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西安市曲江第一中学 贾荣荣  教师简介：中学生物一级教师；陕西省教学能手、西安市骨干型教师。课例《染色体变异》曾获“一师一优课，一课一名师”部级优课。 备注：该教学设计在陕西省第九届优秀教学设计推选交流活动中获一等奖。 指导思想 本节课是通过建模与情境交互进行概念教学，从而实现深度学习。将模型作为概念的呈现形式和科学史探究历程中提出假设进行相互交融，使得学习活动具有整体性和挑战性，使其在建模与修正的过程中牢固地掌握知识，把握学科本质与思想方法，让深度学习真实发生，使学生的科学思维和科学探究能力在探究中的得到发展。 教材分析  本节课是学生在认识DNA分子结构的基础上，继续深入探讨遗传信息的传递过程，是继续学习遗传信息表达的基础，同时也为已经学习的孟德尔遗传规律、即将学习的基因突变、生物进化等提供分子基础。本节课主要内容包括DNA半保留复制的实验证据、DNA复制过程，是学生体验生物学实验思想和进行科学研究方法教育的良好载体。根据新课标的要求，本节课的关键在于构建概述DNA分子通过半保留方式进行复制这一次位概念。学习本节课有助于学生更深刻的理解有丝分裂与减数分裂过程中，遗传信息传递的本质及高保真性的原因，对于学生深刻认识遗传的本质是非常重要的。同时学生认识DNA分子复制过程中的错误，为后续学习基因突变打下坚实的基础，同为也为基因重组、染色体变异与生物进化的学习做铺垫。 学情分析  本节课学生需要从分子水平探寻遗传的本质，对学生来讲看不见、摸不到，属于比较抽象的认知，因此需要学生开发抽象逻辑思维能力、辩证思维能力。高一年级的学生具有一定的观察力和想象力，同时有一定的生物学基础，如同位素、离心等方法的应用，便于进行 DNA复制方式的探究。但微观世界对学生来讲具有很高的抽象性，纯粹的讲述，很难让学生认识并理解概念，因此本节课我借助磁贴模型，尝试引导学生建构DNA复制后子代DNA两条链的情况，引导学生自主、合作、探究，通过启发式教学和有效的问题情境，以科学史料为支撑，引导学生利用假说演绎法，探究DNA复制方式，有效突破难点，并通过模型建构的方式将DNA复制这一微观过程直观化，有助于学生理解DNA复制的本质，激发学生学习兴趣的同时，进一步培养他们分析、归纳、概括能力。 教学目标 （1）通过模型建构的方式模拟DNA复制过程，分析DNA得以精确复制的原因及意义。（落实结构与功能观、信息观等生命观念） （2）沿着科学家探索DNA复制方式的思路，通过假说演绎法，结合经典实验与科学史材料，认同DNA半保留复制的方式。（提升科学思维和科学探究能力） （3）体验科学家认识DNA复制的思维过程，进一步体会假说演绎法这一科学研究方法，形成良好的科学态度，落实社会责任。 教学重难点 （1）教学重点：DNA分子复制的条件、过程和特点。 （2）教学难点：DNA半保留复制方式的实验证据；DNA分子复制的过程及特点。 教学过程  01 创设情境，导入新课 分享电影《十二生肖》中文物造假的片段，引导学生思考，从视频中可知，获得“元青花 萧何月下追韩信梅瓶”的复制品，可以有几种方式？学生根据视频材料可以得出方式一：以真迹为模子，仿制赝品；方式二：真座假身，假座真身。由此类比得出DNA分子复制的半保留复制方式和全保留复制方式。 02 合作探究，构建新知  知识点1 展示1：沃森和克里克第一篇论文《核酸的分子结构》中一段原文，并翻译：值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能机制。 