资源简介

教学设计
课题 DNA的复制
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
本课时是人教版高一生物必修2《基因的本质》第三章的核心内容，位于“DNA的分子结构”之后、“基因是有遗传效应的DNA片段”之前，是单元的重点和难点。从单元逻辑来看，DNA的分子结构为DNA的复制奠定了结构基础，而DNA的复制是基因传递和表达的前提，为后续学习基因的表达、细胞分裂的遗传规律奠定基础。本课时的核心内容包括DNA复制的时间、场所、过程、条件、特点和意义，以及半保留复制的实验证据，通过探究DNA的复制过程，能让学生进一步理解“结构与功能相适应”的生命观念，培养科学思维和科学探究能力，同时体会科学家的探究方法和严谨态度。 已学内容：学生已掌握DNA的双螺旋结构特点、碱基互补配对原则，以及细胞有丝分裂的过程和特点，为理解DNA复制的时间、场所和过程提供了知识基础；前期已通过实验探究掌握了科学探究的基本思路和方法，为分析半保留复制的实验证据奠定了能力基础。
2.学习者分析
知识储备 学生已掌握DNA的分子结构、碱基互补配对原则和细胞有丝分裂的相关知识，但对DNA复制的动态过程、半保留复制的原理和实验证据理解存在困难，对复制过程中的相关计算缺乏思路。 学科能力 高一学生具备一定的逻辑推理和分析能力，但抽象思维能力有待提升，对密度梯度离心这类抽象实验的原理和结果分析容易出现偏差，小组合作探究的效率需教师引导。 学习困难 预计学生在以下方面存在困难：1. 理解DNA半保留复制的实验证据（密度梯度离心实验）；2. 梳理DNA复制的动态过程，明确各步骤的关键条件；3. 完成DNA半保留复制的相关计算；4. 阐释DNA复制保证准确性的原因。 学习兴趣 学生对生物实验和动态的生理过程具有一定兴趣，借助3D动画和仿真模拟能有效提升学生的学习参与度。
3.学习目标确定
1能准确说出DNA复制的时间、场所和意义，梳理出复制的条件（模板、原料、酶、能量），达成生命观念和科学思维素养； 2能清晰描述DNA复制的过程，理解半保留复制的特点，能分析半保留复制的实验证据（密度梯度离心实验），达成科学探究和科学思维素养； 3能运用半保留复制的特点完成简单的相关计算，提升逻辑推理能力，达成科学思维素养； 4能阐释DNA复制保证准确性的原因，进一步理解“结构与功能相适应”的生命观念，达成生命观念素养； 5体会科学家探究DNA复制方式的过程和方法，培养严谨的科学态度，达成科学探究和社会责任素养。
4.学习重点难点
学习重点 DNA复制的过程、条件和特点； DNA半保留复制的含义和意义。 学习难点 DNA半保留复制的实验证据（密度梯度离心实验）分析； DNA半保留复制的相关计算； DNA复制过程中各步骤的动态关联。
5.学习评价设计
过程性评价 知识获得：通过课堂提问（如“DNA复制的模板和原料是什么？”）、小组讨论发言，判断学生对DNA复制的时间、场所、条件等基础知识点的掌握情况，采用教师口头评价的方式，及时反馈纠正。 能力提升：通过分析密度梯度离心实验的结果、完成课堂计算练习，判断学生的逻辑推理和分析能力，采用小组互评+教师点拨的方式，对表现优秀的小组进行表扬。 学习态度与方法：通过观察学生的课堂参与度、小组合作的积极性，判断学生的学习态度，采用教师观察评价的方式，鼓励学生主动思考和表达。 思维发展：通过让学生描述DNA复制的过程、阐释复制保证准确性的原因，判断学生的抽象思维和逻辑表达能力，采用班级交流+教师评价的方式，引导学生完善思维过程。 评价工具 课堂学习任务单（包含问题思考、实验分析、计算练习）； 小组合作评价表（记录小组参与度、发言情况）； 课堂即时评价贴纸（奖励表现优秀的学生和小组）。
