DNA 复制” 一节的课堂教学设计杜俊芳( 河北省正定中学 河北正定 050800)生物学新教材中“ DNA 复制” 一节的内容十分简 炼, 并且全部是描述和结论性的内容, 知识本身非常抽 象 课堂上教师若单纯讲述, 往往使教学陷于沉闷, 学生 的学习积极性不高我尝试把两个研究 DNA 合成的经 典实验引入课堂教学, 以知识的发现过程为线索, 遵循 认知规律进行课堂设计, 使基础知识和经典实验有机结 合在一起, 建立起一个自然流畅、 逻辑清晰的教学过程,收到了很好的教学效果 1 利用康贝格的实验, 归纳复制的条件 1956 年, 美国生物化学家首次在试管中人工合成 了 DNA, 他将从大肠杆菌中提取的 DNA 聚合酶加入 含有 4 种脱氧核苷酸的人工合成体系中发现没有发生DNA的合成, 当加入了少量噬菌体的单链DNA以及 ATP后, 再放在适宜的温度和pH条件下培养, 发现其 中DNA 的含量增加 并且这些 DNA 的 A+ T/ G+ C 的 比值与所加入的 DNA 单链相同, 与 DNA 聚合酶的来 源无关 授课时, 首先引导学生复习沃森和克里克的双螺旋 模型, 然后提出问题: “ 根据 DNA 分子的结构, 你猜想 一下DNA是如何复制的呢?” 问题激起了学生的兴趣, 经讨论后, 得出可能是以亲代DNA分子的脱氧核苷酸 链为模板, 按碱基互补配对原则进行。
此时教师指出:“ 随着 DNA 双螺旋的建立, 很多学者都在试图揭示 DNA 复制的奥秘 ” 然后不失时机地向学生介绍康贝格 的这个实验, 提出问题, 启发思维: ¹ 为什么要调节人工 合成体系的温度和 pH 值? º 加入的 4 种脱氧核苷酸的 用途是什么? » 大肠杆菌的DNA聚合酶起什么作用? ¼加入的ATP的作用是什么? ½ 为什么在加入单链DNA之前没有DNA的合成,A+T/G+C的比值说明 了什么? 经热烈讨论后, 师生共同归纳出 DNA 复制的条件 是: 酶、 能量、 原料和模板 2 利用多媒体, 演示 DNA的复制过程 经过上面对康贝格实验的分析和讨论后, 教师指 出: “ 经过一代又一代的科学家们的努力, 人们已经揭示 出了DNA复制的大致过程, 下面我们来观察一下生命 体中的复制过程是如何进行的 ” 接着演示多媒体课件,演示完毕请学生思考问题: ¹ DNA 复制的场所在哪里, 在什么时期进行?º DNA 复制过程有什么特点?» 根据 DNA 分子的结构, 分析一下为什么 DNA 分子能复制 自己? ¼复制对于生物的意义是什么? 通过认真观察和分析得出问题的答案: ¹ 复制的场 所是细胞核, 时间是有丝分裂间期和减数分裂第 1 次分裂前的间期。
º 复制的特点是边解旋边复制, 是半保留 的» DNA 的双螺旋结构为复制提供了两个精确的模 板, 严格的碱基互补配对能力保证了复制准确无误地进 行¼正是由于DNA分子的这一复制过程, 才使得亲代的遗传信息传递给子代, 从而使前后代保持了一定的 连续性 3 利用梅赛尔- 斯特尔的实验, 进行知识迁移 观看了多媒体课件后, 学生对整个复制过程有了直观的认识, 此时教师话锋一转: “ 复制是分子水平的微观 过程, 科学家们是如何观察研究的呢?” 然后向学生介绍 同位素示踪法, 介绍梅赛尔- 斯特尔的实验 实验分为两组:¹ 对照组:14N 标记的大肠杆菌的 DNAº 实验组: 以15N 标记的大肠杆菌为第 1 代, 在14N 的培养基上生长, 繁殖 4 次从实验组的 5 代大肠杆菌 中分别提取DNA将对照组和实验组的 DNA 分别进行密度梯度离 心, 不同重量的 DNA 在离心管中的位置不同, 结果如 下:大肠杆菌在离心管中的位置DNA分子 对照组上层含14N第 1代下层含15N第 2代中层含15N14N第 3代1 中层∶1 上层中层为15N14N 上层为14N第 4代1 中层∶3 上层中层为15N14N 上层为14N第 5代1 中层∶7 上层中层为15N14N 上层为14N讲课时只给出实验的结果, 即 DNA 分子在离心管 中的位置, 让学生根据DNA的复制过程去解释实验现象, 分析问题: ¹ 离心管中不同位置的 DNA 分子的元 素组成有什么不同? º 为什么不同 DNA 分子的比例随 着复制次数而改变? » 请预测第 6 代的大肠杆菌的DNA分子经密度梯度离心后在离心管中的位置和比例 如何? 最后得出科学结论: 实验证明了 DNA 分子确实 是双螺旋结构, 也证明了其复制过程是半保留复制。