展示2：沃森和克里克第二篇论文《核酸的分子结构》中一段原文，并翻译他们对DNA的复制提出的假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 模型建构一：引导学生根据沃森和克里克的推测，用红色代表亲代DNA母链，另一种颜色代表新合成的子链，画出一个DNA分子半保留复制2代后，第一代、第二代DNA分子两条链的组成情况。 展示3：当时的时代背景下，有科学家提出了DNA复制是一种全保留复制的方式。 模型建构二：用红色代表亲代DNA母链，另一种颜色代表新合成的子链，画出一个DNA分子全保留复制2代后，第一代、第二代DNA分子两条链的组成情况。 知识点2  模型建构二：用红色代表亲代DNA母链，另一种颜色代表新合成的子链，画出一个DNA分子全保留复制2代后，第一代、第二代DNA分子两条链的组成情况。 演绎推理：视频展示梅塞尔森和斯塔尔的实验过程，引导学生根据所提出的假说，对可能出现的结果进行演绎推理：如果是半保留复制，离心后，亲代、第一代、第二代DNA条带分别位于试管什么位置？如果是全保留复制呢？引导学生继续在构建的模型中继续完善补充离心后的结果。 实验验证，得出结论：视频展示梅塞尔森和斯塔尔的实验结果，进行实验验证后，得出结论：DNA的复制方式是半保留复制。 知识点3 提出猜想：①请根据DNA在细胞内的分布推测DNA复制的主要场所。②请根据已有知识推测DNA复制发生的时间。③根据DNA的结构，你认为合成DNA所需的原料是什么？④细胞要利用脱氧核苷酸高效完成DNA复制，还需要什么条件？学生根据已有知识对以上三个问题提出自己的想法，并说明理由。 展示科学史料，验证猜想：由此说明DNA复制还需要哪些条件？（DNA模板、能量、适宜的温度等） 教师补充：DNA分子是双螺旋结构，复制时首先要解旋，需要解旋酶。 学生总结：DNA复制需要的条件：原料、酶、能量、模板等。 模型建构三：阅读教材54页第二段，结合图3-13，以小组为单位，利用手中的脱氧核苷酸卡片及相关材料，尝试模拟DNA复制的过程。学生展示。 修正模型：观看DNA复制的视频，学生以小组为单位修正自己的模型。 展示交流：学生代表在黑板上，利用模型，边构建边阐述DNA复制过程，学生和教师进行补充和完善。 思考：DNA作为遗传物质，在复制的过程中必须保持遗传物质的稳定性，你认为DNA能够保证精确复制的原因是什么？学生提出自己的想法，教师进行补充和修正。 03 归纳总结，构建体系  引导学生总结本节课所学知识，教师以思维导图的形式展示本节课的知识目标。 04 拓展延伸，应用迁移 DNA通过碱基互补配对在很大程度上保证了复制的准确性，但是DNA复制仍有约10-9的错误率，请根据这一数据计算，约有31.6亿个碱基对的人类基因组复制时可能产生多少个错误？这些错误可能产生什么影响？ 05 情感升华 作为中华人民共和国公民，我们有责任保护国家文物，保护历史遗迹，利用所学科学知识造福人类。 教学反思 此次教学中，在首次设计时，以大问题为出发点，以期培养学生的发散性思维能力，但却导致课堂上学生面面相觑，不知所云的状况；为了提高问题设置的有效性和针对性，教师尝试采用“支架式教学”“小步子教学法”来解决这一现状。结果发现，学生在已有认知基础上，在有效指导的情况下，能够凭借教师的帮助解决问题，有效实现思维能力的提升。 经过改进，本节课主要“假说-演绎法”这一科学研究方法得以更好的体现，在引导学生进行推理、分析、演绎的过程中，将抽象知识具象化，促进学生对DNA复制这一概念建构的同时，提高学生的参与度，学生的思维得到了有效训练，提升了解决问题的能力。当然，本节课以古董赝品制造作为导入类比半保留复制与全保留复制，较好切入本节课两种假说的同时，在价值观引领上也需要进行正确引导，因此本节课结束时，以“守护文物，守护历史遗迹，用所学科学知识造福人类”作为情感升华，价值观引领，渗透爱国教育。 |
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