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摘要 在“DNA分子的複制”一节的教学设计中，通过假说演绎、模型建构等科学研元方法的应用，引导学生进行探究性学习，学生经历了科学探究的过程，享受了科学探究的乐趣。
关键词 科学研究方法 DNA分子複制 生物学教学
中图分类号 G633.91
文献标识码 B
文件编号：1003－7586(2011)07－0009－02
1 教材分析
“DNA分子的複制”是苏教版高中生物教材(必修2)《遗传与变异》第四章第二节“DNA分子的结构和複制”的内容。关于DNA的複制，教材首先通过“积极思维”栏目介绍了证明DNA半保留複制的巧妙实验，然后从理论角度解释了DNA半保留複制的过程。通过第四章第一节“探索遗传物质”和第二节“DNA分子结构”内容的学习，学生在知识内容上已经了解DNA作为遗传物质的特点和DNA分子的结构特点；在技能和方法上，已经尝试制作了DNA双螺旋结构模型，熟悉了放射性同位素标记法和运用离心机离心的原理。
2 教学设计思路
本节内容包括“对DNA分子複制的推测”、“DNA半保留的实验证据”和“DNA分子複制的过程”，本节内容是科学家运用科学方法揭示出的科学事实。为了让学生领悟科学过程和方法，引导学生尝试运用科学方法进行探究性学习，教师将教学内容合并为“探究DNA的複制方式”和“DNA分子的複制过程”两个模块。在“探究DNA的複制方式”模块中利用假说演绎、建立模型的科学方法引导学生进行探究性学习；在“DNA分子的複制过程”模块通过绘制DNA複制过程图解建构物理模型来领悟DNA複制过程的特点。
3 教学用具准备
长为30cm红色、绿色独股铜芯线(2.5mm2)；长为2cm塑料吸管；剪刀；展示DNA複制过程的课件。
4 教学过程
4.1分析现象，产生问题
教师引导学生回顾肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染细菌的实验，使学生明确DNA作为遗传物质必须要保持前后代的连续性。教师提出问题：DNA是如何保持前后代连续性的?学生联系减数分裂和有丝分裂过程，得出DNA通过複制保持前后代连续性的结论。教师引导学生思维，提出问题：DNA是如何複制的呢?
4.2模型演示，作出假设
教师要求学生利用两根红色独股铜芯线制作成简易DNA双螺旋，进一步明确DNA是由两条脱氧核苷酸链构成的。另取两根绿色独股铜芯线代表複制后新形成的两条脱氧核苷酸链。教师要求学生利用手中四根独股铜芯线(两红、两绿)、剪刀、塑料吸管等模拟制作出1个DNA分子複制后形成的两分子DNA中脱氧核苷酸的组成情况，即红色和绿色独股铜芯线通过什么形式进行缠绕。教师在教室中巡视，指导学生制作DNA複制过程的物理模型。制作完毕后，教师要求学生根据制作的DNA複制过程的物理模型，作出DNA分子複制方式的假设。部分学生作出的假设是全保留複制，部分学生作出的假设是半保留複制，少数学生作出的假设是弥散複制。
4.3经历科学实验过程，验证假设
教师说明当假设经过实践检验并被证明是正确的才能成为科学理论。教师通过课件展示美国两位科学家证明DNA複制方式的实验过程，同时介绍放射性同位素标记法、离心技术以及实验设计的巧妙之处，引导学生体会科学家实验设计的原理、方法、步骤，分析实验结论。
4.4利用模型，修正假设，得出结论
学生在经历了科学家的实验过程，分析了实验结论后，教师要求学生运用红色和绿色独股铜芯线重新制作DNA複制过程的物理模型，即亲代DNA由两条红色独股铜芯线缠绕在一起，形成的子代DNA由红色和绿色独股铜芯线分别缠绕在一起，模拟DNA分子半保留複制过程。学生达成共识：DNA分子的複制方式是半保留複制。
4.5根据结论，演绎推理
