《第1節(jié)遺傳信息的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)(陜西省省級(jí)優(yōu)課)-生物教案

《DNA的復(fù)制》教學(xué)設(shè)計(jì)西安市第二十六中學(xué)薛姣【課標(biāo)及教材依據(jù)】1.課標(biāo)分析《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求是：“概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制”。2.教材分析《遺傳信息的復(fù)制》是北師大版高中生物學(xué)必修二《遺傳與進(jìn)化》第三章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)是建立在學(xué)習(xí)了DNA分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開展的，學(xué)好這一課時(shí)，有利于學(xué)生對(duì)有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律等知識(shí)的理解和鞏固，對(duì)于學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)遺傳的本質(zhì)是非常重要的。探究DNA的復(fù)制方式，為下一章基因的表達(dá)和變異部分做好鋪墊，有利于學(xué)生對(duì)后面章節(jié)中基因突變、基因重組等內(nèi)容的理解和掌握。本節(jié)的生物學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，向?qū)W生展示了生物學(xué)研究中的科學(xué)思維方式和科學(xué)方法，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高有積極的意義。一、設(shè)計(jì)思路1.設(shè)計(jì)理念根據(jù)新課程理念，高中生物學(xué)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“假說演繹法”和“模型構(gòu)建法”，落實(shí)主體性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，體驗(yàn)式探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，感受科學(xué)思維方式和生物技術(shù)對(duì)生物學(xué)研究的積極推進(jìn)作用，提高學(xué)生的探究能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，形成對(duì)生物學(xué)的自我認(rèn)知。2.學(xué)情分析高一年級(jí)的學(xué)生通過必修一有絲分裂和必修二前兩章的學(xué)習(xí)，對(duì)遺傳規(guī)律有了初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)遺傳物質(zhì)DNA的的結(jié)構(gòu)有清晰的掌握，在此基礎(chǔ)上，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了良好的知識(shí)鋪墊。同時(shí)高一的學(xué)生對(duì)于新鮮事物有很強(qiáng)的的求知欲，思維活躍，動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)，具有較強(qiáng)的分析問題、解決問題的思維能力，為本節(jié)課激發(fā)學(xué)生的探索思考精神，奠定了良好的基礎(chǔ)。3.學(xué)習(xí)目標(biāo)3.1知識(shí)目標(biāo)（1）能準(zhǔn)確描述DNA的復(fù)制過程的幾個(gè)步驟；（2）能清晰說出DNA復(fù)制的基本條件、特點(diǎn)、原則等。3.2能力目標(biāo)（1）能通過假說演繹法探究DNA的復(fù)制方式；（2）能快速建構(gòu)DNA的平面結(jié)構(gòu)模型，并嘗試推測(cè)、模擬DNA的復(fù)制方式；（3）能利用DNA的立體結(jié)構(gòu)模型，完整建構(gòu)DNA的復(fù)制過程；（4）能通過觀察形成的子代DNA，分析親子代間的DNA數(shù)量關(guān)系。3.3情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）認(rèn)同DNA準(zhǔn)確復(fù)制的重要意義；（2）通過DNA復(fù)制的研究實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象、敢于猜測(cè)的科學(xué)探索精神；（3）通過小組探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識(shí)，提高學(xué)生的交流溝通能力。4.核心素養(yǎng)（1）生命觀念：學(xué)生在較好地理解DNA復(fù)制概念的基礎(chǔ)上，形成DNA分子結(jié)構(gòu)與其功能相統(tǒng)一的生命觀念，體會(huì)在親子代之間遺傳物質(zhì)的連續(xù)性；（2）理性思維：本節(jié)課嘗試引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“假說—演繹法”探究DNA的復(fù)制過程，并應(yīng)用“模型建構(gòu)法”探討、歸納DNA復(fù)制的內(nèi)在規(guī)律。（3）科學(xué)探究：能夠針對(duì)DNA復(fù)制方式的思考，提出自己的見解，分析、比較，得出合理的結(jié)論，將微觀的生物現(xiàn)象學(xué)會(huì)應(yīng)用模型建構(gòu)的方法形象化。（4）社會(huì)責(zé)任：認(rèn)同人類對(duì)遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過程；認(rèn)同科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)科學(xué)研究的進(jìn)展有積極的推動(dòng)作用。