高中生物學(xué) 人教版 必修2《基因的本質(zhì)》第4課時(shí) DNA的復(fù)制

2022年安徽省普通高中新課程新教材優(yōu)質(zhì)課評(píng)選團(tuán)體比賽生物學(xué)學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)探基因本質(zhì)，享科技生活第3節(jié)：DNA的復(fù)制1.教材分析“DNA的復(fù)制”是2019人教版高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第3章第3節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課在聯(lián)系DNA的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明DNA通過(guò)復(fù)制傳遞遺傳信息的功能。包括證明DNA是半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)探究、DNA的復(fù)制過(guò)程、半保留復(fù)制對(duì)遺傳信息的穩(wěn)定傳遞的意義等內(nèi)容。其中，證明DNA的復(fù)制方式環(huán)節(jié)利用了假說(shuō)演繹法，借助特殊的技術(shù)手段，設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)。DNA的復(fù)制過(guò)程部分以圖文并茂的方式介紹了DNA復(fù)制的概念、步驟、所需要的條件、特點(diǎn)等。教材給我們提供了豐富的素材，教師根據(jù)學(xué)情還需要做進(jìn)一步的加工處理，比如：證明DNA復(fù)制方式探究環(huán)節(jié)可以補(bǔ)齊假說(shuō)演繹法各環(huán)節(jié)，可以設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生探究，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)用利用假說(shuō)演繹法、利用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究的能力。2.學(xué)情分析知識(shí)儲(chǔ)備方面：在必修1和必修2第3章第1節(jié)學(xué)習(xí)了同位素標(biāo)記技術(shù);在必修2第3章第2節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)DNA的結(jié)構(gòu)并構(gòu)建了DNA結(jié)構(gòu)模型;在必修1第6章學(xué)習(xí)了有絲分裂，必修2第2章學(xué)習(xí)了減數(shù)分裂。探究能力方面：在必修2第1章、第2章，已經(jīng)學(xué)習(xí)了假說(shuō)演繹法，并可以熟練地使用假說(shuō)演繹法，可以使用教師提供的資料對(duì)某些觀點(diǎn)進(jìn)行證實(shí)或證偽。初步掌握了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，但是以新的技術(shù)和原理為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，比如利用穩(wěn)定同位素標(biāo)記DNA、離心并進(jìn)行檢測(cè)的原理來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明DNA的復(fù)制方式。3.素養(yǎng)目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3基于資料分析，標(biāo)出試管中DNA分布的位置，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解讀，體會(huì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，訓(xùn)練科學(xué)思維，以及運(yùn)用假說(shuō)演繹法進(jìn)行探究的能力。通過(guò)分析DNA復(fù)制過(guò)程的資料，能夠演示并闡述該過(guò)程，提高學(xué)生動(dòng)手能力與語(yǔ)言表達(dá)能力。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，認(rèn)同科學(xué)技術(shù)、巧妙的設(shè)計(jì)等，體會(huì)科技進(jìn)步在探索真理的道路上的重要作用。4.教學(xué)思路基于以上分析，進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)，目標(biāo)是讓學(xué)生能夠充分參與，并在問(wèn)題串的引導(dǎo)下，在充分的思考、交流的基礎(chǔ)上，進(jìn)行表達(dá)、評(píng)價(jià)，完成概念的生成，得出結(jié)論。