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視頻課題：全國師范生教學技能大賽說課及模擬上課教學案例《DNA半保留復制的實驗證據》福建
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全國師范生教學技能大賽說課及模擬上課教學案例《DNA半保留復制的實驗證據》福建師范大學+陳秋霜
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| 姓 名 | 陳秋霜 | 學 校 | 福建師范大學 | ||||||
| 指導教師 | 聯系電話 | ||||||||
| 片段題目 | DNA半保留復制的實驗證據 |
重點展示 技能類型 |
講授技能 | ||||||
| 學習目標 |
3．情感態度價值觀目標 通過親身參與假說演繹的過程，體驗科學探究的魅力。 |
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| 教學過程 | |||||||||
| 時間 | 教師行為 | 預設學生行為 | 教學技能要素 | ||||||
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一、 創設情境，導入新課（1min） 二、 新知講解，再現歷程 （6min） 二、 新知講解，再現歷程 （6min） 二、 新知講解，再現歷程 （6min） 二、 新知講解，再現歷程 （6min） 三、 課堂小結，畫龍點睛 （0.5min） |
同學們，沃森和克里克在提出DNA的雙螺旋結構模型以后，還提出了DNA進行半保留復制的假說。他們認為，在DNA復制時，雙螺旋的兩條鏈被分為兩條單鏈，單鏈作為模板再合成一條新鏈，使每個子代DNA中都有一條舊鏈和一條新鏈。 當時的科學界，對于DNA的復制方式還有全保留復制和彌散復制兩種假說。 在全保留復制假說中，親代DNA中的母鏈分配給子代并作為模板合成兩條新鏈，接著母鏈DNA恢復原狀，新鏈彼此互補，組成子代DNA。在彌散復制假說中，親代DNA被切成了片段并作為模板合成新鏈片段，最后，新老片段結合，形成雜種鏈。 DNA半保留復制的實驗證據 一、DNA半保留復制的演繹推理 DNA究竟是以什么方式進行復制的？今天，我們就結合假說演繹法，再現當年的探究過程。 我們知道，假說演繹法包括四個過程，依次是:發現問題——提出假說——演繹推理——實驗驗證。 科學家們已經發現了問題并提出假說。接下來，我們就以DNA的半保留復制假說為例，進行演繹推理。 那要如何研究DNA的復制行為呢？聯系探究分泌蛋白的合成和運輸實驗，就能想到，可以用同位素示蹤法來標記和追蹤DNA。 【設問】 請思考：如果用15N標記生物的DNA分子，將該生物放入以14N為唯一氮源的培養基中進行培養，使其復制兩代，其子代DNA的組成情況如何？ 【教師演示】 現在老師用紅板代表被15N標記的DNA分子，用藍板代表含有14N的DNA分子。  復制之前，親代DNA中兩條鏈都被15N標記，稱為15N/15N-DNA。將其置于含14N的培養基中，復制一代后，親代中的15N-DNA單鏈分配給第一代，且15N-DNA作為模板合成兩條新的14N-DNA單鏈。因此，將第一代DNA稱為15N/14N-DNA。【學生演示】 請一位同學演示第二代DNA的形成過程。 【講授】 第二代DNA含有一條第一代DNA的單鏈，以及一條新合成的14N-DNA單鏈。因此，第二代DNA包括兩個15N/14N-DNA和兩個14N/14N-DNA。
【講授】 那么，要如何驗證這個過程呢？聯系噬菌體侵染細菌的實驗，就能想到，可以采用密度梯度離心法分離三種密度不同的DNA。 如果DNA是以半保留的方式復制的，那么將三種DNA混合離心后應該出現三條DNA帶：一條帶是15N標記的親代雙鏈DNA，用15N/15N表示，其密度最大，最靠近試管底部；一條帶是只有一條DNA鏈被15N標記的子代雙鏈DNA，用15N/14N表示，其密度和位置都居中；還有一條帶是兩條DNA鏈都未被15N標記的子代雙鏈DNA，用14N/14N表示，其密度最小，離試管底部最遠。  【設問】 假如在每一代各收集一次DNA，分別進行密度梯度離心。那么，各代DNA離心后分別有幾條DNA帶？位于試管的哪個位置？ 【講授】 親代DNA為15N/15N-DNA，離心后應該出現一條靠近試管底部的DNA帶。第一代DNA為15N/14N-DNA，離心后應出現一條居中的DNA帶。在第二代DNA中，14N/14N-DNA和15N/14N-DNA各占一半，離心后應出現兩條帶，分別位于居中的位置和遠離試管底部的位置。  