6.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：新课导入教师活动1 【情境浸润】 1. 情境导入：播放DNA鉴定寻亲、刑侦DNA比对、克隆技术短视频，提问：为什么亲子代、克隆个体DNA高度一致？DNA如何精准“拷贝”？ 沃森和克里克在发表 DNA 双螺旋结构的那篇著名短文的结尾处写道：“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的机制。” 【讨论】 (1) 碱基互补配对原则暗示 DNA 的复制机制可能是怎样的？ (2)这句话中为什么要用“可能”二字？这反映科学研究具有什么特点 引出课题：DNA的复制——从假说到证据的探索历程学生活动1 观看视频资料，思考并回答问题。 通过导入问题明确： 遗传信息稳定传递是物种延续的基础。 明确本节课探究主题。活动意图说明：联系已学的细胞有丝分裂知识，创设问题情境，激发学生的学习兴趣，明确本节课的探究主题。 环节二：对 DNA 复制的推测 教师活动2 对DNA复制的推测 沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根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。 半保留复制:由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。 全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。 学生活动2 结合之前已经学习过的内容，思考并讨论，哪种DNA复制的方式更合理 小组讨论后，不同的小组说出自己的观点，并且进一步思考如何区分这两种方式，用什么样的科学方法？ 活动意图说明 通过自主思考→小组讨论推测→班级交流发言→教师讲解密度梯度离心原理，培养学生的推测能力和逻辑思维，为分析半保留复制的实验证据做好铺垫。环节三：分析DNA半保留复制的实验证据 教师活动3 内容：【探究活动1】阅读课本p53-54， 小组合作完成以下任务。 讨论: (1)美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以哪种生物作为实验材料？ (2)本实验的实验的实验原理是什么？ (3)本实验的实验方法和科学研究方法分别是什么？ (4)请完成以下表格，梳理出本实验的实验过程并思考问题 (5)基于实验过程及现象分析，能够得出什么实验结论？ 【知识讲解】DNA 半保留复制的实验证据 (1)科学家:美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔 (2)实验材料:大肠杆菌 (3)实验原理:15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。 (4)实验技术:同位素标记法、密度梯度离心法 (5)研究方法:假说—演绎法 (6)实验过程: (7)实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的。 展示大肠杆菌DNA半保留复制的实验过程（将大肠杆菌放在含 N的培养基中培养，再转移到含 N的培养基中培养，分别提取子一代、子二代的DNA进行密度梯度离心），让学生结合离心原理分析实验结果，判断DNA的复制方式。 过程：教师展示实验过程→学生小组分析实验结果→班级交流分析结论→教师总结DNA半保留复制的实验证据 学生活动3 小组分析实验结果，班级讨论交流，最后秉着尊重证据、大胆猜想、严谨求证的科学态度去总结DNA半保留复制的证据 活动意图说明培养学生的实验分析能力和科学探究能力，突破本节课的难点之一环节四 梳理DNA复制的过程和条件教师活动内容： 播放DNA复制的3D动画，让学生结合动画和教材，梳理DNA复制的过程（解旋→合成子链→形成子代DNA）、条件（模板、原料、酶、能量）和特点（半保留复制、边解旋边复制、多起点复制）；教师结合动画进行点拨，强调各步骤的关键要点（如解旋酶的作用、DNA聚合酶的作用、碱基互补配对原则的应用）。 过程：播放3D动画→学生自主阅读教材梳理→小组合作总结→班级展示交流→教师对各组结果做出评价。 学生活动 在观看视频以后结合视频中的内容，总结几个方面的内容： (1)发生时间:细胞分裂前的间期 (2)发生场所: (3)条件: ②原料： ③酶： ④能量： (4)特点: (5)方向:从子链的5'端向3'端延伸 (6)结果: (7)DNA复制的意义: (18)DNA准确复制的原因活动意图说明 借助3D动画化抽象为具体，突破DNA复制动态过程的难点，培养学生的自主学习和小组合作能力。 