说 明大家在刚上课时的猜想是正确的 4 巩固练习1)1 个 DNA 分子经过 5 次复制后, 形成的 DNA 分 子中, 含有最初母链的 DNA 分子有( )A. 2 个 B. 4 个 C. 16个 D. 32 个 2)有关DNA复制的叙述中, 正确的是( )A. 有丝分裂间期和减数分裂四分体时期进行复制 B. 在全部解旋之后才开始碱基配对C. 复制后, 每个新DNA分子中含有 1条母链和 1—35—2002年第 37 卷第 11期 生 物 学 通 报“ 生殖与发育” 复习策略艾 燕( 武汉市第二中学 湖北武汉 430010)本章节知识与前后章节的知识联系非常密切, 存在 较多的重点和难点内容笔者在这两年 3+ X 理科综合 的复习备考中, 运用整体性知识、 系统性知识、 对比性知 识、 关联性知识以及拓展性知识进行复习, 收到事半功 倍的效果1 整体性知识——从整体上建立章节内相关知识的桥 梁 在章节复习过程中, 首先建立简单明了的整体框 架, 让学生在原有知识的基础上, 使头脑中孤立、 零散的 知识联系起来, 搞清各部分知识的关系, 从而建立了认识其他知识的桥梁。
通过这种方法不仅有利于学生从整 体上掌握知识, 而且还有利于学生思维能力的提高 2 系统性知识——系统地掌握各个知识点, 建立横向 知识体系 整体框架相当于建立了知识的纵向联系, 在纵向联系的基础上, 再掌握各部分知识点及相关知识点的联系 实质相当于建立各部分知识内容的横向联系, 从而使所 学知识形成网络从这两年理科综合高考试题的分析 中, 可以看出对基础知识的理解、 掌握和运用至关重要 在复习各部分的知识点时, 应遵循知识的系统性与连贯性但强调知识的系统性与连贯性, 并不是说要把复习 课上成新课, 复习课不同于新课的主要之处在于, 学生 对所要复习的内容已有一定的认识, 因此复习课的设计 应注意从归纳、 比较、 区分、 联系及拓展的角度做文章, 应把教材中有关的知识内容进行有机的重组、 整合, 把握知识的内在联系, 从而真正理解、 掌握所学知识 如减 数分裂与有丝分裂的知识具有明显的相关性, 特别是以 此为考点的综合内容较多建议在复习过程中, 把第 1 章中有关细胞分裂( 有丝分裂和无丝分裂) 的知识放在第 3 章减数分裂这部分知识中一起进行复习, 这样不仅 使细胞分裂的知识成为一个整体, 而且有利于这 3 种分 裂方式的区分和比较。
具体复习的过程中, 上述内容既 可以相对独立, 也可以相互融合, 教师可以依据学生情 况及自己教学风格采取不同的教学方法3 对比性知识——通过辨析、 比较, 进一步加深对知识 的理解 在教学中教师应知道哪些知识学生容易混淆; 哪些 知识学生不易区分从而对这些知识进行有目的的突 破对这些知识细节的掌握, 有利于学生灵活运用所学知识, 提高学生的综合运用能力及辨析能力 4 关联性知识——建立不同章节知识的联系, 强化综 合运用能力 在以章节复习为主的教学中, 这部分知识不需要系 统、 详细地介绍给学生, 在具体复习到相关内容时, 可适当提示学生, 引起学生注意, 并为下一轮学科内综合复 习打下伏笔 但教师必须对所有关联性知识做到心中有 数, 才能在教学中有的放矢 5 拓展性知识——帮助理解、 掌握所学知识, 强化运用 和迁移能力拓展性知识是对所学知识的延伸和补充, 它有利于 帮助学生理解和掌握所学知识, 特别有利于学生运用和 迁移能力的培养对于这部分知识内容的处理, 可依据 学生的不同情况进行不同的处理对于基础好, 学习能 力强的学生可系统介绍, 但对于基础和学习能力都较差的学生, 可弱化处理。
6 第 3 章各部分知识内容列表 第 3 章整体知识框架:条子链 D. 复制的场所是细胞核和核糖体 3)将用15N 标记的 1 个 DNA 分子放入14N 培养基 中, 让其进行 2 次复制后, 其后代DNA分子单链中所 含14N和15N的比是( ) A. 1∶1 B. 3∶1 C. 2∶1 D. 4∶1 传统的课堂教学往往重讲解, 轻参与, 重结论, 轻 过程上述课堂过程的设计, 则使学生参与到了整个教学的全过程, 不仅简单再现了科学发现的过程, 而且学 生通过分析现象, 讨论问题自己得出科学结论使他们 充分尝到了成功的喜悦, 充分调动了学生学习的主动 性, 体现了学生的主体作用以知识为载体, 培养了学 生的观察能力和分析问题能力课堂设计有张有弛, 课 堂气氛生动活泼课堂练习反馈表明, 学生不仅对教材 知识理解深刻, 并能举一反三, 效果很好 (BZ) —36—生 物 学 通 报 2002 年第 37 卷第 11 期。