DNA復(fù)制探究性教學(xué)的對(duì)話案例

1、“ DNA復(fù)制”探究性教學(xué)的對(duì)話案例富陽(yáng)中學(xué)傅建利周朝勇一、本案例指導(dǎo)思想探究性學(xué)習(xí)作為一種能夠有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)方法，已被絕大多數(shù)教學(xué)工作者所認(rèn)同和倡導(dǎo)。因此，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生探究、模擬科學(xué)研究的過(guò)程來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂主動(dòng)參與是本節(jié)課的基本指導(dǎo) 思想。本節(jié)課突出了對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，將科學(xué)研究的過(guò)程作為本節(jié)課的教 學(xué)主線，讓學(xué)生親身參與探究、模擬研究過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)工作的方法。二、學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有絲分裂、減數(shù)分裂，學(xué)習(xí)和制作了DNA吉構(gòu)，對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)已有一定的了解。學(xué)生在“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”中已經(jīng)學(xué)習(xí)了提取DNA的實(shí)驗(yàn)方法，并了解用放射性元素研究物質(zhì)的方

2、法。DNA復(fù)制屬于肉眼看不到的抽象知識(shí)，本人考慮到在高中階段， 學(xué)生已經(jīng)具備一定的抽象思維、辨證思維和創(chuàng)造思維的能力，所以在教學(xué)中，通過(guò)探究式教學(xué)，設(shè)置大量的問(wèn)題情景，提供一定的實(shí) 驗(yàn)材料，來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究解決科學(xué)事實(shí)的能力。三、教學(xué)過(guò)程1 1.師：通過(guò)學(xué)習(xí) DNA吉構(gòu)，你們知道 DNA勺基本組成單位是什么嗎？2 .生：DNA勺基本組成單位是脫氧核苷酸，脫氧核苷酸有四種：腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸。3 .師：通過(guò)學(xué)習(xí) DNA吉構(gòu)和制作DNA模型，你們知道 DNA的結(jié)構(gòu)嗎？4.生：DNA具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，是由兩條反

3、向平行的脫氧核苷酸鏈盤旋而成的。在雙螺旋的外側(cè)脫氧核糖和磷酸交替出現(xiàn)構(gòu)成了DNA的基本骨架，堿基在內(nèi)側(cè)，通過(guò)氫鍵形成堿基對(duì)，其中A與T配對(duì)，C與G配對(duì)。2 5 .師：DNA作為遺傳物質(zhì)必須要保持前后代的連續(xù)性，DNA是如何保持前后代連續(xù)性的？6 .生：進(jìn)行復(fù)制。7 .師：是的。那么 DNA復(fù)制的場(chǎng)所在哪里？&生：DNA主要分布在細(xì)胞核中，所以復(fù)制的場(chǎng)所主要在細(xì)胞核。9 .師：對(duì)。那么，DNA在什么時(shí)候進(jìn)行復(fù)制的呢？10. 生：有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂間期。11. 師：完全正確。那么，從數(shù)目上分析，DNA復(fù)制的結(jié)果是什么？12. 生：一個(gè) DNA變成了兩個(gè) DNA13. 師：正確。（

4、看下圖）14. 師：經(jīng)過(guò)復(fù)制，一個(gè) DNA變成了兩個(gè) DNA這兩個(gè)DNA一樣嗎，與原來(lái)的 DNA相相同嗎？15. 生：應(yīng)該相同。16. 師：為什么？17. 生：在有絲分裂一節(jié)課已學(xué)過(guò)，一個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)間期的染色體復(fù)制和分裂期的分裂，變成兩個(gè)細(xì)胞，這兩個(gè)細(xì)胞是相同的。由此可知，染色體上的DNAM制后形成的兩個(gè) DNA應(yīng)該是相同的，也應(yīng)該與原來(lái)的相同。18. 師：嗯，有道理。3 19.師：現(xiàn)在有四根電線（兩紅、兩藍(lán)），每根電線表示一條脫氧核苷酸鏈。請(qǐng)你模擬一下你想象中的DNA的復(fù)制過(guò)程。并且要保證實(shí)現(xiàn)你之前的肯定：復(fù)制后的兩個(gè)DNA與原來(lái)的DNA相同。20.生：思考后回答。我想應(yīng)該是這樣的：假設(shè)原來(lái)D