5.學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：清晰表述DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn)，并能分析DNA準(zhǔn)確復(fù)制的因素。難點(diǎn)：能分析并闡述DNA準(zhǔn)確復(fù)制到相關(guān)因素。二、學(xué)習(xí)方法1.假說演繹法：這種方法是生物學(xué)科學(xué)探究中的經(jīng)典方法，引導(dǎo)學(xué)生在觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)上提出問題，通過大膽假設(shè)，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方式，得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。2.模型建構(gòu)法:將微觀分子水平的DNA分子直觀化，建構(gòu)宏觀模型，先通過建立DNA分子的平面結(jié)構(gòu)，并嘗試模擬DNA分子的復(fù)制過程，在規(guī)范表述的基礎(chǔ)上，利用DNA的立體模型，模擬DNA的復(fù)制過程，并深入探討母鏈和子鏈間的數(shù)量關(guān)系，理解DNA準(zhǔn)確復(fù)制的重要生物學(xué)意義。三、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖情景導(dǎo)入同學(xué)們，現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活中，特別是在刑事案件的偵查中，發(fā)揮重要的作用，我們一起來分享一個(gè)案例——“甘肅白銀案”。該案發(fā)生于1988年5月—2002年2月的“白銀案”，犯罪嫌疑人先后實(shí)施了11起殺人作案，因當(dāng)時(shí)監(jiān)控和生物技術(shù)不成熟，終未破案。2016年，在公安機(jī)關(guān)應(yīng)用了指紋對(duì)比和DNA檢測(cè)技術(shù)的情況下，歷時(shí)28年的“白銀案”終于成功告破。在進(jìn)行DNA檢測(cè)技術(shù)時(shí)，需要提取犯罪嫌疑人的DNA，并將其復(fù)制，獲得數(shù)量較大DNA，才可以使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。DNA如何復(fù)制呢？我們來學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。觀看案例，分析DNA檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的重要性。通過案例分析，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到生物技術(shù)的重要性，DNA復(fù)制需要被解決的意義。新課新課新課一、DNA復(fù)制方式的探索1.發(fā)現(xiàn)問題DNA作為遺傳物質(zhì)，如何將信息復(fù)制，形成兩個(gè)完全相同的DNA分子？引導(dǎo)學(xué)生開始思考DNA的復(fù)制?？焖偾腥胫黝}，幫助學(xué)生抓住關(guān)鍵思考方向。2.提出假說結(jié)合生活常識(shí)和DNA本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考DNA復(fù)制可能存在的兩種方式。假說1：“全舊全新”假說2：“半舊半新”提問學(xué)生：如何區(qū)分DNA的舊鏈和新鏈呢？技術(shù)手段：同位素示蹤法（14N和15N）。模型建構(gòu)利用紅、綠圖形模擬親代到子一代的DNA變化。（舊鏈用15N表示，新鏈用15N表示）。思考片刻后，請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)黑板建構(gòu)DNA兩種假說的子一代組成。大家觀察一下，如何區(qū)分的到的子一代DNA？探究實(shí)驗(yàn)分析展示科學(xué)家DNA復(fù)制實(shí)驗(yàn)（親代的培養(yǎng)和離心實(shí)驗(yàn)）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，介紹技術(shù)手段：密度梯度離心法根據(jù)該技術(shù)手段，分析兩種假說對(duì)應(yīng)的離心結(jié)果。結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，提出DNA復(fù)制的兩種假說。學(xué)生利用紅、綠圖形，分析兩種DNA復(fù)制方式情境下，子一代組成。學(xué)生體會(huì)科學(xué)家的思維轉(zhuǎn)換方式。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)，嘗試提出假設(shè)的情況。利用模型建構(gòu)的方法，幫助學(xué)生快速建立DNA復(fù)制方式的探究模型。展示科學(xué)家實(shí)驗(yàn)親代部分，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)遇到科學(xué)研究的問題如何轉(zhuǎn)化思維。重溫科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過程，幫助學(xué)生巧妙地解決遇到的實(shí)驗(yàn)問題。驗(yàn)證假說展示科學(xué)家子一代的離心結(jié)果。得出結(jié)論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，應(yīng)該是“半舊半新”的復(fù)制方式，即科學(xué)家所說的“半保留復(fù)制?！毖刂茖W(xué)家的科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，理清實(shí)驗(yàn)思路。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出科學(xué)的結(jié)論。小結(jié)：DNA復(fù)制方式探索學(xué)生整理DNA復(fù)制的研究過程的研究方法和使用的技術(shù)手段。