基于假说-演绎法的“证明D...半保留复制的实验”教学设计_秦伟强.pdf
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1、基于假说 演绎法的“证明 DNA半保留复制的实验”教学设计秦伟强(甘肃省临夏州积石山县积石中学临夏731799)摘要本节课以“证明 DNA 半保留复制的实验”为例,通过创设学习情境、运用假说 演绎法构建概念模型、演练科学技能等环节,引导学生开展个人自主学习、小组讨论探究,完成学习任务,激活学生思维潜能,使学生具备运用生物学知识解决相关问题的技能。关键词DNA 半保留复制实验假说 演绎法科学思维高中生物学1教材分析及设计思路“证明 DNA 半保留复制的实验”是人教版高中生物学教材(2019 版)必修 2遗传与进化 模块第 3 章“基因的本质”第 3 节“DNA 的复制”中的必学内容。该内容在人教
2、版高中生物学教材(2007 版)中为选学内容。两版教材比较分析得出,该内容设置在新旧教材中存在明显变化。首先,该内容的学习要求发生了重要变化,已把旧教材中“选学”字样删除,可见该部分内容在学习 DNA 分子相关知识理论中的重要价值;其次,在新教材“思考讨论”栏目对于该部分实验内容的设置最明显的区别就是,加入了假说 演绎法的科学实验方法,突出了该科学方法的重要价值,也吻合了新课标中要求运用假说 演绎法发展学生科学思维的要求;同时,在“证明 DNA 复制方式的实验示意图”中对 DNA 复制条带的元素组成情况设计了学生运用演绎推理自主填写完成的空白任务框,该方式对于锻炼学生运用假说 演绎法的技能具有
3、重要作用,也对进一步培养学生的科学探究能力具有重要的意义,是教材编写凸显核心素养、落实学科育人价值的集中体现;最后,在课后作业中也设计了集中练习该实验过程的习题,由此可见以新课程和新教材为核心的“双新”背景下,凸显了该部分内容在高中生物学课程中的重要地位。本节课的重点是证明 DNA 半保留复制方式,难点是学生对实验过程的演绎推理及模型构建。由于学生此前已学习了孟德尔一对相对性状和两对相对性状及摩尔根果蝇眼色遗传实验,对假说 演绎法已至少接触了 3 次,对该科学方法有了较全面的认识,因此教学中选择摩尔根果蝇眼色遗传实验中的假说 演绎法模型为学习支架,开展运用假说 演绎法构建“证明 DNA 半保留
4、复制的实验”的概念模型。2教学目标基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准,并围绕培养学生核心素养的要求,制订了如下教学目标:(1)能够基于教材中的事实和证据,运用假说 演绎法对证明 DNA 半保留复制进行演绎与推理,探讨和论证实验结果,以提升逻辑推理能力。(2)能够运用假说 演绎法构建证明 DNA 半保留复制的概念模型,促进创造性思维的发展。(3)能够运用结构与功能观,正确阐释 DNA 分子通过半保留方式进行复制,能够解释或探究现实生活中遇到的遗传与变异现象,发展科学探究技能。3教学过程3 1创设学习情境,激发思维动机沃森和克里克发表 DNA 双螺旋结构的那篇论文结尾处写道:“值得注意
5、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”。那么,碱基互补配对原则暗示 DNA 的复制机制可能是怎样的?学生以小组为单位利用 DNA 双螺旋结构模型进行模拟,学习沃森和克里克提出的 DNA 半保留复制假说。教师进一步提出:DNA 半保留复制提出后,也有人持不同的观点,并提出 DNA 全保留复制等不同的假说,到底哪种假说正确呢?首先,带着问题先回忆假说 演绎法的一般步骤,学生回答:观察和分析现象提出问题作出假说演绎推理实验验证得出结论。那么,沃森和克里克提出的半保留复制假说,能否利用假说 演绎法来证明呢?设计意图:通过创设情境,引出探究的问题,并针对问题提出
6、不同的假说,进而引导学生建立假说 演绎法与证明 DNA 半保留复制之间的思维衔接,进而激发学生运用假说 演绎法来证明 DNA 半保留复制的思维动机。3 2搭建学习支架,激荡思维潜能引导学生运用假说 演绎法阐述摩尔根果蝇眼色遗传实验证明基因在染色体上的过程(图 1),从而激活学生的前概念,为新概念的学习提供辅助支架。设计意图:基于最近发展区理论,通过回顾摩尔根果蝇眼色遗传实验,给学生提供思维台阶,实现从旧知到新知的有效过渡,为证明 DNA 半保留复制的学习搭53生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期图 1摩尔根果蝇眼色遗传实验中的假说 演绎法建思维支架1,进而激荡起学生学习新概念的思维
7、潜能。3 3构建概念模型,激活思维探究具体教学环节如下:3 3 1问题引领,明确学习任务要证明 DNA 复制是半保留复制,核心问题是:区分亲代与子代的 DNA。那么,用什么科学方法区分呢?教师介绍实验背景知识:1958 年,梅塞尔森(M Meselson)和斯塔尔(FStahl)以大肠杆菌为实验材料,运用15N 和14N 同位素标记技术和密度梯度离心技术开展了 DNA 半保留复制方式的实验探究。要理解掌握该实验的过程,需要解决以下学习任务:梅塞尔森和斯塔尔证明 DNA 半保留复制实验所依据的假说是什么?该实验的过程是如何进行的?该实验的预期结果又是怎样的?假如全保留复制是正确的,实验预期又会是
8、怎样的?该实验的真实结果是怎样的?实验结论是什么?3 3 2讨论探究,构建概念模型学生自行阅读教材,独立完成任务 1,并联系 DNA 分子的结构特点深刻理解半保留复制假说内容。对于任务 2 和 3,每个学生独自运用演绎推理的方法分析实验过程,并完成实验预期结果,填写教材 P54 页“证明 DNA 半保留复制的实验示意图”中实验预期结果处各试管中不同位置条带所含 DNA 的元素情况。对于任务 4,学生以小组为单位进行讨论探究,并得出全保留复制实验的预期结果。对于任务 5,学生自行阅读教材 P55 页内容,得出真实实验结果,并与两种复制假说的预期结果进行比较分析,得出正确的预期结果。紧接着,通过任
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