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教師簡(jiǎn)介：中學(xué)生物一級教師；陜西省教學(xué)能手、西安市骨干型教師。課例《染色體變異》曾獲“一師一優(yōu)課，一課一名師”部級優(yōu)課。

備注：該教學(xué)設計在陜西省第九屆優(yōu)秀教學(xué)設計推選交流活動(dòng)中獲一等獎。

指導思想

        本節課是通過(guò)建模與情境交互進(jìn)行概念教學(xué)，從而實(shí)現深度學(xué)習。將模型作為概念的呈現形式和科學(xué)史探究歷程中提出假設進(jìn)行相互交融，使得學(xué)習活動(dòng)具有整體性和挑戰性，使其在建模與修正的過(guò)程中牢固地掌握知識，把握學(xué)科本質(zhì)與思想方法，讓深度學(xué)習真實(shí)發(fā)生，使學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力在探究中的得到發(fā)展。

        本節課是學(xué)生在認識DNA分子結構的基礎上，繼續深入探討遺傳信息的傳遞過(guò)程，是繼續學(xué)習遺傳信息表達的基礎，同時(shí)也為已經(jīng)學(xué)習的孟德?tīng)栠z傳規律、即將學(xué)習的基因突變、生物進(jìn)化等提供分子基礎。本節課主要內容包括DNA半保留復制的實(shí)驗證據、DNA復制過(guò)程，是學(xué)生體驗生物學(xué)實(shí)驗思想和進(jìn)行科學(xué)研究方法教育的良好載體。根據新課標的要求，本節課的關(guān)鍵在于構建概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復制這一次位概念。學(xué)習本節課有助于學(xué)生更深刻的理解有絲分裂與減數分裂過(guò)程中，遺傳信息傳遞的本質(zhì)及高保真性的原因，對于學(xué)生深刻認識遺傳的本質(zhì)是非常重要的。同時(shí)學(xué)生認識DNA分子復制過(guò)程中的錯誤，為后續學(xué)習基因突變打下堅實(shí)的基礎，同為也為基因重組、染色體變異與生物進(jìn)化的學(xué)習做鋪墊。

        本節課學(xué)生需要從分子水平探尋遺傳的本質(zhì)，對學(xué)生來(lái)講看不見(jiàn)、摸不到，屬于比較抽象的認知，因此需要學(xué)生開(kāi)發(fā)抽象邏輯思維能力、辯證思維能力。高一年級的學(xué)生具有一定的觀(guān)察力和想象力，同時(shí)有一定的生物學(xué)基礎，如同位素、離心等方法的應用，便于進(jìn)行 DNA復制方式的探究。但微觀(guān)世界對學(xué)生來(lái)講具有很高的抽象性，純粹的講述，很難讓學(xué)生認識并理解概念，因此本節課我借助磁貼模型，嘗試引導學(xué)生建構DNA復制后子代DNA兩條鏈的情況，引導學(xué)生自主、合作、探究，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)和有效的問(wèn)題情境，以科學(xué)史料為支撐，引導學(xué)生利用假說(shuō)演繹法，探究DNA復制方式，有效突破難點(diǎn)，并通過(guò)模型建構的方式將DNA復制這一微觀(guān)過(guò)程直觀(guān)化，有助于學(xué)生理解DNA復制的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的同時(shí)，進(jìn)一步培養他們分析、歸納、概括能力。

（1）通過(guò)模型建構的方式模擬DNA復制過(guò)程，分析DNA得以精確復制的原因及意義。（落實(shí)結構與功能觀(guān)、信息觀(guān)等生命觀(guān)念）

（2）沿著(zhù)科學(xué)家探索DNA復制方式的思路，通過(guò)假說(shuō)演繹法，結合經(jīng)典實(shí)驗與科學(xué)史材料，認同DNA半保留復制的方式。（提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力）

（3）體驗科學(xué)家認識DNA復制的思維過(guò)程，進(jìn)一步體會(huì )假說(shuō)演繹法這一科學(xué)研究方法，形成良好的科學(xué)態(tài)度，落實(shí)社會(huì )責任。

（1）教學(xué)重點(diǎn)：DNA分子復制的條件、過(guò)程和特點(diǎn)。

（2）教學(xué)難點(diǎn)：DNA半保留復制方式的實(shí)驗證據；DNA分子復制的過(guò)程及特點(diǎn)。

    分享電影《十二生肖》中文物造假的片段，引導學(xué)生思考，從視頻中可知，獲得“元青花 蕭何月下追韓信梅瓶”的復制品，可以有幾種方式？學(xué)生根據視頻材料可以得出方式一：以真跡為模子，仿制贗品；方式二：真座假身，假座真身。由此類(lèi)比得出DNA分子復制的半保留復制方式和全保留復制方式。

       展示1：沃森和克里克第一篇論文《核酸的分子結構》中一段原文，并翻譯：值得注意的是，我們提出的這種堿基特異性配對方式，暗示著(zhù)遺傳物質(zhì)進(jìn)行復制的一種可能機制。

       展示2：沃森和克里克第二篇論文《核酸的分子結構》中一段原文，并翻譯他們對DNA的復制提出的假說(shuō)：DNA復制時(shí)，DNA雙螺旋解開(kāi)，互補的堿基之間氫鍵斷裂，解開(kāi)的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據堿基互補配對原則，通過(guò)形成氫鍵，結合到作為模板的單鏈上，新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈。

