1教材分析
“DNA的复制”是苏教版高中生物学教材必修2第四章“遗传的分子基础”第二节内容。该部分内容包括DNA的复制方式、复制原则、过程、结果等,其中DNA的复制方式和复制过程是本节的重点,DNA半保留复制方式的得出是本节的难点。由于复制方式是通过探究实验得出,学生需要对实验进行分析推断,复制过程是一个微观的、不可见的动态过程。因此,该部分内容比较抽象,对学生来说具有一定的难度。该部分内容是在学生学习和理解DNA结构的基础上进行教学的,因此对于复制中的碱基互补配对原则学生能够较好地理解,但要求学生依靠想象彻底弄清楚DNA的复制,比较困难。笔者结合教学实际,对DNA的半保留复制方式这一部分通过提出问题,并给予学生一定知识铺垫,让学生自主得出复制方式。对DNA复制过程则采用动画模拟和角色体验式的教学方法,以突破本节的重、难点。
2教学目标
知识目标说出DNA的复制方式、场所、条件;说出碱基互补配对的原则,描述复制的意义。能力目标分析DNA复制方式的探究实验,得出实验结论;运用DNA的半保留复制分析复制结果;模拟DNA的复制过程。情感态度与价值观目标积极参与讨论分析,体验假设与预测一致的成就感;参与DNA复制的分角色模拟,形成合作意识;认同DNA的精确复制对生命的重要意义。
3教学过程
3.1创设情境,引入新课
多媒体展示本班学生提供的自己与父亲或母亲的合影,描述情境:当你跟爸爸或妈妈一起来开家长会时,你会看到同学的父母,说不定便能猜出来他/她是谁的父母。如果刚好同学与父(母)站在一起,或许你该惊叹———这么像啊!提出问题:①这个现象说明什么?②遗传使得亲子代如此相似的根本原因是什么?③为什么遗传物质跟亲代一样?学生回想自己的经历,并联系到细胞分裂知识,得出结论。教师由此提出DNA复制的概念,引入复制的课题。
3.2DNA复制方式的探索
教师首先引导:自从人们确定DNA是主要的遗传物质,沃森和克里克提出DNA分子结构的模型以后,科学家就想弄清楚遗传物质是怎样精确地遗传给后代的。DNA到底怎样遗传给后代呢?关于DNA的复制方式科学家在最初做了多种假设。多媒体资料以图片形式展示DNA复制模式的几种假设:全保留复制、半保留复制、弥散复制。教师简要介绍这几种复制方式后,提出问题:①怎样证明哪种方式正确?②根据以往知识,怎样确定复制后DNA的某一部分是新合成的?如何区分旧链和新链?学生讨论回答,得出用同位素标记法。接着,提出诺贝尔奖获得者沃森和克里克的“半保留复制”观点,让学生根据半保留复制的特点,绘制出用带有放射性标记的原料合成的DNA的形态。就这个观点是否正确的问题,顺此提出米西尔森和斯塔尔的实验。学生阅读教材的实验图解上半部分,对结果暂时不看。教师引导读图:①该实验哪些是对照组?哪些是实验组?②实验组做了什么处理?结果怎样?③当把处理后的实验组细菌再转移到14N的培养基上,分别在0min、20min、40min取样时细菌DNA各复制了几次?④假如DNA是按照半保留复制的,你觉得3次取样所得到的DNA分别是什么样的?学生讨论回答,并动手绘图。教师请学生展示自己的绘制结果。然后引导分析:怎样使标记的和未标记的DNA链分开?(教师给出一些背景知识做铺垫,否则学生难以回答)多媒体辅助呈现背景知识1:根据14N链和15N链的密度不同,将DNA分为轻链、重链和中链。背景知识2:利用氯化铯密度梯度离心法可以将密度不同的DNA链分开。给出氯化铯密度梯度离心法相关解释。在获得背景知识后,学生可理解为什么离心可以将标记和未标记的DNA分离。教师给出轻链、中链、重链在氯化铯溶液中形成的条带位置示例,学生根据自己绘的子代DNA图,绘制出不同时间取样DNA离心结果示意图,如上图所示。真实的实验结果如何?请学生继续看教材,此时学生会惊叹自己绘制的结果与教材上实验的结果一致,由此得出DNA的复制方式是半保留复制。
3.3DNA复制的过程和意义
回顾旧知,让学生说出复制的场所和时期。接着,阅读教材的DNA复制示意图,教师播放复制过程动画,学生根据阅读和观看的动画用自己的语言描述复制的过程,教师总结并重点说明DNA复制特点、碱基互补配对原则、解旋酶和DNA聚合酶的作用。然后提出问题:DNA复制的模板、原料、能量和酶分别是什么?再举例画出已知碱基对的一段DNA双链,经过一次复制后形成的两条DNA双链,让学生观察并说出复制的结果是形成两条相同的DNA双链。做好知识铺垫以后,安排学生模拟DNA复制过程,以加深理解。模拟设计如下:请教室靠近走道左右两侧一列学生起立,每位学生代表一个脱氧核糖核苷酸,左手握拳代表磷酸,身体代表脱氧核糖,右臂伸直,右手张开代表碱基[1]。前后连接各形成一条单链,即后面一位学生的手搭在前面一个学生的肩膀上。然后两列学生再将代表碱基的手握住形成碱基对。DNA双链搭建完成后,提出问题:复制还需要什么?哪位同学愿意承担该角色?酶、原料一一出现,“复制”有条不紊地进行着。解旋酶将握住的双手解开,聚合酶将原料依次配到单链上。两条新的DNA双链形成。由于学生有着较强的理解能力和模拟能力,且喜欢这样的活动,课堂气氛变得活跃,学生学习的积极性也更高。但是,活动中也可能出现一些问题,例如,学生搭建双链时,忘记DNA是反向平行的双螺旋,他们面朝一个方向站立,结果没有搭建成功;解旋酶行动过快,DNA聚合酶行动过慢,导致不是边解旋边复制;原料动作太快,聚合酶没开始行动,他们就“聚合”上去了……最后,教师对学生的角色扮演和模拟做出点评,肯定大家的积极性,说明模拟的不当之处。并提出问题:复制的结果既然是得到两条相同的DNA分子,这种复制有什么意义呢?DNA为什么能如此精确的进行复制呢?学生讨论回答:DNA通过复制,使遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。复制的精确性与DNA提供的模板和碱基互补配对原则有关。
4教学反思
角色体验式教学法的创立源于美国教育理论家约翰•杜威,“体验”一词是指通过亲身经历来认识和了解周围事物,是人类认识世界和改造世界的基本方式,角色体验式教学法正是在这一基本方式的基础上提出的,它是指假定某一模拟环境,学生扮演特定角色,通过学生的表演使所有学生参与到模拟环境当中,学生通过观察、参与、体验、反思等过程,在实践中得以体验,在体验中得以成长,在成长中得以感悟,在感悟中得以提高[2]。通过这种方式可以提高学生的参与意识,唤醒学生的学习热情,调动课堂学习气氛。“DNA复制”这节课内容抽象难懂,为使微观现象宏观表现,设计角色扮演,全班参与,人人都在思考如何模拟“复制”,DNA双链如何搭建,积极纠正模拟中的错误,最终成功模拟细胞核内复制过程。经过“复制”的角色体验,学生不仅可加深对复制的理解,还能进一步巩固理解DNA的基本结构,从而突破重点。教师对于难点做好知识铺垫,精心设计好问题,配合学生动手绘图,积极分析,当一切问题迎刃而解时,难点便可突破。
作者:姜中玉 单位:江苏省南京市金陵中学