5、NA是由兩條紅色的電線構(gòu)成（滿足堿基互補(bǔ)配對(duì)），當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，兩條紅色的電線解開(kāi)雙螺旋，然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則（A與T配對(duì)、C與T配對(duì)），分別配對(duì)形成新的脫氧核苷酸互補(bǔ)鏈（新形成的鏈用藍(lán)色電線表示），最后構(gòu)成兩個(gè) DNA每個(gè)DNA中一條紅色鏈一條藍(lán)色鏈，即每個(gè)DNA中含有一條舊的鏈和一條新的鏈。因?yàn)樵诖诉^(guò)程中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，這兩個(gè)DNA與原來(lái)的DNA應(yīng)該是相同。21 生：也可以是這樣的：假設(shè)原來(lái)DNA是由兩條紅色的電線構(gòu)成 （滿足堿基互補(bǔ)配對(duì)），當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，兩條紅色 的電線解開(kāi)雙螺旋，然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則（A與T配對(duì)、C與T配對(duì)），分別配對(duì)形成新的脫氧核苷酸互補(bǔ)鏈（新形成

6、的鏈用藍(lán)色電線表示），然后兩條新形成的脫氧核苷酸 鏈分別從配對(duì)狀態(tài)脫落，組成新的DNA（兩條藍(lán)色鏈），原來(lái)的兩條脫氧核苷酸鏈也重新配對(duì)，重新形成雙鏈 DNA（兩條紅色鏈），最后構(gòu)成兩個(gè) DNA因?yàn)樵诖诉^(guò)程中遵循堿基互補(bǔ) 配對(duì)原則，這兩個(gè) DNA與原來(lái)的DNA應(yīng)該是相同。4 22 師：聽(tīng)起來(lái)都很有道理。那么DNA復(fù)制到底是怎樣的，是兩種假設(shè)中的其中一種，還是兩種假設(shè)同時(shí)進(jìn)行？23.生：（思考）難以選擇。24 師：DNAM制是微觀的，很難觀察。那我現(xiàn)在給你一些實(shí)驗(yàn)材料，你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下你的假設(shè)到底哪種正確，可以嗎？25 .生：可以。141526 .師：我所給的實(shí)驗(yàn)材料有：含N的DNA的大腸桿

7、菌若干、含N的DNA的大腸桿菌若干、含14N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基若干、含 15N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基若干、提取DNA的各種試劑和器材、離心機(jī)、離心管。（假設(shè)：大腸桿菌 DNA復(fù)制一次的時(shí)間設(shè)為 a）27 .生：我想想。（3 5分鐘后）我是這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的：實(shí)驗(yàn)分為兩組：將含14N的DNA的大腸桿菌和含15N的DNA的大腸 桿菌分別培養(yǎng)在含15N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基和 14N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基上，分別培養(yǎng)a段時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，分別從培養(yǎng)基中提取DNA用離心機(jī)進(jìn)行離心，觀察各個(gè)離心管中是否發(fā)生DNA分層現(xiàn)象。28 .師：你預(yù)測(cè)的結(jié)果是怎樣的？5 29.生：假如離心管中沒(méi)有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，則說(shuō)明符合假設(shè)；假如離

8、心管中出現(xiàn)分層現(xiàn)象，貝U說(shuō)明符合假設(shè)。30.師：很精彩。但是你有沒(méi)有想過(guò)，當(dāng)離心管中沒(méi)有出現(xiàn)和或出現(xiàn)分層現(xiàn)象時(shí)，DNA在離心管中的位置分別是怎樣的？31 .生：這個(gè)沒(méi)有想過(guò)。32.師：那么，在你的兩種假設(shè)下，DNA在離心管中出現(xiàn)的位置有沒(méi)有特殊性呢？33.生：我再想想。（3 5分鐘后）我把實(shí)驗(yàn)改成這樣：在剛才實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)對(duì)照組。對(duì)照組又分為兩小組：將含14N的DNA的大腸桿菌和含15N的DNA的大腸桿菌分別培養(yǎng)在含 14N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基和 含15N脫氧核苷酸的培養(yǎng)基上，分別培養(yǎng)a段時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，分別從培養(yǎng)基中提取DNA用離心機(jī)進(jìn)行離心，觀察各個(gè)離心管中DNA的位置。1呷的醐對(duì)照

9、組t1刼的培養(yǎng)基（注釋：右圖是教師在11郎的培養(yǎng)貳學(xué)生陳述中所畫(huà)）呻的DNAI實(shí)槪組：II1蒯的曙養(yǎng)甚的培養(yǎng)辛34 師：那你預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是怎樣的？35. 生：假如離心管中沒(méi)有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且實(shí)驗(yàn)組間位置，則說(shuō)明符合假設(shè)；假如離心管中出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且實(shí)驗(yàn)組 置一半位于對(duì)照1的位置，一半位于對(duì)照組DNA在離心管中的位置正好處在對(duì)照組的中DNA在離心管中的位2的位置，則說(shuō)明符合假設(shè)。It ft*假設(shè)36. 師：真是太精彩了。在 1958年，Meselson是正確的。37. 生：太好了。38師：現(xiàn)在我們可以說(shuō)，DNA的復(fù)制是以親代成的子代DNA中含有一條母鏈和一條子鏈。Stehl也是如此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的，