环节五：探究DNA复制的相关计算和意义 教师活动内容： 提出计算问题“一个含 N的DNA分子在含 N的培养基中复制n次，子代DNA分子有多少个？含 N的DNA分子有多少个？含 N的DNA分子有多少个？”，引导学生小组讨论解题思路，完成计算；2. 提问“DNA复制的意义是什么？DNA复制能保证准确性的原因有哪些？”，让学生结合复制过程和结构特点进行回答。并且对各小组的回答进行过程性评价 结合开始时播放的DNA鉴定寻亲、刑侦DNA比对、克隆技术短视频，要求学生说明DNA复制的意义 学生活动 在教师提出问题后，进行小组讨论计算和回答→班级交流解题思路和答案 最终能够理解DNA技术应用，崇尚科学理性。 理解DNA复制在刑侦DNA比对、亲子鉴定中发挥的作用，进一步说明DNA复制的意义活动意图说明 由浅入深，训练逻辑与批判性思维。实现知识学习与素养培育统一，且该活动既紧扣《DNA的复制》课时核心知识，又通过真实社会场景延伸，打破理论与实践的隔阂，让抽象的分子复制知识变得有温度、有价值，全方位落实生物学科核心素养。
7.板书设计
DNA的复制 一、复制的时间和场所 时间：细胞有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期 场所：主要在细胞核（真核生物） 二、复制的方式：半保留复制 三、复制的条件 模板：DNA的两条母链 原料：4种脱氧核苷酸 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 能量：ATP 四、复制的过程（边解旋边复制）（视频） 五、复制的特点 半保留复制 2. 边解旋边复制 3. 多起点复制（真核生物） 六、复制的意义 将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性 七、准确性的保障 DNA的双螺旋结构为复制提供精确模板 碱基互补配对原则保证复制准确进行 八、相关计算规律 1个DNA复制n次→子代DNA：2 个；含母链的DNA：2个；不含母链的DNA：2 -2个
8.作业与拓展学习设计
基础巩固作业（全体学生完成） 1.默写DNA复制的时间、场所、条件、过程和特点； 2.完成教材课后关于DNA复制的练习题，写出详细的解题过程。 能力提升作业（全体学生完成） 1.将DNA两条链均为15N的亲代细菌放在含14N的培养基中培养，得到子一代和子二代。每代取等量的细菌破碎，提取出DNA后离心，DNA条带位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该实验采用了放射性同位素标记法和密度梯度离心法 B．复制n次得到的DNA中，与上图子一代相同的占2/2n C．若用病毒或真核细胞重复实验也能得到同样的结果 D．仅根据子一代DNA离心结果无法区分半保留复制和全保留复 2.细胞在含有3H-脱氧核苷培养液中培养，3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。现将某男子的精原干细胞进行掺入培养，如图为DNA复制时局部示意图。不考虑变异，下列说法正确的是（　　） A．图示可以看出，DNA复制是多起点的半保留复制 B．第二次复制时，图示①②③分别是浅色、深色、深色 C．第三次复制时，图示①②③片段中（A+G）/（C+T）的值一定相同 D．可观察到一个含有23个核DNA分子的细胞正在进行DNA复制 3.科学家发现一种新型病毒X，其遗传物质为单链DNA（+DNA），复制时先以+DNA为模板合成互补链（ DNA），再以 DNA为模板合成新的+DNA。现将一个用32P标记+DNA的病毒X侵染未标记的宿主细胞，一段时间后提取子代病毒DNA进行分析。下列叙述错误的是（　　） A．+DNA和 DNA的碱基比例相同，且碱基序列互补 B．合成 DNA和+DNA时的碱基配对方式完全相同 C．子代病毒DNA中只有一个病毒DNA中含有32P D．病毒X的DNA复制过程中需要宿主细胞提供原料、能量和酶 4．下图是DNA损伤后的一种修复机制，相关推理正确的是（　　） A．图中核酸酶与DNA修复聚合酶的作用位点完全不相同 B．DNA修复聚合酶与DNA聚合酶均沿DNA5'→3'的方向移动 C．DNA在修复过程中，4种脱氧核苷酸都能填充任意缺失位点 D．