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视频标签：DNA的复制
所属栏目：高中生物优质课视频
视频课题：《 DNA的复制（第1课时）》磨课历程
教学设计、课堂实录及教案：《 DNA的复制（第1课时）》磨课历程
像科学家那样思考
——以《DNA的复制》第1课时为例
一、对教学设计的分析
1.课标分析
课标要求：概述DNA分子的复制，属于理解水平。“本课”主要阐述遗传信息传递的方式，是“DNA分子的结构”内容的延续，是遗传分子基础部分的重点内容之一，是继续学习遗传信息表达和遗传信息在生物学大分子间的流动（中心法则），以及遗传信息传递规律的必要基础。本课是将“DNA的复制”相关科学史筛选、重组后进行教学预设，不仅可以提升能力培养的层次，更可以让学生深入思考科学家的思维过程，领悟实验设计的巧妙及科学家过人的智慧，凸显情感态度与价值观的培养。这样的设计作为第1课时突破（传统“DNA的复制”一节只上1课时），而将DNA的复制过程，探讨DNA复制的特点、起点、方向、时间等作为第2课时。
教学内容包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据(选学)。DNA半保留复制的实验证据虽是选学内容，但作为体验生物学实验思想和进行科学研究方法教育的良好载体，在教学中不容忽略。可通过引导学生层层探究，让学生得出结论，同时感受科学探究的魅力，并再次体验假说——演绎法的应用。
生物学科核心素养是“核心素养”在生物学科的具体化，是学生经过学习生物之后所形成的、具有生物学科特点的关键成就，是学科育人价值的集中体现。简单的说，经过生物的学习能够提供对于孩子的终身发展有用的东西。这“有用的东西”应当是发展学生的素养，综合思维方式、创新精神和探究能力，这就是生物教学的使命与目的，具体来说包括生命观念与阐释、理性思考与论证、科学探究与合作、生物学传播与实践等四个方面。其中“科学探究与合作”的内涵是能够针对特定的生物学现象进行观察、提问、实验设计与实施以及结果的交流与讨论，在这一过程中，乐于并善于团队合作。
2.教学目标及其达成
本节课所选教学内容的教学目标是：
知识目标:（1）概述DNA分子复制的条件、方式；（2）认同 DNA 双螺旋结构模型对研究 DNA分子复制的指导意义。
能力目标：
（1）能够运用“假说一演绎法”分析探究DNA复制方式的实验过程和思路；
（2）培养小组合作与探究能力。
情感态度目标：体验科学家严谨的探究思维和科学研究的方法，培养积极探索的精神和科学严谨的态度。
教学目标如何达成？
设计思路：本节课首先通过创设情境：由沃森和克里克的论文《DNA双螺旋结构模型》的末尾处提出“特定的碱基配对性质让我们立刻注意到遗传物质（DNA分子）复制的可能机制”引出对DNA分子复制需要的条件以及复制方式的3种推测:半保留复制、全保留复制、分散复制。组织学生通过假说——演绎法分析探索DNA分子复制方式实验的整体思路和实验方法，并探究分析实验的预期结果，然后教师播放视频展示实验过程及结果，由学生观察比较实验结果与预期的结果是否一致，进而得出结论。
设计说明：“DNA分子的复制”是人教版高中生物必修2“遗传与进化”的一个重要内容。教材仅选取1958年梅赛尔森一斯特尔(Meselson-Stahl )的DNA半保留复制实验。尽管这个实验可以很好地证明DNA的复制方式，但是，教学过程略显单调，在培养学生实验分析与探究能力方面稍显不足，所以将“DNA的复制”相关科学史筛选、重组后进行教学预设，不仅可以提升能力培养的层次，更可以让学生深入思考科学家的思维过程，领悟实验设计的巧妙及科学家过人的智慧，凸显情感态度与价值观的培养。
考虑学生已有的知识基础和课程标准的要求，如果让学生自主设计证明DNA复制方式的实验，是不可行的。一是学生的知识基础和能力都达不到，二是超出了课标要求。所以，本节课以科学史实验为背景，创设学生探究的情境，尽可能的使学生接触实验最原始的未经过任何加工的过程和实验数据，这样能够让学生感受到科学研究的真实过程，感受到科学家们的思考，引导学生分析实验和领悟科学家的实验思路为主，认同科学家们严谨的科学态度和创新精神。
3.学情分析
