第3章第3节《DNA的复制》教学设计2025-2026学年高一下学期人教版必修二

该高中生物学教学设计聚焦DNA的半保留复制方式、过程、条件及意义，通过大兴安岭物种图片与问题链导入，承上DNA双螺旋结构，启下基因表达等内容，以假说-演绎法为支架引导学生探究复制机制。 特色在于本土资源与科学探究融合，用兴安落叶松等案例体现结构与功能的生命观念，通过小组推演三种复制假说的离心结果培养科学思维，动态动画演示复制过程突破微观难点，帮助学生建立知识体系并落实生态保护的态度责任，为教师提供思政与学科融合的教学范例。

基 本 信 息 学 科 生物 年 级 高一 课 题 DNA的复制 课 时 2课时 教 学 设 计 课标要求 依据《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》，本节课对应 “遗传信息的复制与表达” 重要概念，要求学生能够概述 DNA 分子通过半保留方式进行复制，阐明 DNA 复制的条件、过程与特点，并能运用假说 — 演绎法探究 DNA 复制方式，发展科学思维与科学探究能力，理解 DNA 复制在遗传信息传递中的意义，树立结构与功能相适应的生命观念。 教材解析 本节课选自人教版高中生物学必修2《遗传与进化》第3章第3节“DNA的复制”。本节内容在遗传学知识体系中处于承上启下的核心位置： 承上：直接建立在“DNA是主要的遗传物质”和“DNA的结构”基础之上，是DNA双螺旋结构的逻辑延伸和功能体现。 启下：为后续学习“基因的表达”、“基因突变”以及“生物的变异与进化”等内容奠定基础。DNA通过复制实现遗传信息的准确传递，是理解遗传稳定性、变异来源及生命延续性的关键。 学情分析 学生已掌握 DNA 双螺旋结构、碱基互补配对原则、同位素标记等基础知识，能够理解 DNA 作为遗传物质必须精准复制的必要性。具备一定的观察、推理、合作探究能力，但对微观抽象过程、实验设计逻辑、同位素离心结果分析存在理解障碍。对科学实验、动态动画、家乡案例兴趣浓厚，但易混淆半保留、全保留、弥散复制三种假说，对 5′→3′合成方向、多起点双向复制等细节理解模糊。高中阶段学生价值观逐步形成，对科学精神、家国情怀、生态保护有较强认同感，适合采用无痕融入、润物无声的思政教育方式，避免生硬说教。 应用的本土 育人资源 以兴安落叶松、驼鹿、黑嘴松鸡等为例，说明 DNA 精准复制是寒地生物遗传稳定、适应高寒、代代相传的分子基础，增强家乡自豪感。DNA 复制维持基因稳定性，是生物多样性与生态系统安全的微观根基，紧扣大兴安岭国家生态安全屏障定位，树立 “绿水青山就是金山银山” 理念。 设计思路 本节课以假说 — 演绎法为知识主线，以课程思政为价值主线，采用 “情境导入 — 探究推理 — 实验实证 — 动态解构 — 意义升华 — 分层巩固” 教学模式，全程实现知识 — 能力 — 价值三维统一。 教学目标 生命观念：通过分析DNA双螺旋结构与碱基互补配对原则，理解DNA复制采用半保留方式的结构基础，形成“结构与功能相适应”的观念。 科学思维：能运用假说-演绎法，对DNA复制方式进行推测，对梅塞尔森和斯塔尔实验的结果进行演绎推理。 科学探究：通过小组合作构建DNA复制模型，体验模型建构的方法，将微观过程具体化。 社会责任：通过了解PCR技术等基于DNA复制的应用，认识生物学原理转化为技术后对社会发展（如疾病诊断、法医学、考古学）的巨大贡献。 教学重点 1.DNA半保留复制方式的实验证据分析。 2.DNA复制的过程、条件、特点和意义。 教学难点 1.理解梅塞尔森和斯塔尔实验的设计思路、原理及演绎推理过程。 2.理解DNA复制过程的微观机制，特别是“半不连续复制”和复制方向（5’→3’）的原因。 方法与策略 讲授法、问题驱动法、直观演示法、小组讨论法 教学准备 课件准备，DNA结构模型 教学过程 （一）情境导入：（2 分钟） 1.图片展示：大兴安岭林海、兴安落叶松、驼鹿、黑嘴松鸡。 2.问题链引导： （1）为什么落叶松的子代依然是落叶松？ （2）为什么驼鹿后代依然保持驼鹿形态与习性？ （3）生命代代相传的分子基础是什么？ 3. 教师讲述：生命的传承，始于 DNA 的精准复制；家乡物种的稳定，源于基因的忠实传递。今天我们一起学习《DNA 的复制》，揭开生命遗传的分子密码。 （2） 探究 DNA 复制方式：（20 分钟） 1. 提出问题：DNA 是如何进行复制的？（2 分钟） 呈现沃森和克里克论文结尾：“碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质复制的可能机制。” 引导学生思考：DNA 双螺旋结构如何支持复制？ 