高中生物DNA分子的结构教学设计学情分析教材分析课后反思Word下载.docx

高中生物DNA分子的结构教学设计学情分析教材分析课后反思Word下载.docx

《高中生物DNA分子的结构教学设计学情分析教材分析课后反思Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物DNA分子的结构教学设计学情分析教材分析课后反思Word下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

20世纪40年代末和50年代初，在DNA被确认为遗传物质之后，生物学家们不得不面临着一个难题：

DNA应该有什么样的结构，才能担当遗传的重任？

它必须能够携带遗传信息，能够自我复制传递遗传信息，能够让遗传信息得到表达以控制细胞活动，并且能够突变并保留突变。

这4点，缺一不可，如何建构一个DNA分子模型解释这一切？

当时主要有三个实验室几乎同时在研究DNA分子模型。

多媒体展示：

介绍当时研究DNA的三个实验室1.伦敦国王学院的威尔金斯、弗兰克林实验室；

2.加州理工学院的大化学家莱纳斯·

鲍林（LinusPauling）实验室；

3.剑桥的沃森和克里克卡文迪什实验室。

演示沃森和克里克在《nature》上发表的论文。

9年以后，他们因此项成就获得诺贝尔生理学或医学奖。

今天我们来研究一下能让这两位年轻人获得诺贝尔奖的DNA结构到底是怎样的。

创设情境，导入主题。

根据学生对诺贝尔奖的崇拜引起学习兴趣。

给学生做适当的铺垫，并为最后总结科学感悟埋下伏笔。

在情景设定中，根据老师提出的问题，结合手中的模型。

进行分析、思考，提出自己的想法，然后组内讨论、交流。

在班上进行表述自己的答案。

举例说明可能的连接方式。

根据信息二，对作出的假设连接方式进行分析修正，并提出理由。

根据物理化学家富兰克林的分析，作出判断，得到正确的连接方式。

故事开始：

我们把时钟拨回49年以前，1951年的春天，沃森看到威尔金斯展示的DNA的X射线衍射图谱。

（简要描述威尔金斯与富兰克林不愉快的合作，为结尾总结科学感悟埋下伏笔）。

这张衍射照片给沃森留下了极其深刻的印象。

于是沃森说服克里克一起开始研究DNA的结构。

当时科学界对DNA的认识是：

信息一：

DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。

操作：

利用手中的材料，组装脱氧核苷酸，熟悉手中的模型组件，了解脱氧核苷酸的结构。

（注意操作过程中一定要保持核苷酸的完整性）。

问题一：

四种脱氧核苷酸相互之间怎么连接成长链？

小组讨论、班内交流。

（学生表述）

引导：

这些连接方式里哪种才是正确的呢？

科学重视实证。

克里克仔细分析了威尔金斯的DNA晶体衍射图谱，他得到以下信息。

信息二：

1.DNA分子具有规则的螺旋结构；

2.每3.4nm形成一圈，直径为2nm。

3.邻近的核苷酸之间的距离为0.34nm，每圈有10个核苷酸。

根据这些信息，能排除那些连接方式?