从最近发展区分析，高二学生认知结构迅速发展，学生已经具有了DNA双螺旋结构、有丝分裂、减数分裂的基本知识。在此基础上，本课将要从分子水平来探讨生命的本质，由于这一课时内容具有较深的抽象性，属于肉眼看不到的抽象知识，学习时将感到困难，因此在教学中，除了通过启发式教学，设置问题情境看教学动画以外，还引导学生自主、探索、合作、体验式等方法学习。
从能力方面分析，高二学生认知能力不断完善，特别是抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维有了较大的发展，具有一定的观察推理能力（尤其是学习了”孟德尔遗传定律“后），能够掌握基本的思维方法，逻辑思维、创造思维有了较大的发展，认知能力也在不断完善。
4.学生差异性分析
课堂中开展“差异性”教学，促进学生主动发展
第一，确定差异性教学目标，给学生更多的自主性 在确定教学目标时，要根据不同学生的学习能力和学习基础，制定出有针对性，差异性的教学目标。如，学困生达到课程标准的要求，掌握基础知识，即概述DNA的复制方式。获得基本技能，培养学习兴趣，形成解决基本生物学探究问题的能力，即知道生物学探究问题通过假说—演绎法来证明；同时培养学习兴趣，理解基本概念、基本原理，形成解决中等难度探究类型问题的能力。对于学习能力较强的学生在达到课程标准要求的基础上，拓展知识的深度和广度——掌握科学家实验过程设计、实验方法、实验原理，在此基础上，培养科学探究的兴趣，形成解决中等偏难以及综合性生物问题的能力，培养学习的自主性和创造性，为终身发展提供帮助。学生的目标随着他们的知识、能力的提高发生相应的变化，即目标是动态的。这样，给予学生更多的自主性，使学生能对自己的学习活动进行自我支配、自我调节和控制，会主动地去认识、学习和接受教育影响，以达到自己预期的学习目标。
第二，确定层次性的学习内容，让学生选择性学习 如何在课堂上让不同的学生学到对应层次的内容？教师在教学的每个环节中，要注意考虑学生的差异性，如本课的“尝试画出DNA的复制模式图”教学，我做如下设计：
首先，让学生根据沃森、克里克的描述画出DNA的半保留复制方式图，这是大多数学生只要能够获取教材中的文字信息均能画出来。而对于另外两种复制方式，由于学困生难以理解教学中PPT提供的文字，显得困难。
教师以中等学习水平的学习速度为准，以这部分学生的完成情况决定教学进度。教学时我采取让成绩一般的2位学生到黑板上画图，以此生成教学资源，让其他学生讨论解决。当优秀学习水平和中上学习水平学生画出图形后，其他学生还在继续做。这时，老师会对完成的学生提出新的要求：半保留复制方式与全保留复制方式的区别在哪里？当然这个要求也包括对正在不断完成的学生（部分中下水平的学生）。课堂上就会出现两种情况：一部分学生已经在思考“区别”；另一部分学生还在埋头画图。
其次，观察三种复制方式的区别。全班都停止画图，当然，会有少数几个学生是完成不了的。教师引导： 半保留复制方式与全保留复制方式的区别在哪里？这个要求，中上学生已经思考过了，他们要做的是“用语言将区别描述出来或写下来”，中下学习水平的一些学生正在思考中，“相同点？不同点？”会提示他们观察思考的角度，学困生则刚开始思考，老师会留适量的思考时间。
然后全班交流。全班交流，这是一个教学中重要的环节，让什么样的学生先起来说？或者后起来发言？直接会影响到整个交流的效果，也是让学生在这个环节中学到新知的过程：学困生和中下学习水平的学生在
倾听中发现规律；中上学习水平的学生在交流、辨析中明确规律；优秀学习水平的学生在发言中提高概括能力。先让中下和中上学习水平的学生发言，交流想法，再让优秀学习水平的学生作补充、概括提炼，最后让学困生完整的叙述、加以理解。这样，各个层次的学生都能掌握本节课最基本的要求，各有所获，得到相应的发展。
第三，课堂设置层次性的问题，课后提供层次性练习，让不同层次的学生得到不同的发展 本节课在问题的设置上采取逐步加深，利于不同层次的学生发展，如“进一步证明DNA的复制方式”的实验，利于优秀生加深知识的理解。在练习这个环节，教师要把练习题梯度化，使每层学生都能找到自己的起点，拾阶而上，原则是上不封顶下要保底。在完成习题的时间基本同步的情况上，既保证了学力弱的学生基本上达到教学目标的要求，又使学力强的学生尽其所能，发展提高。练习题分为基础题、巩固题、提高题三个层次。基础题巩固基础，控制难度，要求每一个学生必做必会；巩固题注重知识联系，强调拓展思维训练，要求除少数学困生外的学生必做必会；提高题突出灵活运用训练，探索能力延伸，鼓励中上学习水平的学生做，优生必做，中下学习水平的学生尽量做。
