鄭淑芳

1 教材分析和教學(xué)思路

“DNA分子的復(fù)制”是蘇教版高中生物《必修2·遺傳與進(jìn)化》第四章“遺傳的分子基礎(chǔ)”的重要內(nèi)容之一，主要包括對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)、DNA半保留復(fù)制的證據(jù)和DNA復(fù)制的過(guò)程三部分內(nèi)容。本課時(shí)有助于學(xué)生進(jìn)一步理解和鞏固有絲分裂、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律等知識(shí)，是學(xué)習(xí)生物變異內(nèi)容的基礎(chǔ)。

對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)，教師可以向?qū)W生提供一段DNA片段，讓學(xué)生大膽推測(cè)DNA復(fù)制方式，不僅能引起學(xué)生積極思維，還能營(yíng)造積極活躍的課堂氛圍。DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法和探究能力的好載體，教師在考慮學(xué)生已有知識(shí)和課程標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，提供相應(yīng)教學(xué)支架，以假說(shuō)—演繹的科學(xué)方法、學(xué)生自主探究為主線貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這不僅能提升學(xué)生的能力，也能讓學(xué)生領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的巧妙及科學(xué)家的智慧，滲透情感、態(tài)度與價(jià)值觀教育。DNA復(fù)制的過(guò)程微觀、抽象、復(fù)雜，教師可以利用視頻動(dòng)畫輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生興趣，吸引其注意力，鼓勵(lì)學(xué)生自己總結(jié)DNA復(fù)制過(guò)程及所需條件，突出學(xué)生主體地位。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo)

概述DNA分子復(fù)制條件、過(guò)程和特點(diǎn)。

2.2 能力目標(biāo)

通過(guò)推測(cè)DNA的復(fù)制方式，能進(jìn)行科學(xué)思維；運(yùn)用假說(shuō)—演繹法探究DNA復(fù)制的方式；通過(guò)觀看DNA復(fù)制視頻，歸納DNA復(fù)制的條件、過(guò)程。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義；形成科學(xué)研究的成功需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和方法的價(jià)值觀念。

3 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：DNA復(fù)制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。

難點(diǎn)：對(duì)DNA復(fù)制方式的推理和驗(yàn)證。

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 激活舊知，導(dǎo)入新課

教師請(qǐng)學(xué)生回顧DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”這一觀念出發(fā)，讓學(xué)生思考：DNA作為遺傳物質(zhì)需要具備什么功能？由此，引出了“DNA的復(fù)制”。

4.2 假說(shuō)演繹，探究方式

教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用假說(shuō)—演繹法開(kāi)展“DNA的復(fù)制”探究活動(dòng)。

（1） 提出問(wèn)題：DNA是如何復(fù)制的？

（2） 做出假說(shuō)：教師提供一段DNA片段，請(qǐng)學(xué)生大膽猜想該片段在生物體內(nèi)是如何復(fù)制的，讓學(xué)生到黑板上繪制出復(fù)制過(guò)程及形成的子一代DNA分子。

筆者的教學(xué)預(yù)設(shè)是學(xué)生能在黑板上繪制出全保留復(fù)制和半保留復(fù)制這兩種方式，但可能學(xué)生課前預(yù)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容，結(jié)果他們只在黑板上只繪制了半保留復(fù)制過(guò)程及結(jié)果：母鏈DNA分開(kāi)，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則復(fù)制形成兩條子鏈DNA，母鏈和子鏈不再分開(kāi)，直接成為子代DNA分子。為了不干擾后續(xù)的探究任務(wù)，筆者告訴學(xué)生科學(xué)家提出的全保留復(fù)制的猜想：母鏈DNA分開(kāi)，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則復(fù)制形成兩條子鏈DNA，隨后兩條母鏈重新結(jié)合恢復(fù)原狀，新合成的兩條子鏈也彼此結(jié)合，形成一條新的雙鏈DNA分子。