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)入情境導(dǎo)入提出問(wèn)題回顧沃森和克里克構(gòu)建的模型并提出問(wèn)題按照真實(shí)歷史創(chuàng)設(shè)情境作出假設(shè)師生互動(dòng)，提出兩種假設(shè)能夠根據(jù)信息，作出合理的假設(shè)演繹推理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，書寫實(shí)驗(yàn)思路并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并得出結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行交流分析并得出結(jié)論培養(yǎng)信息分析、表達(dá)的能力閱讀資料學(xué)生閱讀DNA復(fù)制過(guò)程的資料，并根據(jù)問(wèn)題整理信息培養(yǎng)信息獲取和分析的能力模型建構(gòu)學(xué)生根據(jù)資料，演示并完善DNA復(fù)制過(guò)程并做出解說(shuō)等培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)和表達(dá)的能力總結(jié)升華布置作業(yè)量化評(píng)價(jià)概述人的感知能力有限，對(duì)微觀世界的研究需要借助新的技術(shù)手段、科學(xué)的方法和巧妙的設(shè)計(jì)，完成評(píng)價(jià)量表拓展訓(xùn)練，思維延伸、量化評(píng)價(jià)5.教學(xué)過(guò)程任務(wù)一：探究DNA的復(fù)制方式情境導(dǎo)入提出問(wèn)題【教師活動(dòng)】回顧舊知，提出問(wèn)題：沃森和克里克在構(gòu)建了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之后，提出了一個(gè)問(wèn)題，即DNA的復(fù)制方式如何？【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生回顧舊知，為本課學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備?！驹O(shè)計(jì)意圖】在單元整體教學(xué)的背景下，接著第二節(jié)內(nèi)容，繼續(xù)進(jìn)行新問(wèn)題的研究工作。任務(wù)一：探究DNA的復(fù)制方式作出假設(shè)【教師活動(dòng)】展示圖片提問(wèn)：一條DNA復(fù)制后可以得到幾條DNA？子代DNA中有兩條母鏈和兩條子鏈，母鏈與子鏈的組合方式有哪幾種？教師根據(jù)學(xué)生的回答給出半保留復(fù)制和全保留復(fù)制的概念?？偨Y(jié)：也就是說(shuō)，只要我們能夠區(qū)分子代DNA中母鏈與子鏈的組合方式，就可以證明DNA的復(fù)制方式?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生根據(jù)自己掌握的知識(shí)，思考并回答老師展示的幾個(gè)問(wèn)題?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)問(wèn)題的引導(dǎo)、分析，讓學(xué)生理解要證明DNA的復(fù)制方式只要證明子代DNA中母鏈子鏈的組合方式即可。任務(wù)一：探究DNA的復(fù)制方式演繹推理【教師活動(dòng)】陳述：如果現(xiàn)在給你一些生物材料，你能夠看到其DNA并觀察到其母鏈與子鏈的組合方式嗎?為什么？追問(wèn)：那有什么方式可以區(qū)分母子鏈？如何觀察到這種區(qū)別？還有哪些技術(shù)可以對(duì)分子進(jìn)行標(biāo)記？介紹其他的標(biāo)記方法及檢測(cè)技術(shù)，比如熒光標(biāo)記，為了觀察到熒光，需要用紫外線照射?？偨Y(jié)：也就是說(shuō)，對(duì)DNA分子進(jìn)行研究需要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是要能區(qū)分開母子鏈，二要能夠看得到結(jié)果。【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)思考、交流、回答老師給出的問(wèn)題，同時(shí)理解不同的標(biāo)記原理需要配合適當(dāng)?shù)姆蛛x和檢測(cè)手段?！驹O(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生理解為什么穩(wěn)定同位素標(biāo)記要配合離心技術(shù)和紫外線顯像技術(shù)，讓學(xué)生認(rèn)同很多科學(xué)研究需要多種技術(shù)手段的配合，需要巧妙的設(shè)計(jì)?！窘處熁顒?dòng)】1.安排同學(xué)們閱讀學(xué)案資料1、2、3，結(jié)合3個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明DNA復(fù)制的方式。問(wèn)題1：如何直觀的區(qū)別親代鏈與子代鏈？問(wèn)題2：如何讓親代鏈和子代鏈帶上不同的標(biāo)記？問(wèn)題3：如何觀察復(fù)制后不同標(biāo)記的DNA分子？2.安排學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，在學(xué)案中完成N元素種類的標(biāo)注和DNA帶位置的標(biāo)注?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生閱讀學(xué)案，結(jié)合三個(gè)問(wèn)題，先思考，后小組討論，再分組展示小組成果，充分評(píng)價(jià)后形成設(shè)計(jì)方案。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)方案，演繹推理，并完成親代DNA和子代DNA各鏈中N元素種類的標(biāo)注和DNA帶位置的標(biāo)注。完成學(xué)案上的任務(wù)后，分小組展示并解說(shuō)成果，其他小組進(jìn)行充分的評(píng)價(jià)，全班達(dá)成共識(shí)。【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)小組合作能力，表達(dá)能力，訓(xùn)練科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。