5.教学支架或教学策略
支架式策略由以下几个步骤组成：
（1）搭脚手架：围绕当前学习主题，建立概念框架。如DNA复制的条件为第2课时做准备。先探讨DNA可能的复制方式，为演绎做准备等。
（2）创设情境：将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个层次）。在创设的情境中，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容（让学生面临一个需要立即去解决的现实问题），引出DNA的复制可能的三种方式后，学习梅赛尔森一斯特尔(Meselson-Stahl )的DNA半保留复制实验，接着通过系列“问题串”激发学生思考。
（3）独立探索：让学生独立探索。探索内容包括确定与当前所学概念有关的各种属性，并将这些属性按其重要性大小顺序排列。探索过程中时要先由教师启发引导，例如介绍氯化铯等密度梯度离心，梅塞尔森-斯特尔用什么方法检测到了实验结果？（因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置（紫外光处于260nm时DNA的光密度值），可以显示出离心管内不同密度的DNA带。）然后让学生自己去分析；探索过程中通过教师适当提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。起初的引导、帮助可以多一些，以后逐渐减少，最后要争取做到无需教师引导，学生自己能在概念框架中继续攀升。
（4）协作学习：进行小组协商、讨论，在共享集体思维成果的基础上获得对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。
（5）效果评价：对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括自主学习能力、对小组协作学习所做出的贡献、是否完成对所学知识的意义建构等。
二、对教学实践的分析
1.教学生成及成功与不足
较为成功的地方是：
第一，教师转变观念，放手让学生主动学。在教学过程中凸显以生为本，以能力发展为根本。
第二，培养学生像科学家那样思考问题，科学探究能力得到发展。教学提供的M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的“大肠杆菌DNA密度梯度离心实验”素材是原汁原味保留了两位科学家论文中的内容，没有经过任何加工。学生理解这个经典实验，实施探究方案，能够根据收集到的数据，进行分析、论证，形成结论。这是生物学科核心素养中“科学探究与合作”中学生能力的表现。
第三，问题串的设计科学合理。设计有效的“问题串”帮助学生理解实验的过程，体会科学探究中科学研究方法与科学思维方法。预设的问题要与学科教学目标直接相关，突出和强化教学的重点和难点，且预设的问题要具有开放性、挑战性和启发性。其中，挑战性是学生无法从已有的经验中提取到现成的，因而需要即时获取信息，及时加工后才能得到的。在这个过程中，挑战性的提问能引发学生适度的紧张心理，使他们产生困惑、疑虑、探究和表现等心理状态，只有在这种心理的驱使下激发学生的征服感和表现欲，才能使学生进入主动参与、积极思索的良好学习过程。在这样的问题驱动下，在小组合作中，学生亲身经历了实验探究的整个过程，这为学生的终身发展奠定了良好的基础。学生掌握了科学研究的方法，提高的探究能力，开发了智慧。这些素养永远会伴随着学生，而且在伴随的过程中还会再生。这就是我们教学的使命与目的。
有待改进的地方：
第一，教学内容偏多，如能将“DNA的复制条件”这部分内容调整到第2节，这样留给小组合作的时间就会多一些，学生生成的资源就会多一些。
第二，课前为学生提供了预习学案，但是从课堂反映来看，预习效果不太好。主要原因课前未强调本课内容的难度，预习的重要性等。用学案引领学生开展自主学习，课前预习学案引导学生学会阅读教材；课堂创设情境引导学生将所学的知识用于实际问题的解决。
