《第1節(jié)遺傳信息的復制》教學設計(陜西省省級優(yōu)課)-生物教案

《DNA的復制》教學設計西安市第二十六中學薛姣【課標及教材依據(jù)】1.課標分析《課程標準》的要求是：“概述DNA分子通過半保留方式進行復制”。2.教材分析《遺傳信息的復制》是北師大版高中生物學必修二《遺傳與進化》第三章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)是建立在學習了DNA分子結構的基礎上開展的，學好這一課時，有利于學生對有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律等知識的理解和鞏固，對于學生深刻認識遺傳的本質(zhì)是非常重要的。探究DNA的復制方式，為下一章基因的表達和變異部分做好鋪墊，有利于學生對后面章節(jié)中基因突變、基因重組等內(nèi)容的理解和掌握。本節(jié)的生物學經(jīng)典實驗，向?qū)W生展示了生物學研究中的科學思維方式和科學方法，對學生科學素養(yǎng)的提高有積極的意義。一、設計思路1.設計理念根據(jù)新課程理念，高中生物學教學重在培養(yǎng)學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物學科學素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“假說演繹法”和“模型構建法”，落實主體性學習，引導學生在做中學，體驗式探究科學發(fā)現(xiàn)的過程，感受科學思維方式和生物技術對生物學研究的積極推進作用，提高學生的探究能力和動手實踐能力，訓練學生科學的思維方法，形成對生物學的自我認知。2.學情分析高一年級的學生通過必修一有絲分裂和必修二前兩章的學習，對遺傳規(guī)律有了初步的認識，對遺傳物質(zhì)DNA的的結構有清晰的掌握，在此基礎上，為新知識的學習奠定了良好的知識鋪墊。同時高一的學生對于新鮮事物有很強的的求知欲，思維活躍，動手實踐能力強，具有較強的分析問題、解決問題的思維能力，為本節(jié)課激發(fā)學生的探索思考精神，奠定了良好的基礎。3.學習目標3.1知識目標（1）能準確描述DNA的復制過程的幾個步驟；（2）能清晰說出DNA復制的基本條件、特點、原則等。3.2能力目標（1）能通過假說演繹法探究DNA的復制方式；（2）能快速建構DNA的平面結構模型，并嘗試推測、模擬DNA的復制方式；（3）能利用DNA的立體結構模型，完整建構DNA的復制過程；（4）能通過觀察形成的子代DNA，分析親子代間的DNA數(shù)量關系。3.3情感態(tài)度與價值觀（1）認同DNA準確復制的重要意義；（2）通過DNA復制的研究實驗，鼓勵學生大膽想象、敢于猜測的科學探索精神；（3）通過小組探究活動，培養(yǎng)學生的協(xié)作意識，提高學生的交流溝通能力。4.核心素養(yǎng)（1）生命觀念：學生在較好地理解DNA復制概念的基礎上，形成DNA分子結構與其功能相統(tǒng)一的生命觀念，體會在親子代之間遺傳物質(zhì)的連續(xù)性；（2）理性思維：本節(jié)課嘗試引導學生應用“假說—演繹法”探究DNA的復制過程，并應用“模型建構法”探討、歸納DNA復制的內(nèi)在規(guī)律。（3）科學探究：能夠針對DNA復制方式的思考，提出自己的見解，分析、比較，得出合理的結論，將微觀的生物現(xiàn)象學會應用模型建構的方法形象化。（4）社會責任：認同人類對遺傳物質(zhì)的認識是不斷深化、不斷完善的過程；認同科學技術的發(fā)展對科學研究的進展有積極的推動作用。5.學習重難點重點：清晰表述DNA分子復制的條件、過程和特點，并能分析DNA準確復制的因素。難點：能分析并闡述DNA準確復制到相關因素。二、學習方法1.假說演繹法：這種方法是生物學科學探究中的經(jīng)典方法，引導學生在觀察現(xiàn)象的基礎上提出問題，通過大膽假設，根據(jù)假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗的方式，得出結論：DNA的復制方式為半保留復制。2.模型建構法:將微觀分子水平的DNA分子直觀化，建構宏觀模型，先通過建立DNA分子的平面結構，并嘗試模擬DNA分子的復制過程，在規(guī)范表述的基礎上，利用DNA的立體模型，模擬DNA的復制過程，并深入探討母鏈和子鏈間的數(shù)量關系，理解DNA準確復制的重要生物學意義。三、教學過程環(huán)節(jié)教師活動學生活動教學意圖情景導入同學們，現(xiàn)代生物技術已經(jīng)廣泛應用于生活中，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”，犯罪嫌疑人先后實施了11起殺人作案，因當時監(jiān)控和生物技術不成熟，終未破案。2016年，在公安機關應用了指紋對比和DNA檢測技術的情況下，歷時28年的“白銀案”終于成功告破。在進行DNA檢測技術時，需要提取犯罪嫌疑人的DNA，并將其復制，獲得數(shù)量較大DNA，才可以使檢測結果更準確。DNA如何復制呢？我們來學習本節(jié)內(nèi)容。觀看案例，分析DNA檢測技術應用的重要性。通過案例分析，使學生切實體會到生物技術的重要性，DNA復制需要被解決的意義。新課新課新課一、DNA復制方式的探索1.