10、證明了你的假設(shè)DNA分子的每一條鏈為模板合成兩個(gè)子代DNA形我們把這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。（注釋：下圖是教師在學(xué)生陳述中所畫(huà)）8946 .生:47 .師:48 .生:49 .師:50 .生：51 .師：39 .師：如你所想，DNA復(fù)制過(guò)程中需要什么條件？40.生：模板（DNA的每一條鏈）、原料（脫氧核苷酸）、能量（ATP、酶（各種酶）。41 師：為什么需要這些條件？42.生：DNA的每一條鏈作為模板，使 DNA精確復(fù)制成為可能；合成新的DNA過(guò)程中需要脫氧核苷酸作為原料；DNA在解開(kāi)雙螺旋和合成新的脫氧核苷酸鏈的過(guò)程需要消耗能量和各種酶（例女口：解旋酶、DNA連接酶等）。43 .師：說(shuō)的很

11、有道理。但是還有一個(gè)小問(wèn)題沒(méi)有解決。44 .生：什么問(wèn)題？45.師：你在陳述假設(shè)時(shí)說(shuō)“當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，先是解開(kāi)雙螺旋，然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則進(jìn)行復(fù)制。但是在生物體內(nèi)最短的DNA也大約有4000個(gè)堿基對(duì)，當(dāng)DNA把所有的堿基對(duì)先解開(kāi),然后再進(jìn)行復(fù)制，你認(rèn)為會(huì)有什么弊端或會(huì)發(fā)生什么意外？浪費(fèi)時(shí)間或者可能會(huì)更容易發(fā)生斷裂，從而產(chǎn)生復(fù)制的誤差。那么你認(rèn)為復(fù)制過(guò)程應(yīng)該是怎樣的？邊解旋邊復(fù)制。為什么？既省時(shí)有精確。到現(xiàn)在為止，你所了解的DNAM制是怎樣的過(guò)程？52.生：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期，細(xì)胞中DNA邊解開(kāi)雙螺旋以兩條脫氧核苷酸鏈為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，利用細(xì)胞中所含有的脫氧核苷

12、酸、酶和能量，邊進(jìn)行復(fù)制，復(fù)制形成的子代DNA中含有一條母鏈和一條子鏈。53 .師：非常好。那么，DNA通過(guò)這樣的復(fù)制有什么意義？54. 生：使遺傳信息從親代傳遞給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。55. 師：很好。你已理解了所有有關(guān)DNAM制的知識(shí)。請(qǐng)你看 DNAM制的動(dòng)畫(huà)過(guò)程。56 .生：好的。四. 教學(xué)過(guò)程分析1 在1至4對(duì)話中，教師為了更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)DNAM制，讓學(xué)生回顧原先已經(jīng)知道 DNA結(jié)構(gòu)。為后面對(duì)話所需要的有關(guān) DNA勺復(fù)制確定了初始目標(biāo)。2 在5到18對(duì)話中，教師通過(guò)DNA如何保持連續(xù)性的提問(wèn)，弓I導(dǎo)學(xué)生回憶已有知識(shí)，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。3 在19到21對(duì)話中，教師通過(guò)提供實(shí)

13、物模型（不同顏色的電線），促使學(xué)生構(gòu)建一個(gè)有關(guān) DNA是如 何復(fù)制的假設(shè)。4 在 22 到 28 對(duì)話中，教師建立了新的目標(biāo)，即在學(xué)生建立了兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上，教師提供實(shí)驗(yàn)材 料，并建議學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。5 在29到32對(duì)話中，學(xué)生一開(kāi)始偏離了教師的目標(biāo)，然而教師利用“兩種假設(shè)下的DNA在離心管中的位置有沒(méi)有特殊性？”的提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生走上如何正確觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方向。6 在33到37對(duì)話中，在學(xué)生得出正確的實(shí)驗(yàn)方法，并正確預(yù)測(cè)的兩種假設(shè)下DNA在試管中位置的前提下，教師提出前人已做的實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，肯定了學(xué)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生修正自己的假設(shè)。7 在38到42對(duì)話中，教師進(jìn)一步建立了新的目標(biāo)，即讓學(xué)生思考DNA復(fù)制所需要的條件。8 在43到50對(duì)話中，教師通過(guò)質(zhì)疑來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生不要接受現(xiàn)成的結(jié)論，進(jìn)一步修正DNA復(fù)制過(guò)程的特點(diǎn)。9 在51到56對(duì)話中，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)DNA復(fù)制過(guò)程。并用動(dòng)畫(huà)加以強(qiáng)化，使學(xué)生完成由感性到理性知識(shí)的過(guò)渡，達(dá)到突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的目的。在2 9 教學(xué)過(guò)程中，