第三，小组合作学习与自主学习的组织时间、方式的选择上存在问题。用学案是为了引导学生会学，最终要能够做到抛开学案学生也会学，达到这种程度就说明学生自主学习的能力真的提高了。只有自主学习，学生才能深入学习，凡是学得好的、出类拔萃的学生的都是自主学习能力强的学生。学生要学会自主学习还要学会正确利用教学参考书。自主学习可分为四个层次：想学→能学→会学→坚持学。通过自学与合作学习相结合来提高自主学习的能力。课堂上教师讲授与学生自主学习并不是一对矛盾，在教师的讲授中学生照样可以进行自主学习。教学要为学生的生命负责，要为学生的全面发展负责。
2.教学评价
如何引导学生互动？
第一，创设良好的教学情境，活跃课堂氛围。
第三，开展探究性实验教学，激发学生兴趣。
教材中关于DNA的半保留复制的实验证据是选学内容，教学时将其设计成探究性的实验，能够激发学生学习兴趣，利于教师引导学生通过科学探究学习，便于形成探究能力。
第三，通过设计系列问题串，引导学生去认识和发现。学生由于受应试教育的影响，在大脑中“听教师讲、被动学”的思维习惯还根深蒂固。因此教师在教学中要帮助学生去构建知识体系，而不是复制知识。在教学中，教师要合理组织教学过程，充分相信学生，把时间空间给学生，让其自己在学习中发现问题，当学生提出有价值的问题时，教师应该因势利导，让学生知道什么样的问题有价值，教师要充分肯定学生的积极表现，鼓励其继续努力。这是帮助学生尽快步入自主性学习轨道的极好途径。
第四，设计多向合作的学习活动，拓宽互动途径。心理学家认为，学生的行动里都潜在着互相帮助和互相协作的动机。“在其驱动之下，学习者与学习者这间便能建立一种友好合作关系，共同承担责任和解决问题，学生的行为倾向于维护这种良好的合作关系，这样，相互间的交往与尊重就会促进学习和解决问题。”教学中先采用生生互动或组内之间互动，生生互动由于人数少，则每个成员讲话的机会就越多，学生沉默的机会越少，通常可以较快做出决定。
如何评价学生的表现？
第一，课前阅读——即时反馈法，是一种基于学案、教材、网络的教学策略，它要求学生在上课前阅读课程相关材料并能尝试完成学案中的相关问题，教师根据学生学案回答问题的情况，及时得到他们学习成效的反馈，调整课堂教学的内容和教学策略。在对阅读作业的评价中，重点评价学生是否努力学习，不评价答题的对错。
第二，课上讨论——同伴教学法，将一节课分成若干个单元，每个单元围绕一个核心概念，以概念测试题组织教学。在课程教学中基于问题讨论，与邻座同学讨论。对学生课堂讨论的评价标准是:只评价学生是否积极参与课堂讨论，不对学生答题正确与否评分。
为了鼓励学生在课堂上积极参与讨论，有效地相互合作，在课堂学生小组讨论的评价中，不评价学生观点的正确与否，只评价学生是否积极地参与讨论，学会思考比给出正确答案更重要。
采取随机小组互评+组内互评+教师评价。
第三，课后作业：
（1）独立完成之后小组讨论。带着其中的问题和自己的观点参加小组讨论(在课程开始时学生成立学习小组)，再对自己的作业进行评价并做出改进，上交的作业中必须包含个人原始的解决方案和小组讨论后改进的方案，提交的个人作业上必须注明讨论小组成员的名字。课后作业的评价模式是个人成绩，所以和别人作业极其相似的作业是不被接受的。
（2）引导学生进行自我评价。“究竟学会了什么”及“自己在学习上存在什么问题”等有关学力的课堂。
在教育的过程中，让学生进行自我评价，也就意味着学生要进行自我导向与控制，自我审视与诊断，自我促进与激励，这就是元认知，也就是对自我评价的功能的一种运用途径。
强调自主学习的重要意义在于，学生必须对自己的学习负责任，教师则在启发和支持学生自主学习时发挥重要作用。学生在自主学习的过程中，逐步形成自己的学习方法，反思和调试学习过程，监测学习进展，自我评估，从而学会对自己的学习负责任。研究表明，自主学习不仅可以提高学习动机、学业成绩和自信心，也有利于学生认知技能、元认知技能和情感技能的发展，还将使学生获得终生学习能力和职业发展上的高成就。
学生的学习意愿实际上主要根植于对“为什么要学习”和“学习对自己有什么用”等问题的探寻上，也就是说，学习只要让学生感觉到了进步和成长，就能在一定程度上点燃学生的学习愿望，这就必须借助于理性、深刻、真正的课堂评价，让课堂评价引导学生进行反思性学习。
三、磨课经历
1.磨“导入”
第一种“由复印试卷想到的”？ （在“保留”还是“删除”矛盾反复中，几经考虑在公开课前一周经过“试上”后决定删除！）
教师:“在日常生活中也许大家都曾遇到过这样的事，我们做过的试卷（教师出示A4试卷）由于不注意保管，容易丢。没过多久，某张试卷就不见了。请问，这个时候你会怎么办?”