二、DNA半保留復制的實驗驗證 至此，我們完成了演繹推理的過程。推理需要實驗的驗證，這一步，科學家們已經幫我們完成了。 1958年，梅塞爾和斯特爾兩位科學家進行了如下實驗：首先，用含有15N標記的氯化銨培養液培養大腸桿菌，使其繁殖幾代，再將大腸桿菌轉移到含14N的普通培養液中，獲得第一代和第二代大腸桿菌。然后，在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再進行密度梯度離心。 最終，親代DNA離心后出現一條靠近試管底部的DNA帶。第一代DNA離心后出現一條居中的DNA帶。第二代DNA離心后出現兩條帶，分別位于居中的位置和遠離試管底部的位置。 三次離心的結果驗證了剛剛的演繹推理，證明DNA的復制是以半保留的方式進行的。  剛剛，我們在假說演繹法的基礎上，通過同位素示蹤法和密度梯度離心法證明了DNA以半保留的方式進行復制。同時, 通過親身參與假說演繹的過程，我們體驗了科學探究的獨特魅力。 |
了解當時科學界對DNA復制方式的爭議，進入當時的探究情境。 回顧假說演繹法的過程。 聯系探究分泌蛋白的合成和運輸實驗，提出用同位素示蹤法來標記和追蹤DNA。 思考，得出： 第一代DNA為15N/14N-DNA，第二代DNA包括兩個15N/14N-DNA和兩個14N/14N-DNA。 通過直觀教具，理解第一代DNA為15N/14N-DNA。 演示第二代DNA的形成過程。 結合教具，理解第二代DNA為兩個15N/14N-DNA和兩個14N/14N-DNA。 聯系噬菌體侵染細菌的實驗，得出可以采用密度梯度離心法分離密度不同的DNA。 在教師的引導下進行演繹推理。 思考，得出： 親代DNA離心后應得到一條靠近試管底部的DNA帶。第一代DNA離心后應出現一條居中的DNA帶。第二代DNA離心后應出現兩條帶，分別位于居中的位置和遠離試管底部的位置。 領悟對假說進行演繹推理之后還需要實驗驗證。 傾聽，理解DNA半保留復制的實驗證據。 得出“DNA以半保留的方式進行復制”的結論。 與教師互動，共同總結本節內容。 |
構建講解的框架： 以“發現問題—提出假說—演繹推理—實驗驗證”為內在線索，引導學生嘗試利用假說演繹法探究DNA的復制方式，得出“DNA是半保留復制”的結論。將課堂語言，引導性設問和教具演示有序結合，組成清晰有序的講解框架，使教學重點突出，邏輯清楚。 教具演示： 通過教具演示，將DNA半保留復制的過程具體化、形象化，使學生在獲得感性認識的基礎上加深理解，突破難點，利于掌握。同時激發學生的學習興趣。 促使學生參與： DNA通過半保留復制獲得子代DNA的過程較為抽象且難以理解，教師在先前的演示的基礎上，促使學生親身參與，有利于學生理解抽象的過程并加深印象。 促使學生思考： 該問題的答案是演繹推理部分的重點，教師以設問的方式，促使學生思考，調動學生的思維，使學生的思維緊跟教師的教學過程。 |
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| 板書設計 |
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| 設計思路說明 |
一、教材分析 本片段是高中生物必修二第三章第3節《DNA的復制》的選學內容。本片段通過呈現并說明科學家證明DNA進行半保留復制的實驗，提出了DNA半保留復制的實驗證據。雖然本片段是選學內容，但是對于學生學會假說演繹的科學方法，體驗科學探究的魅力有重要作用，所以把它作為探究的重點之一，但在知識層面上不作為重點。 二、學情分析 學生在必修二前兩章的學習中，對假說演繹法已經有一定了解。且在學習必修一《細胞器之間的協調配合》時，已經接觸過同位素示蹤法，在學習必修二《噬菌體侵染細菌的實驗》中，已經運用過密度梯度離心法。因此，對于本片段中主要的探究方法和實驗方法，學生已經有了一定的知識儲備，較容易理解。但《DNA半探究保留復制的實驗證據》內容較抽象，學生較難理解，需要教師重點引導。 三、教學過程 教學過程包括3個環節,分別是： 1.創設情境，導入新課 介紹當時的科學界對DNA復制方式的三種假說，創設科學探究的情境，引出探究主題。 2.新知講解，再現歷程 以假說演繹法的過程為內在線索，配合教具演示和教師講授，引導學生對DNA的半保留復制假說進行演繹推理，再介紹科學家關于DNA半保留復制的實驗證據，證明DNA以半保留的方式進行復制。 3.課堂小結，畫龍點睛 師生互動，共同總結本片段學習內容——DNA半保留復制的實驗證據，感悟科學探究的獨特魅力。 |
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