基于“模型建构”和“假说-演绎法”发展学生科学思维——以“DNA的复制”为例

基于“模型建构”和“假说 - 演绎法”发展学生科学思维——以“ DNA 的复制”为例

韩蕊

（河北省石家庄二中润德学校 河北石家庄 050000 ）

1 设计理念：采用“假说-演绎法”和“探究式学习”进行“DNA分子复制”的教学，以问题为驱动，引导学生通过分析与论证、归纳与推理，循着科学的思维路径，深度体验“假说-演绎法”，以此训练和发展学生的科学思维和科学探究能力。

2 教材分析：课程标准对本节内容要求是：“概述DNA分子通过半保留方式进行复制”。“学业要求”是：“结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子作为遗传物质所具有的特征，以及通过复制、转录、翻译等过程传递和表达遗传信息”。本节内容有助于学生进一步理解细胞增殖、遗传规律等知识，也为之后学习生物变异、生物的进化等内容做好铺垫，同时，还可以落实生命观念中“结构与功能观”。下面采用“假说-演绎法”和“探究式学习”进行本节课教学，以问题为驱动，引导学生逐步深入分析问题，解决问题，构建知识，以此训练和发展学生科学思维和科学探究能力。

3 教学目标：

1. 运用“假说-演绎法”和“探究式学习”探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。（2）通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定遗传的基础。（3）通过体验式教学，培养学生科学实践能力。（4）概述DNA复制的条件、过程和特点。（5）运用DNA半保留复制的原理，构建DNA复制的物理模型。

4 教学重难点

4.1 教学重点

（1）运用“假说-演绎法”和“探究式学习”探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。（2）概述DNA复制的条件、过程和特点。

4.2 教学难点

（1）运用“假说-演绎法”和“探究式学习”探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。（2）DNA复制的过程

5 教学设计思路

演绎

推理

得出

结论

动态生成

构建模型

结论

6基于“假说-演绎法”和“探究式学习”的教学实施

6.1观察现象，提出问题

教师提供资料1：20世纪50年代初，查哥夫应用紫外分光光度法结合纸层析等技术，对多种生物的DNA做碱基定量测定，发现DNA碱基组成是有规律的。学生分析实验结果和表格数据，很容易得出几乎所有的DNA都有A=T,G=C。

教师提供资料2：1953年，沃森克里克发表在《自然》杂志上的《核酸的分子结构》论文节选。在论文结尾处写道：“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机制。”学生很自然去思考，DNA是如何复制的。

提出问题：碱基互补配对原则暗示DNA的复制机制可能是怎样的？

6.2分析问题，提出假说

教师引导：前面学习的有丝分裂和减数分裂，在分裂前的间期都要进行DNA的复制，复制之后DNA分子数量加倍，一个DNA经复制后成为两个。提出问题：如何实现这个过程呢？如果将亲代DNA的两条链称作亲代链，新合成的链叫子链，则新合成的DNA分子两条链组成情况如何呢？教师展示DNA分子复制的量变（1-2），引导学生思考可能机制。

教师引导学生思考回答，学生猜测复制可能要先解开DNA双链，然后根据碱基互补配对原则合成新链，然后两条互补配对的链再重新螺旋。在子代DNA分子两条链的组成上，学生大胆提出三种假说：（1）两个子代DNA分子，每个DNA分子都有一条链来自亲代链，一条新合成链。（半保留复制）（2）全保留复制（3）弥散复制

哪种假说是正确的呢？教师引导学生对假说进行演绎推理。

6.3演绎推理

为解决上述问题，引导学生设计实验区分亲代与子代DNA。

以问题串的形式引导学生进行实验材料选择，实验方法选择，实验过程探究及结果预期通过分析思考，借助模型构建的方法分别得到三个假说所对应的实验结果模型，用来演绎三种假说的预期结果，并确定至少培养三代才能将三种假说区分开。

6.4实验验证

教师播放DNA复制实验视频，展示通过相应的检测后DNA分子在离心管中的位置结果，引导学生得出结论—DNA的复制是半保留复制的。

6.5得出结论

得出结论—DNA的复制是以半保留复制方式进行的。

教师展示1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔的实验，引起学生共情，激发学生探索未知的兴趣，体验探索过程的乐趣，享受研究成果的美妙。

6.6动态生成，构建模型

设置问题串引导学生思考：（1）DNA复制的时间场所？（2）DNA复制过程需要哪些条件？（3）简单描述DNA复制的过程？学生思考回答后根据所给材料构建物理模型，演示DNA复制过程。

（4）DNA复制为什么能准确进行？（5）DNA复制有什么意义呢？

6.7总结本课 教师播放DNA复制过程的演示视频总结。

8板书设计

9教学反思

本教学以问题串驱动学生思考，不断激发学生的探究欲望，有效突出学生的主体地位。有利于训练和发展学生辩证思维能力、搜集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、交流合作能力、归纳总结能力。教师引导学生深入体验科学探究过程，训练了思维的灵活性和创造性，体现了科学过程的严谨与缜密。通过师生互动、生生互动、分析讨论、合作探究，发展了学生的科学思维及科学探究能力，落实了课程标准要求的“在生物课堂中培养学生科学思维，开展科学探究教学”。同时，本堂课激发了学生探究科学真谛的兴趣，有利于学生树立正确的人生观价值观，树立为社会做出更大贡献的目标。本节课渗透了生命观念、科学思维、科学探究、社会责任，培养了学生的核心素养，尤其发展了学生的科学思维和科学探究能力。

课题编号：G2020323