任務(wù)一：探究DNA的復(fù)制方式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論【教師活動(dòng)】展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論?！驹O(shè)計(jì)意圖】訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和表達(dá)的能力。任務(wù)二：探究DNA復(fù)制的過(guò)程【教師活動(dòng)】1.組織學(xué)生閱讀學(xué)案中的資料4，思考后在小組內(nèi)討論下列問(wèn)題，問(wèn)題1：DNA復(fù)制需要什么條件？問(wèn)題2：DNA復(fù)制的步驟怎樣？問(wèn)題3：子鏈延伸的方向怎樣？2.要求在回答問(wèn)題的同時(shí)，能夠利用模型演示DNA復(fù)制的過(guò)程。再提出新的問(wèn)題，問(wèn)題4：DNA復(fù)制是先完成解旋再?gòu)?fù)制，還是邊解旋邊復(fù)制呢？組織學(xué)生閱讀資料5，思考后小組討論，回答問(wèn)題并說(shuō)明原因。3.在學(xué)生完善DNA復(fù)制的過(guò)程中核心內(nèi)容后，提出新的問(wèn)題，提出問(wèn)題5：研究表明，DNA復(fù)制總能準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行，其復(fù)制過(guò)程中出錯(cuò)的概率僅為10-9。你認(rèn)為DNA分子能夠準(zhǔn)確復(fù)制最關(guān)鍵的因素是什么？準(zhǔn)確復(fù)制有何生物學(xué)意義？最后總結(jié)提高：知識(shí)總結(jié)并概述人靠五感認(rèn)知世界，但是能力有限，所以需要借助一些技術(shù)手段和科學(xué)方法以及巧妙的設(shè)計(jì)。【學(xué)生活動(dòng)】1.學(xué)生閱讀資料4，思考后討論，小組代表上黑板利用模型演示并解說(shuō)DNA復(fù)制的過(guò)程，其他小組評(píng)價(jià)完善。2.接下來(lái)閱讀資料5：思考后討論，并能從假說(shuō)演繹法的角度，理解DNA復(fù)制的特點(diǎn)，并能說(shuō)出理由。3.根據(jù)DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)，分析DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因，以及半保留復(fù)制對(duì)遺傳信息的穩(wěn)定傳遞的意義等?！驹O(shè)計(jì)意圖】利用模型演示，直觀的理解DNA復(fù)制的過(guò)程，在演示的過(guò)程中可以暴露問(wèn)題，通過(guò)全體同學(xué)的分析、評(píng)價(jià)、修正，最后達(dá)成深度的理解，突破難點(diǎn)。最后總結(jié)，讓學(xué)生認(rèn)同，在探索未知世界的過(guò)程中需要開發(fā)和利用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，利用巧妙的設(shè)計(jì)。作業(yè)布置評(píng)價(jià)檢測(cè)【教師活動(dòng)】教師安排課時(shí)作業(yè)：人們?cè)谘芯緿NA復(fù)制的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其復(fù)制速度特別快，可能是什么原因呢？請(qǐng)同學(xué)們課后繼續(xù)閱讀資料6、7，說(shuō)出你的結(jié)論和依據(jù)。資料6：將大腸桿菌放在低劑量的3H標(biāo)記的脫氧胸苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，阻斷其DNA復(fù)制，然后將被阻斷的大腸桿菌繼續(xù)放在含有更高劑量的3H標(biāo)記的脫氧胸苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)一段時(shí)間后，收集、裂解細(xì)胞，提取其中的DNA進(jìn)行放射性自顯影檢測(cè)。根據(jù)這些資料，可以得出什么結(jié)論？資料7：已知果蠅的基因組大小為1.8x108bp(bp表示堿基對(duì)),真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的速率-般為50~100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。請(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生課后閱讀資料，得出自己的判斷，并能夠說(shuō)出理由，課后完成評(píng)價(jià)量表?！驹O(shè)計(jì)意圖】本課時(shí)作業(yè)，是DNA復(fù)制過(guò)程探究的延續(xù)和拓展，培養(yǎng)學(xué)生信息獲取和分析的能力，通過(guò)評(píng)價(jià)量表及時(shí)反饋課堂知識(shí)和能力發(fā)展水平，指導(dǎo)后續(xù)學(xué)習(xí)和教學(xué)。板書設(shè)計(jì)第3節(jié)DNA的復(fù)制意義意義DNA的復(fù)制條件復(fù)制的方式DNA復(fù)制的過(guò)程準(zhǔn)確復(fù)制的原因步驟方向特點(diǎn)提出問(wèn)題作出假設(shè)演繹推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論 7.