引導(dǎo)學(xué)生思考的好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有科學(xué)的研究方法和合適的技術(shù)手段結(jié)合，才能得出正確的結(jié)論。DNA如何準(zhǔn)確復(fù)制，傳遞遺傳信息呢？我們一起來學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制過程。二、DNA的復(fù)制過程明確DNA連接方式（1）脫氧核苷酸間的連接方式圖示DNA的基本單位，引導(dǎo)學(xué)生明確脫氧核苷酸間的連接方式——磷酸二酯鍵（2）兩條鏈間的堿基連接方式圖示DNA的一部分片段，引導(dǎo)學(xué)生回顧DNA兩條鏈之間的堿基連接的鍵——?dú)滏I學(xué)生回顧DNA分子的結(jié)構(gòu)，明確DNA單鏈基本單位間的連接方式，DNA雙鏈間堿基的連接方式和DNA的兩條鏈的方向。由宏觀的DNA復(fù)制方式的推導(dǎo)，初步過渡到對(duì)DNA復(fù)制過程的認(rèn)識(shí)，先回顧學(xué)生對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的基本掌握。建構(gòu)DNA平面模型模型建構(gòu)引導(dǎo)學(xué)生嘗試用DNA的基本單位模型，完成建構(gòu)DNA雙鏈模型；①嘗試建構(gòu)DNA雙鏈平面模型；（選擇綠色基本單位拼接）②明確DNA雙鏈間的關(guān)系；③猜測(cè)、模擬DNA雙鏈復(fù)制過程；（選擇紅色基本單位拼接）④規(guī)范描述DNA雙鏈復(fù)制的過程。引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本DNA復(fù)制的段落，以劃線的形式完成對(duì)DNA復(fù)制過程的規(guī)范描述，并一起復(fù)述其過程，每一步驟提取關(guān)鍵詞，總結(jié)DNA復(fù)制的過程：解旋——互補(bǔ)——延伸并觀察DNA復(fù)制過程。學(xué)生先用綠色色基本單位建構(gòu)DNA雙鏈，熟悉DNA的結(jié)構(gòu)；嘗試猜測(cè)、模擬DNA雙鏈的復(fù)制過程；填出復(fù)制過程的關(guān)鍵詞，明確DNA復(fù)制完成過程。引導(dǎo)學(xué)生由已學(xué)知識(shí)，利用模型建構(gòu)的方法，嘗試探索模擬DNA的復(fù)制過程需要的條件和步驟。幫助學(xué)生學(xué)會(huì)規(guī)范描述DNA復(fù)制過程，理清DNA復(fù)制的思路，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。DNA復(fù)制過程中，DNA雙鏈間具有什么特點(diǎn)，請(qǐng)大家2人一小組，完成以下內(nèi)容。1.圖1-圖2代表____過程，____酶參與，打開_____鍵；圖2-圖3代表___過程，____酶參與，合成_____鍵；2.圖3中模板鏈（母鏈）是___和___，子鏈?zhǔn)莀__和____；3.圖3遵循_____原則，甲鏈序列___，丁鏈序列___；4.乙和____的堿基序列相同，說明原因；5.若乙鏈中A:T:C:G=1:2:3:4,則甲鏈比例為（）。小組內(nèi)，互相討論，完成問題，加深對(duì)DNA復(fù)制的理解。通過對(duì)DNA復(fù)制內(nèi)在結(jié)構(gòu)的變化分析，幫助學(xué)生加強(qiáng)對(duì)DNA復(fù)制的內(nèi)化。DNA分子如何快速復(fù)制呢？對(duì)比原核、真核細(xì)胞的DNA過程，總結(jié)DNA復(fù)制特點(diǎn)。分析DNA復(fù)制的宏觀圖形，學(xué)習(xí)根據(jù)圖形總結(jié)特點(diǎn)。原核：單起點(diǎn)、邊解旋邊復(fù)制；真核：“多起點(diǎn)、邊解旋邊復(fù)制?！币龑?dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)圖文轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)閱讀和知識(shí)轉(zhuǎn)化能力。小結(jié)DNA復(fù)制過程。展示表格，并引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)案中的連線題，完成知識(shí)總結(jié)。概念：以()為模板，按照（）復(fù)制方式，遵循（）原則，合成（）的過程。哪些因素能保證DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性？現(xiàn)在獲得有嫌疑負(fù)責(zé)人的DNA，如何在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行DNA復(fù)制呢？學(xué)生完成連線題，快速進(jìn)行知識(shí)整合，自然得出DNA復(fù)制的概念。嘗試分析DNA體外復(fù)制的條件。以不同形式知識(shí)的呈現(xiàn)，幫助學(xué)生建構(gòu)對(duì)DNA復(fù)制的整合和認(rèn)識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生思考DNA體外復(fù)制的條件，學(xué)會(huì)應(yīng)用新知識(shí)解決問題。那么DNA復(fù)制的數(shù)量變化有什么規(guī)律呢？（DNA的數(shù)量、DNA的組成。）學(xué)生分析DNA數(shù)量變化。分析數(shù)量變化。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的訓(xùn)練。建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，分析DNA組成特點(diǎn)。了解DNA的數(shù)量變化和復(fù)制方式，體外進(jìn)行DNA復(fù)制成為可能，科學(xué)家發(fā)明了PCR技術(shù)。學(xué)生分享PCR技術(shù)的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，聯(lián)系實(shí)際。課堂小結(jié)一、