2. 作出假说：三种复制模型（3 分钟） 基于 DNA 结构，引导学生提出三种假说： 半保留复制：子代 DNA 各含一条母链、一条新链； 全保留复制：母链完整保留，子代 DNA 全为新链； 弥散复制：母链与子链片段镶嵌分布。 思政点：科学始于大胆猜想，鼓励敢于质疑、勇于创新。3. 探究关键：如何区分亲代与子代 DNA？（3 分钟） 问题引导：DNA 肉眼不可见，如何追踪去向？ 引导得出：同位素标记法 + 密度梯度离心法。 原理：¹⁵N-DNA 密度大（重带），¹⁴N-DNA 密度小（轻带），¹⁵N/¹⁴N-DNA 为中带。 思政点：科学进步依赖技术创新，技术是探索生命奥秘的工具。 4.演绎推理：小组合作预测结果（6 分钟） 将学生分组，分别推演半保留、全保留、弥散复制的离心结果： 半保留复制：亲代全重带；子一代全中带；子二代 1/2 中带 + 1/2 轻带。 全保留复制：亲代全重带；子一代 1/2 重带 + 1/2 轻带；子二代 1/4 重带 + 3/4 轻带。 弥散复制：亲代重带；子一代中带；子二代介于中带与轻带之间。 小组展示推理结果，教师点评纠正。 思政点：严谨推理、分工合作，培养团队精神与逻辑思维。 5. 实验验证：梅塞尔森 — 斯塔尔实验（4 分钟） 展示实验流程：¹⁵N 培养基培养大肠杆菌→转移至 ¹⁴N 培养基→分裂 1 次、2 次→提取 DNA→离心。 实验结果：亲代重带；子一代中带；子二代中带 + 轻带。 得出结论：DNA 复制方式为半保留复制，排除全保留与弥散复制。 思政升华：科学发现需要大胆猜想 + 严谨实证；梅塞尔森与斯塔尔坚持数年、精益求精，体现科学家追求真理、坚持不懈的精神；我国科学家在分子生物学领域不断突破，为世界贡献中国智慧，增强民族自信。 6. 方法总结：假说 — 演绎法流程（2 分钟） 提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。 （三）DNA 复制的过程：（14 分钟） 1. 自主学习：基础信息梳理（3 分钟） 学生阅读教材 P55–56，完成表格： 概念：以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。 时间：有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期。 场所：真核 —— 细胞核（线粒体、叶绿体）；原核 —— 细胞质；病毒 —— 宿主细胞。 条件：模板（DNA 两条链）、原料（4 种脱氧核苷酸）、酶（解旋酶、DNA 聚合酶）、能量（ATP）。 2. 动态演示与分步讲解（7 分钟） 播放 DNA 复制动画，教师分步精讲： 1.解旋 解旋酶作用，ATP 供能，氢键断裂，双螺旋逐步解开。2.合成子链 DNA 聚合酶以母链为模板，以脱氧核苷酸为原料；按碱基互补配对原则合成子链；合成方向：子链 5′→3′；真核生物多起点双向复制，提高效率。3.复旋 新链与母链自动盘绕成双螺旋；1 个 DNA→2 个完全相同的 DNA。 3. 特点归纳（2 分钟） 半保留复制 边解旋边复制 双向复制 真核多起点复制（高效性） 4. 准确复制的原因（2 分钟） DNA 独特双螺旋结构提供精确模板； 碱基互补配对保证复制准确。 （四）意义升华：传承基因・守护生态屏障（2 分钟） 1.生物学意义：保证遗传信息从亲代到子代连续传递，维持物种遗传稳定性。 2.思政升华：基因稳则物种稳，生态稳则国家安；大兴安岭是我国北方生态安全屏障，保护生物基因多样性，就是守护国家生态安全；新时代青年应学好生命科学，增强科学素养，立志保护生态、建设美丽中国。 （五）课堂检测与小结（2 分钟） 1.课堂检测： 2.课堂小结： 知识主线：复制方式→实验证据→过程条件→特点意义； 思政主线：科学精神→生命敬畏→家国情怀→生态担当。 作业设计 1、 梳理DNA复制的知识，绘制思维导图 2、 资料查阅：我国寒地林木基因保护成果，写 50 字感悟。 板书设计 第3节 DNA的复制 一、对DNA复制方式的推测 二、DNA半保留复制的实验证据 三、DNA复制的过程 教学反思 科学史线贯穿，重演探究过程：教学设计完整呈现了“提出假说-实验验证-阐明机制”的科学发现逻辑，让学生像科学家一样思考，深刻体验假说-演绎法的魅力，有效落实了科学思维素养的培养。 模型活动丰富，化解抽象难点：通过“构建子代DNA假说模型”、“演绎推理离心结果”、“模拟动态复制过程”三个层层递进的模型活动，将DNA复制这一微观抽象概念多角度具象化，符合学生的认知规律，突破了教学难点。 1 学科网（北京）股份有限公司 $