米希尔森和斯塔尔的实验中亲代DNA是15N标记的细菌DNA，将细菌放置在14N培养基中连续培养，分别在0、20、40min取样(细菌每20min分裂一次)，然后破碎细胞，离心处理。在学生理解DNA複制方式的基础上，教师进一步启发学生思考：如何通过实验过程的分析，排除DNA複制方式不是全保留複制?为什么要对子二代进行离心处理?学生演绎推理：如果是全保留複制，子一代离心结果应该同时出现重带和轻带，事实上出现的是中带；仅对子一代进行离心处理并不能排除弥散複制的方式，对子二代进行离心，如果结果接近中带可以确定是弥散複制，事实上分为轻带和中带，排除弥散複制。
4.6课件展示，探究DNA分子半保留複制的过程
教师在学生经历探究DNA複制方式的过程后，进一步启发学生回顾“探究DNA複制方式”过程中物理模型的制作过程，演绎推理DNA半保留複制的过程，如需要的条件、精确複制的原因、複制的特点等。(学生讨论认为：DNA複制过程需要解旋；需要的原料是四种脱氧核苷酸；DNA分子中碱基对很多，为保证複制的速度，应该是多起点解旋和複制；複制过程中需要消耗能量；碱基互补配对是DNA精确複制的原因。)在学生讨论的基础上，播放生动形象的DNA半保留複制过程动画，直观展示DNA複制的过程，要求学生在看完DNA複制过程的动态演示的基础上尝试绘制DNA半保留複制过程图解。在此基础上，教师引导学生交流和修正图解。
4.7总结交流，演绎推广
在学生绘制的DNA複制过程的物理模型的基础上，教师引导学生总结DNA複制过程的特点、DNA複制的意义等，填写在相应的表格内。在此基础上，演绎推广，完成相关习题。
5 教学反思
本节内容对应的“课程标准”要求是“概述DNA分子的複制”。“DNA複制的方式”并不是本节重点内容。通过将这部分教学内容设计成“探究DNA的複制方式”引导学生运用假说演绎、模型建构的科学方法进行探究性学习，没有直接将知识内容呈现给学生。学生教师通过经历科学探究的过程，享受了科学探究的乐趣。学生通过模型制作模拟了DNA半保留複制的过程，对DNA複制过程的特点有了直观的认识，使基础知识与经典实验有机结合在了一起。
关键词 科学研究方法 DNA分子複制 生物学教学
中图分类号 G633.91
文献标识码 B
文件编号：1003－7586(2011)07－0009－02
1 教材分析
“DNA分子的複制”是苏教版高中生物教材(必修2)《遗传与变异》第四章第二节“DNA分子的结构和複制”的内容。关于DNA的複制，教材首先通过“积极思维”栏目介绍了证明DNA半保留複制的巧妙实验，然后从理论角度解释了DNA半保留複制的过程。通过第四章第一节“探索遗传物质”和第二节“DNA分子结构”内容的学习，学生在知识内容上已经了解DNA作为遗传物质的特点和DNA分子的结构特点；在技能和方法上，已经尝试制作了DNA双螺旋结构模型，熟悉了放射性同位素标记法和运用离心机离心的原理。
2 教学设计思路
本节内容包括“对DNA分子複制的推测”、“DNA半保留的实验证据”和“DNA分子複制的过程”，本节内容是科学家运用科学方法揭示出的科学事实。为了让学生领悟科学过程和方法，引导学生尝试运用科学方法进行探究性学习，教师将教学内容合并为“探究DNA的複制方式”和“DNA分子的複制过程”两个模块。在“探究DNA的複制方式”模块中利用假说演绎、建立模型的科学方法引导学生进行探究性学习；在“DNA分子的複制过程”模块通过绘制DNA複制过程图解建构物理模型来领悟DNA複制过程的特点。
3 教学用具准备
长为30cm红色、绿色独股铜芯线(2.5mm2)；长为2cm塑料吸管；剪刀；展示DNA複制过程的课件。
4 教学过程
4.1分析现象，产生问题
教师引导学生回顾肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染细菌的实验，使学生明确DNA作为遗传物质必须要保持前后代的连续性。教师提出问题：DNA是如何保持前后代连续性的?学生联系减数分裂和有丝分裂过程，得出DNA通过複制保持前后代连续性的结论。教师引导学生思维，提出问题：DNA是如何複制的呢?