若损伤DNA未经修复，连续复制n次后将产生2n个异常DNA 5.某含有200个碱基的一个环状双链DNA分子，内含40个腺嘌呤，该DNA连续复制了4次。已知环状双链DNA与链状双链DNA的复制过程基本相同，下列叙述正确的是（　　） A．该DNA分子含有2个游离的羟基和240个氢键 B．第4次复制需要960个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 C．游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下合成子链 D．复制时，一条子链连续合成，另一条子链不连续合成 6.将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ） A．经过3次分裂后，有1/8的DNA分子完全由15N构成 B．经过3次分裂后，仍含有15N的DNA分子占总数的7/8 C．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均含有14N D．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均不含15N 7.DnaA蛋白是一种ATP酶，可结合到大肠杆菌拟核DNA的复制原点（oriC），进而启动DNA复制，下列相关叙述错误的是（　　） A．拟核DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 B．oriC处富含G-C碱基对更有利于DnaA蛋白发挥功能 C．DnaA蛋白通过催化ATP水解为DNA的复制提供条件 D．复制过程中DNA聚合酶结合在RNA引物的3′端延伸子链 8.一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中腺嘌呤占20%，该DNA分子复制3次，需要消耗多少个鸟嘌呤脱氧核苷酸？写出解题思路； 简述DNA半保留复制对生物遗传的意义。 拓展学习作业（分层完成） 1.基础层：绘制DNA复制的过程简图，标注各步骤的关键物质和作用； 提高层：查阅资料，了解DNA复制过程中如果出现差错会带来什么后果，简单记录（100字左右）； 2.拓展层：分析DNA复制与细胞有丝分裂的关联，撰写一段200字左右的文字，说明二者在遗传信息传递中的作用。 作业反馈与应用 批改学生作业，分析学生的易错点（如计算错误、复制过程梳理不完整），在后续的单元复习中进行针对性讲解；将优秀的作业和拓展学习成果在班级展示，鼓励学生主动学习。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
DNA复制3D动画资源：借助多媒体一体机播放高清的DNA复制3D动画，将抽象的动态复制过程直观化，帮助学生理解解旋、合成子链、形成子代DNA的过程，有效突破教学难点； 密度梯度离心实验仿真模拟资源：通过实物投影仪展示实验的仿真模拟过程，让学生清晰看到不同代次DNA的离心条带，帮助学生理解实验原理和结果； 课堂学习任务单：设计针对性的任务单，包含问题思考、实验分析、计算练习等内容，引导学生自主学习和小组合作，提高课堂学习效率；
10.教学反思与改进
教学自我评估： 评估学生对DNA复制的过程、条件、特点等基础知识点的掌握情况，判断学习目标1、4的达成度； 评估学生对半保留复制实验证据的分析能力和相关计算能力，判断学习目标2、3的达成度； 评估课堂活动的实施效果，判断学生的课堂参与度和小组合作效率，以及多媒体资源在突破教学难点中的作用。 教学改进设想： 若学生对密度梯度离心实验的理解仍有困难，后续可准备简易的实验模型进行演示，进一步化抽象为具体； 若学生的DNA复制计算错误较多，后续可设计专项的计算练习，总结解题规律，进行针对性的讲解和训练； 评估小组合作的效率，若存在部分学生参与度低的问题，后续可优化小组分工，明确每个学生的任务； 本课时的内容是单元的核心，后续在单元复习课中，需将DNA的复制与DNA的结构、基因的概念进行紧密衔接，帮助学生构建完整的单元知识体系，为后续学习基因的表达做好铺垫。
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