發(fā)現(xiàn)問題DNA作為遺傳物質(zhì)，如何將信息復制，形成兩個完全相同的DNA分子？引導學生開始思考DNA的復制。快速切入主題，幫助學生抓住關鍵思考方向。2.提出假說結合生活常識和DNA本身的結構特點，引導學生思考DNA復制可能存在的兩種方式。假說1：“全舊全新”假說2：“半舊半新”提問學生：如何區(qū)分DNA的舊鏈和新鏈呢？技術手段：同位素示蹤法（14N和15N）。模型建構利用紅、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，請兩位同學上臺黑板建構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？探究實驗分析展示科學家DNA復制實驗（親代的培養(yǎng)和離心實驗）根據(jù)實驗內(nèi)容，介紹技術手段：密度梯度離心法根據(jù)該技術手段，分析兩種假說對應的離心結果。結合生活經(jīng)驗和對DNA分子結構的認識，提出DNA復制的兩種假說。學生利用紅、綠圖形，分析兩種DNA復制方式情境下，子一代組成。學生體會科學家的思維轉(zhuǎn)換方式。引導學生根據(jù)生活經(jīng)驗和已有知識，嘗試提出假設的情況。利用模型建構的方法，幫助學生快速建立DNA復制方式的探究模型。展示科學家實驗親代部分，引導學生體會遇到科學研究的問題如何轉(zhuǎn)化思維。重溫科學家的實驗過程，幫助學生巧妙地解決遇到的實驗問題。驗證假說展示科學家子一代的離心結果。得出結論分析實驗結果，得出結論，應該是“半舊半新”的復制方式，即科學家所說的“半保留復制。”沿著科學家的科學實驗過程，理清實驗思路。學生根據(jù)實驗結果，得出實驗結論。引導學生在科學實驗的基礎上，得出科學的結論。小結：DNA復制方式探索學生整理DNA復制的研究過程的研究方法和使用的技術手段。引導學生思考的好實驗設計有科學的研究方法和合適的技術手段結合，才能得出正確的結論。DNA如何準確復制，傳遞遺傳信息呢？我們一起來學習DNA的復制過程。二、DNA的復制過程明確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，引導學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，引導學生回顧DNA兩條鏈之間的堿基連接的鍵——氫鍵學生回顧DNA分子的結構，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復制方式的推導，初步過渡到對DNA復制過程的認識，先回顧學生對DNA結構的基本掌握。建構DNA平面模型模型建構引導學生嘗試用DNA的基本單位模型，完成建構DNA雙鏈模型；①嘗試建構DNA雙鏈平面模型；（選擇綠色基本單位拼接）②明確DNA雙鏈間的關系；③猜測、模擬DNA雙鏈復制過程；（選擇紅色基本單位拼接）④規(guī)范描述DNA雙鏈復制的過程。引導學生閱讀課本DNA復制的段落，以劃線的形式完成對DNA復制過程的規(guī)范描述，并一起復述其過程，每一步驟提取關鍵詞，總結DNA復制的過程：解旋——互補——延伸并觀察DNA復制過程。學生先用綠色色基本單位建構DNA雙鏈，熟悉DNA的結構；嘗試猜測、模擬DNA雙鏈的復制過程；填出復制過程的關鍵詞，明確DNA復制完成過程。引導學生由已學知識，利用模型建構的方法，嘗試探索模擬DNA的復制過程需要的條件和步驟。幫助學生學會規(guī)范描述DNA復制過程，理清DNA復制的思路，鍛煉學生的語言表達能力。DNA復制過程中，DNA雙鏈間具有什么特點，請大家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___，子鏈是___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DNA復制的理解。通過對DNA復制內(nèi)在結構的變化分析，幫助學生加強對DNA復制的內(nèi)化。DNA分子如何快速復制呢？對比原核、真核細胞的DNA過程，總結DNA復制特點。分析DNA復制的宏觀圖形，學習根據(jù)圖形總結特點。原核：單起點、邊解旋邊復制；真核：“多起點、邊解旋邊復制。”引導學生學習圖文轉(zhuǎn)化，加強閱讀和知識轉(zhuǎn)化能力。小結DNA復制過程。展示表格，并引導學生完成學案中的連線題，完成知識總結。概念：以()為模板，按照（）復制方式，遵循（）原則，合成（）的過程。哪些因素能保證DNA復制的準確性？現(xiàn)在獲得有嫌疑負責人的DNA，如何在實驗室條件下進行DNA復制呢？學生完成連線題，快速進行知識整合，自然得出DNA復制的概念。嘗試分析DNA體外復制的條件。以不同形式知識的呈現(xiàn)，幫助學生建構對DNA復制的整合和認識。引導學生思考DNA體外復制的條件，學會應用新知識解決問題。那么DNA復制的數(shù)量變化有什么規(guī)律呢？（DNA的數(shù)量、DNA的組成。）學生分析DNA數(shù)量變化。分析數(shù)量變化。引導學生進行數(shù)學模型的訓練。建構數(shù)學模型，分析DNA組成特點。了解DNA的數(shù)量變化和復制方式，體外進行DNA復制成為可能，科學家發(fā)明了PCR技術。學生分享PCR技術的應用。引導學生學以致用，聯(lián)系實際。課堂小結一、