（3） 搭建支架，演繹推理：要驗(yàn)證子代DNA分子到底由哪兩條鏈組成，那就要能區(qū)分DNA分子的兩條鏈。教師引導(dǎo)學(xué)生思考可以區(qū)別、標(biāo)識(shí)母鏈和子鏈的方法。由于在本章第一節(jié)中，學(xué)生學(xué)習(xí)了用放射性同位素標(biāo)記法來(lái)證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)類比，學(xué)生就明確研究方法——同位素標(biāo)記法。隨后教師為學(xué)生提供相關(guān)的知識(shí)鏈接，構(gòu)建認(rèn)知支架：

知識(shí)鏈接：

1957年，美國(guó)科學(xué)家米西爾森和斯塔爾用同位素15N標(biāo)記DNA，15N會(huì)導(dǎo)致DNA分子密度顯著增加，使15N—DNA、14N—DNA以及15N14N—DNA的密度不同，通過(guò)CsCl密度梯度離心技術(shù)將上述不同的DNA分子分離開(kāi)來(lái)。

以60 000 rpm的離心速度離心2 d，使離心管內(nèi)的CsCl溶液形成自上而下逐漸變大的密度梯度。離心后，不同密度的DNA分子就停留在與其密度相同的CsCl溶液處。

如果親代DNA是用15N標(biāo)記，放在14N的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)，則親代DNA復(fù)制得到的子一代DNA的兩條鏈分別含有哪種N元素？子一代DNA在CsCl溶液中停留的位置？子二代呢？教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組討論、預(yù)測(cè)兩種復(fù)制方式情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，描繪子一代、子二代DNA分子在CsCl溶液中的位置。

（4） 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過(guò)多媒體展示米西爾森和斯塔爾的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及得到的真實(shí)密度梯度離心結(jié)果：親代DNA全在重帶（15N15N），子一代DNA全在中帶（15N14N），子二代DNA分布在中帶（15N14N）和輕帶（14N14N）。這一真實(shí)的結(jié)果與半保留復(fù)制推理得到的結(jié)果完全吻合，得出結(jié)論：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。

4.3 觀看視頻，歸納總結(jié)

為了讓學(xué)生更加直觀地認(rèn)識(shí)DNA復(fù)制過(guò)程，并嘗試自己歸納出這一過(guò)程，教師事先準(zhǔn)備了2個(gè)DNA復(fù)制的視頻。第一個(gè)視頻比較簡(jiǎn)單、通俗，觀看后，學(xué)生很容易用自己的語(yǔ)言簡(jiǎn)潔地歸納出DNA復(fù)制的解旋、復(fù)制及盤旋纏繞3個(gè)步驟，以及DNA復(fù)制所需的模板、酶、原料、能量等條件。教師只需給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和補(bǔ)充，比如：參與DNA復(fù)制的酶是解旋酶和DNA聚合酶。由學(xué)生自己構(gòu)建新知，無(wú)疑增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

為了讓學(xué)生意識(shí)到生命現(xiàn)象及規(guī)律的復(fù)雜性，教師播放第二個(gè)視頻，這個(gè)視頻更加科學(xué)地展示了DNA復(fù)制的復(fù)雜過(guò)程，涉及到復(fù)制泡的形成、前導(dǎo)鏈、滯后鏈、岡崎片段等。高中階段的生物學(xué)習(xí)是比較基礎(chǔ)的，生命現(xiàn)象的本質(zhì)需要學(xué)生不斷去探索，借此讓學(xué)生討論DNA復(fù)制的生物學(xué)意義，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的熱愛(ài)。

5 教學(xué)小結(jié)

新課程要求轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式——變被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)為主動(dòng)探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本節(jié)課的設(shè)計(jì)突出了學(xué)生的主體地位，學(xué)生積極參與到科學(xué)探究、知識(shí)建構(gòu)過(guò)程，課堂氣氛活躍。教師同時(shí)將科學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的探究過(guò)程相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生以研究者的身份經(jīng)歷一個(gè)提出問(wèn)題—作出假說(shuō)—演繹推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)研究歷程，將探索知識(shí)、學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法和培養(yǎng)能力有機(jī)地融為一體。