学生:“当然是去复印啊!”
教师予以肯定，然后追问:“很多同学会想到去复印。那么请问，复印至少需要哪些条件呢?”
立即有学生回答:“
复印机、A4纸、试卷、电源等。”
板书：（列表形式）复印最起码需要4个条件:
|
比较项目 |
复印试卷 |
DNA的复制 |
|
条件 |
设备 |
复印机 |
DNA复制所需的催化剂：酶 |
|
原料 |
A4纸 |
脱氧核苷酸 |
|
模板 |
试卷 |
母链DNA |
|
能量 |
电源 |
ATP |
|
方式 |
全保留复制 |
半保留复制 |
教师PPT展示学生熟悉的明星父子长相特别像的图片，学生观察、思考：这些父子之间为什么长相特别像？
在细胞内，细胞分裂进入分裂期之前，细胞核内完成了
DNA的复制和蛋白质的合成，而只有完成DNA的复制才能再进行细胞分裂，那么在细胞亲代和子代之间才能保持遗传性状的稳定性。那DNA复制需要什么条件才能完成呢?”
总结（设计体会）:“复印”是学生生活中再常见不过的事情了，教师通过这样贴近生活例子的导入，可引起学生的浓厚兴趣，激发课堂气氛活跃，提高了课堂效率，也体现了学科渗透的新课程理念。另外通过引导学生说出日常生活中最常见的“复印”所需的条件:复印机、A4纸、试卷、电源分别对应DNA复制所需的催化剂—酶、原料—脱氧核糖核普酸、模板一DNA、能量一ATP，可顺理成章引入DNA复制的条件。而
复印试卷的过程其实就类似一个全保留复制的过程，为后面学生理解DNA复制的半保留复制方式奠定了良好的基础。
2.磨“教学内容”
方案①：包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据（1958年，M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的大肠杆菌DNA密度梯度离心实验，不含对1958年，M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的实验结果图的分析）和DNA分子复制的过程。
考虑方案①的内容较多，容量太大，知识结构不完美，只含有原核生物的半保留复制的实验，且教学深度不够。
方案②：在方案①的基础上，增加真核生物的真核生物两大实验：1958年，赫伯特泰勒（Herbert Taylar）用蚕豆(2N=12)根尖细胞作为实验材料；1974年科恩伯格（康贝格） Korenberg等利用姐妹染色单体色差技术用于DNA复制的研究）。
删除DNA分子复制的过程。
考虑方案② 的内容还是多，容量还是大，知识结构不完美！
方案③：在方案②的基础上，关于“真核生物的真核生物2大实验”保留，作为教学机动处理——根据课堂教学实际情况确定需要与否。即教学内容主要包括对DNA分子复制的推测、DNA半保留复制的实验证据（1958年，M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的大肠杆菌DNA密度梯度离心实验，
含对1958年，M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的实验结果图的分析）。考虑有深度的学习！原汁原味的学习！
3.磨“教学细节”
第一，
在学习“探究DNA复制的条件？”实验时，学习科恩伯格（康贝格）的实验1后，设计问题：为什么不能合成DNA分子?请设计
“探究DNA复制的条件？”的实验。讨论后发现，这样的时间需要很多，难度太大。偏离了教学主题。仍然是提供材料，预设问题，学生思考。同样的情况是在“实验验证”环节，这样的实验设计难度更大，且没有必要，教学的目的是学习科学家的实验。
第二，在教学“DNA分子的复制方式”推测的环节，最初设计是让学生猜想DNA分子的复制方式可能性。学生一点基础没有？如何设计？同样的M.Meselson（梅塞尔森）和F.W .Stahl（斯特尔）的大肠杆菌的实验设计，最初也是想让学生设计。可是学生对于实验原理、实验方法等不知道，自然无法设计。
第三，视频中的配音是英语，是否需要翻译成中文？
第四，学案中最初的设计，在“思考问题或提出问题”一栏要求学生根据科学史资料自己发现问题并解答问题。需要时间太多，可是一堂40分钟显然不够。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
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