教-學(xué)-評(píng)一體化自測(cè)量表第3節(jié)DNA的復(fù)制班級(jí)：姓名：達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能夠基于事實(shí)資料，利用假說(shuō)演繹法證明DNA復(fù)制的方式2.能夠基于資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析3.能夠基于資料，說(shuō)出并演示DNA復(fù)制的過(guò)程4.基于前面的探究，能夠說(shuō)出DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因和意義達(dá)成評(píng)價(jià)：優(yōu)秀（）良好（）及格（）不及格（）任務(wù)一：探究DNA復(fù)制的方式活動(dòng)1：1. 通過(guò)閱讀資料，能獨(dú)立思考并回答問(wèn)題2. 能夠根據(jù)資料中的信息，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行表述3. 能夠發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)方案中的不足，并進(jìn)行補(bǔ)充完善活動(dòng)2：1. 能夠根據(jù)不同假設(shè)，標(biāo)出F1代、F2代DNA中N元素的種類2. 能夠根據(jù)不同假設(shè)，標(biāo)出P代、F1代、F2代DNA在離心管中的位置分布3. 能夠分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并說(shuō)出理由完全理解并回答全面4分（）基本理解并簡(jiǎn)單回答2分（）不能很好的理解問(wèn)題0分（）能獨(dú)立設(shè)計(jì)出完善的實(shí)驗(yàn)方案并能流利描述4分（）能獨(dú)立設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的方案，并能簡(jiǎn)單描述2分（）不能獨(dú)立設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案0分（）能夠發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)的多處錯(cuò)誤，并能夠給出較好的建議4分（）能夠發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)的1處錯(cuò)誤，并知道如何修正2分（）無(wú)法發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)出現(xiàn)的錯(cuò)誤0分（）準(zhǔn)確標(biāo)注4分（）基本準(zhǔn)確標(biāo)注2分（）不能正確標(biāo)注0分（）準(zhǔn)確標(biāo)注4分（）基本準(zhǔn)確標(biāo)注2分（）不能正確標(biāo)注0分（）能準(zhǔn)確分析4分（）能基本準(zhǔn)確分析2分（）不能正確分析0分（）任務(wù)二：探究DNA復(fù)制的過(guò)程1. 能基于資料，回答相關(guān)問(wèn)題2. 基于資料，能夠利用模型演示DNA復(fù)制的過(guò)程3. 能根據(jù)資料分析DNA復(fù)制是先解旋后復(fù)制，還是邊解旋邊復(fù)制能準(zhǔn)確回答4分（）能基本準(zhǔn)確回答2分（）不能正確回答0分（）能準(zhǔn)確演示4分（）能基本準(zhǔn)確演示2分（）不能正確演示0分（）能準(zhǔn)確分析4分（）能基本準(zhǔn)確分析2分（）不能正確分析0分（）說(shuō)出DNA精準(zhǔn)復(fù)制的原因和意義能準(zhǔn)確回答4分（）能基本準(zhǔn)確回答2分（）不能正確回答0分（）本節(jié)素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)通過(guò)閱讀資料，愿意獨(dú)立思考后嘗試推理解答問(wèn)題，能夠積極利用已有的方法和現(xiàn)有的資料分析問(wèn)題，并積極展示非常原因探究4分（）探究的意愿不夠強(qiáng)烈2分（）總分（）8.課時(shí)作業(yè)第3節(jié)DNA的復(fù)制1.將大腸桿菌放在低劑量的3H標(biāo)記的脫氧胸苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，阻斷其DNA復(fù)制，然后將被阻斷的大腸桿菌繼續(xù)放在含有更高劑量的3H標(biāo)記的脫氧胸苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)一段時(shí)間后，收集、裂解細(xì)胞，提取其中的DNA進(jìn)行放射性自顯影檢測(cè)。結(jié)合以上信息分析，可以得出什么結(jié)論？2.已知果蠅的基因組大小為1.8x108bp(bp表示堿基對(duì)),真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的速率-般為50~100bp/s。下圖為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。請(qǐng)你推測(cè)果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因。9.教學(xué)反思本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生利用假說(shuō)演繹法，證明DNA以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制，嘗試引導(dǎo)學(xué)