       模型建構一：引導學(xué)生根據沃森和克里克的推測，用紅色代表親代DNA母鏈，另一種顏色代表新合成的子鏈，畫(huà)出一個(gè)DNA分子半保留復制2代后，第一代、第二代DNA分子兩條鏈的組成情況。

展示3：當時(shí)的時(shí)代背景下，有科學(xué)家提出了DNA復制是一種全保留復制的方式。

       模型建構二：用紅色代表親代DNA母鏈，另一種顏色代表新合成的子鏈，畫(huà)出一個(gè)DNA分子全保留復制2代后，第一代、第二代DNA分子兩條鏈的組成情況。

       模型建構二：用紅色代表親代DNA母鏈，另一種顏色代表新合成的子鏈，畫(huà)出一個(gè)DNA分子全保留復制2代后，第一代、第二代DNA分子兩條鏈的組成情況。

       演繹推理：視頻展示梅塞爾森和斯塔爾的實(shí)驗過(guò)程，引導學(xué)生根據所提出的假說(shuō)，對可能出現的結果進(jìn)行演繹推理：如果是半保留復制，離心后，親代、第一代、第二代DNA條帶分別位于試管什么位置？如果是全保留復制呢？引導學(xué)生繼續在構建的模型中繼續完善補充離心后的結果。

       實(shí)驗驗證，得出結論：視頻展示梅塞爾森和斯塔爾的實(shí)驗結果，進(jìn)行實(shí)驗驗證后，得出結論：DNA的復制方式是半保留復制。

     提出猜想：①請根據DNA在細胞內的分布推測DNA復制的主要場(chǎng)所。②請根據已有知識推測DNA復制發(fā)生的時(shí)間。③根據DNA的結構，你認為合成DNA所需的原料是什么？④細胞要利用脫氧核苷酸高效完成DNA復制，還需要什么條件？學(xué)生根據已有知識對以上三個(gè)問(wèn)題提出自己的想法，并說(shuō)明理由。

     展示科學(xué)史料，驗證猜想：由此說(shuō)明DNA復制還需要哪些條件？（DNA模板、能量、適宜的溫度等）

教師補充：DNA分子是雙螺旋結構，復制時(shí)首先要解旋，需要解旋酶。

學(xué)生總結：DNA復制需要的條件：原料、酶、能量、模板等。

      模型建構三：閱讀教材54頁(yè)第二段，結合圖3-13，以小組為單位，利用手中的脫氧核苷酸卡片及相關(guān)材料，嘗試模擬DNA復制的過(guò)程。學(xué)生展示。

      修正模型：觀(guān)看DNA復制的視頻，學(xué)生以小組為單位修正自己的模型。

展示交流：學(xué)生代表在黑板上，利用模型，邊構建邊闡述DNA復制過(guò)程，學(xué)生和教師進(jìn)行補充和完善。

    思考：DNA作為遺傳物質(zhì)，在復制的過(guò)程中必須保持遺傳物質(zhì)的穩定性，你認為DNA能夠保證精確復制的原因是什么？學(xué)生提出自己的想法，教師進(jìn)行補充和修正。

     引導學(xué)生總結本節課所學(xué)知識，教師以思維導圖的形式展示本節課的知識目標。

      DNA通過(guò)堿基互補配對在很大程度上保證了復制的準確性，但是DNA復制仍有約10-9的錯誤率，請根據這一數據計算，約有31.6億個(gè)堿基對的人類(lèi)基因組復制時(shí)可能產(chǎn)生多少個(gè)錯誤？這些錯誤可能產(chǎn)生什么影響？

     作為中華人民共和國公民，我們有責任保護國家文物，保護歷史遺跡，利用所學(xué)科學(xué)知識造福人類(lèi)。

    此次教學(xué)中，在首次設計時(shí)，以大問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，以期培養學(xué)生的發(fā)散性思維能力，但卻導致課堂上學(xué)生面面相覷，不知所云的狀況；為了提高問(wèn)題設置的有效性和針對性，教師嘗試采用“支架式教學(xué)”“小步子教學(xué)法”來(lái)解決這一現狀。結果發(fā)現，學(xué)生在已有認知基礎上，在有效指導的情況下，能夠憑借教師的幫助解決問(wèn)題，有效實(shí)現思維能力的提升。

      經(jīng)過(guò)改進(jìn)，本節課主要“假說(shuō)-演繹法”這一科學(xué)研究方法得以更好的體現，在引導學(xué)生進(jìn)行推理、分析、演繹的過(guò)程中，將抽象知識具象化，促進(jìn)學(xué)生對DNA復制這一概念建構的同時(shí)，提高學(xué)生的參與度，學(xué)生的思維得到了有效訓練，提升了解決問(wèn)題的能力。當然，本節課以古董贗品制造作為導入類(lèi)比半保留復制與全保留復制，較好切入本節課兩種假說(shuō)的同時(shí)，在價(jià)值觀(guān)引領(lǐng)上也需要進(jìn)行正確引導，因此本節課結束時(shí)，以“守護文物，守護歷史遺跡，用所學(xué)科學(xué)知識造福人類(lèi)”作為情感升華，價(jià)值觀(guān)引領(lǐng)，滲透愛(ài)國教育。