2、复制n次以后,含有母链的DNA分子比较实验结果和预期 占总数的2/2 结果,得出结论:进 提问 步证明DNA的复 1、 Meselson为了进一步验证DNA的半保制方式是半保留复制 1958年留复制的真实性,又把子一代的14N‖ Herbert|1N杂种链经变性(使两条链分离成单链)回答:不能 Taylar分开,然后再将变性前后的双链和单链分分析、回答:将变性 以蚕豆别进行离心同学们想一想,实验结果应前后的双链和单链分 根尖细该如何?请预期并进行合理解释。 别进行离心
1958 年 Herbert Taylar 以 蚕 豆 根尖细 引导： 实验结果说明 DNA 的复制方式不是全保 留复制；DNA 的复制方式可能是半保留 复制或弥散复制 提问：你认为如果是半保留复制或弥散复 制子二代离心结果是什么样？ 出示：子二代实验结果图 提问： 1．如果实验继续进行，让大肠杆菌在 14N 培养基上再繁殖一代，提取 DNA 进行梯 度离心，管内有几条带？位置是？比例如 何？ 2．如果繁殖 n 代呢？ 小结： 1、复制 n 次以后 DNA 分子的总数为 2 n 个。 2、复制 n 次以后，含有母链的 DNA 分子 占总数的 2/2n 提问： 1、Meselson 为了进一步验证 DNA 的半保 留复制的真实性，又把子一代的 14N‖ 15N杂种链经变性（使两条链分离成单链） 分开，然后再将变性前后的双链和单链分 别进行离心。同学们想一想，实验结果应 该如何？请预期并进行合理解释。 比较实验结果和预期 结果，得出相关结论： DNA 的复制方式不是 全保留复制 画出子二代的 DNA 图示 预期半保留复制或弥 散复制子二代离心结 果 比较实验结果和预期 结果，得出结论：DNA 的复制方式是半保留 复制，不是弥散复制。 完成学案并回答 说出半保留复制和弥 散复制子一代变性结 果，预期离心结果 比较实验结果和预期 结果，得出结论：进 一步证明 DNA 的复 制方式是半保留复制 回答：不能 分析、回答：将变性 前后的双链和单链分 别进行离心 培养学 生 比 较、分 析、逻 辑推理 的 能 力， 培养严 谨的科 学态度 拓展思 维，培 养 比 较、分 析、逻 辑 推 理、概 括的能 力
胞为实「出示实验结果 验材料 引导提 的实验2、若没有前期试验,只将子一代双链DNA 出问题 变性后再离心,其结果能不能判断DNA 的复制方式? 引导:如何才能判断? 过渡 大肠杆菌是原核生物,通过实验分析 我们了解了原核生物DNA的复制方式是 半保留复制,真核生物DNA是何种复试 方式的呢? 介绍实验过程: 1958年 Herbert Taylar将蚕豆根尖细 胞在含3H标记的脱氧核苷酸的培养基中 通过学 培养,让细胞进行有丝分裂,完成一个细 胞周期,然后在不含放射性标记的培养基 DNA 中继续培养,通过放射自显影技术观察有 的双螺 丝分裂中期染色体的放射性,探究真核生回答: 旋结 物的DNA复制方式 细胞中的每个染色体构 出示下图 上有一个双链 DNA DNA 的复制 与细胞 分裂过 提问 程中的 1、每条染色体上的DNA形态? 图形结 出示下图 回答 合,从 经过复制后一个染色而将 体有2条姐妹染色单DNA 体 的复制 与细胞 分裂这 2、第一个细胞周期的中期染色体形态?明确:复制好的两个两个微 出示下图 DNA总是分别在姐妹|观、动 染色单体上 态过程 进行有 学案上画出第一个细效整 胞周期的中期每条染合,回 由一个DNA复制好的两个DNA 色体上的DNA 归生命 在染色体上所处的结构? 活动的 真实状 4、假设DNA是半保留复制,第一个细胞 周期的中期,每个染色体的两条色单体中 止人为 有几条被标记? 地割 (规定:用红色笔画出含放射性物质的结 裂。培
胞 为 实 验材料 的实验 出示实验结果 2、若没有前期试验，只将子一代双链 DNA 变性后再离心，其结果能不能判断 DNA 的复制方式？ 引导：如何才能判断？ 过渡： 大肠杆菌是原核生物，通过实验分析 我们了解了原核生物 DNA 的复制方式是 半保留复制，真核生物 DNA 是何种复试 方式的呢？ 介绍实验过程： 1958 年 Herbert Taylar 将蚕豆根尖细 胞在含 3H 标记的脱氧核苷酸的培养基中 培养，让细胞进行有丝分裂，完成一个细 胞周期，然后在不含放射性标记的培养基 中继续培养，通过放射自显影技术观察有 丝分裂中期染色体的放射性，探究真核生 物的 DNA 复制方式。 出示下图： 提问： 1、每条染色体上的 DNA 形态？ 出示下图 2、第一个细胞周期的中期染色体形态？ 出示下图 3、由一个 DNA 复制好的两个 DNA 在染色体上所处的结构？ 4、假设 DNA 是半保留复制，第一个细胞 周期的中期，每个染色体的两条色单体中 有几条被标记？ （规定：用红色笔画出含放射性物质的结 回答： 细胞中的每个染色体 上有一个双链 DNA 分子 回答： 经过复制后一个染色 体有 2 条姐妹染色单 体 明确：复制好的两个 DNA 总是分别在姐妹 染色单体上 学案上画出第一个细 胞周期的中期每条染 色体上的 DNA 引导提 出问题 通过学 生 将 DNA 的双螺 旋 结 构 、 DNA 的复制 与细胞 分裂过 程中的 图形结 合，从 而 将 DNA 的复制 与细胞 分裂这 两个微 观、动 态过程 进行有 效 整 合，回 归生命 活动的 真实状 态，防 止人为 地 割 裂。培