4.2模型演示，作出假设
教师要求学生利用两根红色独股铜芯线制作成简易DNA双螺旋，进一步明确DNA是由两条脱氧核苷酸链构成的。另取两根绿色独股铜芯线代表複制后新形成的两条脱氧核苷酸链。教师要求学生利用手中四根独股铜芯线(两红、两绿)、剪刀、塑料吸管等模拟制作出1个DNA分子複制后形成的两分子DNA中脱氧核苷酸的组成情况，即红色和绿色独股铜芯线通过什么形式进行缠绕。教师在教室中巡视，指导学生制作DNA複制过程的物理模型。制作完毕后，教师要求学生根据制作的DNA複制过程的物理模型，作出DNA分子複制方式的假设。部分学生作出的假设是全保留複制，部分学生作出的假设是半保留複制，少数学生作出的假设是弥散複制。
4.3经历科学实验过程，验证假设
教师说明当假设经过实践检验并被证明是正确的才能成为科学理论。教师通过课件展示美国两位科学家证明DNA複制方式的实验过程，同时介绍放射性同位素标记法、离心技术以及实验设计的巧妙之处，引导学生体会科学家实验设计的原理、方法、步骤，分析实验结论。
4.4利用模型，修正假设，得出结论
学生在经历了科学家的实验过程，分析了实验结论后，教师要求学生运用红色和绿色独股铜芯线重新制作DNA複制过程的物理模型，即亲代DNA由两条红色独股铜芯线缠绕在一起，形成的子代DNA由红色和绿色独股铜芯线分别缠绕在一起，模拟DNA分子半保留複制过程。学生达成共识：DNA分子的複制方式是半保留複制。
4.5根据结论，演绎推理
米希尔森和斯塔尔的实验中亲代DNA是15N标记的细菌DNA，将细菌放置在14N培养基中连续培养，分别在0、20、40min取样(细菌每20min分裂一次)，然后破碎细胞，离心处理。在学生理解DNA複制方式的基础上，教师进一步启发学生思考：如何通过实验过程的分析，排除DNA複制方式不是全保留複制?为什么要对子二代进行离心处理?学生演绎推理：如果是全保留複制，子一代离心结果应该同时出现重带和轻带，事实上出现的是中带；仅对子一代进行离心处理并不能排除弥散複制的方式，对子二代进行离心，如果结果接近中带可以确定是弥散複制，事实上分为轻带和中带，排除弥散複制。
4.6课件展示，探究DNA分子半保留複制的过程
教师在学生经历探究DNA複制方式的过程后，进一步启发学生回顾“探究DNA複制方式”过程中物理模型的制作过程，演绎推理DNA半保留複制的过程，如需要的条件、精确複制的原因、複制的特点等。(学生讨论认为：DNA複制过程需要解旋；需要的原料是四种脱氧核苷酸；DNA分子中碱基对很多，为保证複制的速度，应该是多起点解旋和複制；複制过程中需要消耗能量；碱基互补配对是DNA精确複制的原因。)在学生讨论的基础上，播放生动形象的DNA半保留複制过程动画，直观展示DNA複制的过程，要求学生在看完DNA複制过程的动态演示的基础上尝试绘制DNA半保留複制过程图解。在此基础上，教师引导学生交流和修正图解。
4.7总结交流，演绎推广
在学生绘制的DNA複制过程的物理模型的基础上，教师引导学生总结DNA複制过程的特点、DNA複制的意义等，填写在相应的表格内。在此基础上，演绎推广，完成相关习题。
5 教学反思
本节内容对应的“课程标准”要求是“概述DNA分子的複制”。“DNA複制的方式”并不是本节重点内容。通过将这部分教学内容设计成“探究DNA的複制方式”引导学生运用假说演绎、模型建构的科学方法进行探究性学习，没有直接将知识内容呈现给学生。学生教师通过经历科学探究的过程，享受了科学探究的乐趣。学生通过模型制作模拟了DNA半保留複制的过程，对DNA複制过程的特点有了直观的认识，使基础知识与经典实验有机结合在了一起。