提示，邻近的核苷酸之间的距离恒定为0.34nm，每圈都有10个核苷酸。

说明了什么？

（核苷酸之间等距离、规则排列）

回答：

排除了一些连接方式

要想再进一步筛选正确的连接，需要专业的理化知识。

证据。

1951年11月富兰克林通过数据计算知道，每个脱氧核苷酸之间是在脱氧核糖和磷酸的部位连接。

判断：

磷酸与脱氧核糖交替连接形成长链。

（是否符合衍射图谱）

请大家拿出4个核苷酸连接成单链。

（注意操作过程中一定要保持核苷酸的完整性）

进行适当的故事陈述，创设情境。

让学会了解有关科学史，增强学生探究兴趣。

给出信息一

提出问题一，让学生独立思考、小组合作尝试、讨论。

并在班内表述交流。

克里克分析衍射图谱得出的信息将在下列几个问题的解决中起到关键作用。

给予适当的化学证据，让学生做出正确判断，得出磷酸与脱氧核糖交替连接构成长链。

分析问题二，提出对问题的假设。

既然DNA是长的脱氧核苷酸链的螺旋结构，那么

问题二：

DNA由几条链构成？

就像一根比较粗的麻绳一样，可以由多根细麻绳拧在一起，形成螺旋结构？

你觉得是几条，理由是什么？

独立思考、班内交流。

学生：

各种情况都有可能出现；

沃森在考虑几条单链构成螺旋时，也想到生物界的对称原则，认为可能是两条链。

然后用两条链尝试构建模型结果正好和衍射图分析数据相符（先假设再验证的方法）。

克里克分析DNA的密度，表明螺旋结构确实是由两条多聚核苷酸链组成的。

DNA由两条链构成

提出问题二，DNA的螺旋结构由几条链构成。

这个问题难度较大，没有相关的证据和信息。

只能进行大胆的尝试和假设，再去验证。

在老师的引导下，分析信息二的有关的数据，并对问题三的进行分析。

问题三：

两条链之间是如何连接。

有哪些连接方式？

可能碱基与碱基，碱基与磷酸或脱氧核糖，磷酸与脱氧核糖间等；

总结（碱基是在外侧还是在内侧）

信息二，衍射图的分析结果。

螺旋的直径是恒定的，在螺旋圈内每个位置测出的直径都是2nm。

如果碱基向外则会如何？

（用模型演示）。

DNA螺旋外侧的结构会显得凹凸不平，这与衍射图谱的结论是不相符的。

所以碱基应该在内部相互连接。

外侧是磷酸与脱氧核糖交替连接的骨架。

问题三和问题四作为重点分析。

这两个问题的探究性比较强。

通过适当的引导，学生可以从信息二的数据中可以分析出相关证据。

以此来对两条链之间的连接方式做出判断。

学生对问题四首先进行各种可能性的假设，

在老师的引导下，根据碱基的大小及信息二中螺旋直径恒定的证据进行分析。

排除同种碱基的配对方式。

根据信息三，进一步进行分析判断，表述自己的结论和理由。

完成实物模型的构建

问题四：

碱基之间如何连接。

两条链之间的碱基有哪些连接方式？

根据四种碱基的物化数据表明，碱基可以分为大小两种，嘌呤（A和G）稍大，嘧啶（C和T）稍小。

这个信息对你判断碱基的连接方式什么启示？

（与信息二比较）

嘌呤应该与嘧啶之间进行配对连接；

而不是同种碱基之间连接。

（保持两条链之间的距离恒定，螺旋直径2nm），但还有再来了解一条重要信息。

1952年，美国的生物化学家查伽夫访问剑桥大学时向报道了他4年来的研究成果。

他用纸层析法分离4种碱基，用紫外线吸收光谱做定量分析，得出在DNA中，

信息三：

腺嘌吟A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌吟G与胞嘧啶C数量相等。

这条信息对你判断碱基连接方式有什么用？

讨论交流

DNA的4种脱氧核苷酸中，A必须与T成键，G必须与C成键。

而后，沃森和克里克请剑桥的青年数学家约翰·

格里菲斯（JohnGriffith）计算出A吸引T，G吸引C，A＋T的宽度与G＋C的宽度相等。

泡林以前的同事多诺（J·

Donohue）告诉沃森，A-T和G-C配对是靠氢键维系的。

而且A和T之间2个氢键，C和G之间3个氢键，两条链之间反向平行。

进一步验证了碱基互补配对原则。

通过三个主要信息，完成四个关键问题，完整构建出DNA的平面结构，请完成DNA的结构模型。

构建DNA分子双螺旋结构模型。

时间到了1953年4月25日，已经过了1年零2个月，我们把黑板上这些文字，寄给知名科学杂志《nature》。

然后我们干什么？

就等着得诺贝尔奖吧。

故事到此结束，我们总结一下。

让学生对碱基的配对进行假设并提出自己的理由。

根据信息二，进行第一步自我判断，排除同种碱基配对的方式。

根据信息三，进行第二步自我判断，形成正确的碱基配对方式。

通过以上问题的分析解决，学生已经完成了对DNA分子双螺旋结构的构建。

对本节课的构建过程进行总结。

课堂小结：

DNA分子的结构特点；

随堂达标训练：

1.展示DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称；

2.DNA分子中碱基计算

例1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？

规律一：

双链DNA分子中，两互补碱基相等；

任意两个不互补碱基之和恒等，各占碱基总数的50%,且不互补碱基之和的比值等于1

例2、若DNA的一个单链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？

规律二：

双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。

例3、在DNA的一个单链中A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？

规律三：

双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。

即两不互补碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数。

例4、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。

求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。

3.为什么沃森和克里克既不像威尔金斯和弗兰克林那样拥有第一手的实验资料，又不像鲍林那样有建构分子模型的丰富经验却能在这场竞赛中获胜？

体验科学历程的感悟：

在构建模型的过程中，面对四个问题，我们对每一种可能出现的情况作出了假设，根据我们掌握的资料以及我们全班人的思考分析，我们也只能对其进行一定的排除和筛选。

很多判断要依靠别的科学家研究结果。

其实沃森和克里克也是一样，他们也要借鉴别人的研究，作科学需要合作需要交流。

科学研究是一个极其艰辛的过程，但是最后我们通过努力发现了答案，这又给我们带来极大的收获和乐趣。

希望同学们在面对生活中遇到的问题时，也要一样，学会大胆假设，勇于探索，坚持不懈，必能成功。

通过三个例题来掌握碱基计算的规律

巩固知识点，总结探究体验。

体会科学过程的艰辛与乐趣。

学情分析

本节是高中生物人教版必修二《遗传与变异》模块中的第三章第二节《DNA分子的结构》。

学生前面已学习了孟德尔遗传定律和减数分裂的知识，了解了在有性生殖过程形成配子时，等位基因会随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合。

但是，对染色体上的基因是什么，基因的本质，基因与DNA的关系并不了解。

本节课正是详细讲解DNA的结构，为后面《DNA的复制》、《基因的本质》、《基因的表达》等生物的遗传和变异理论的学习打下基础。

1.学生特点分析：

高中生已具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们的心智还不能有效控制其行为冲动，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，所以教师在学生探究的过程中要进行适当的引导。

在本节课中，学生将通过多种途径，如：

观察、阅读、思考、分析、讨论、实践等等，来开展学生之间的协作学习和自主学习，形成以学生为主体的教学模式。

2.知识障碍：

学生在必修一模块已学过的有关核酸知识，许多已经遗忘，所以讲授新课之前应全面系统地引导学生复习。

本节中相邻的脱氧核苷酸如何链接，学生不易理解，教师可采用与氨基酸形成多肽链的方式进行类比学习。

教学效果分析

一、“教”的效果分析

首先教师应该更新理念，打破传统从教科书从发决定教什么，怎样教的教学体系。

着眼从学生的原有水平和生活实际经验出发，引导学生自主去建构知识。

课堂上创设愉悦的课堂氛围，让学生处于平等地位，让学生真正成为学习的主人。

教师可以组织学生通过全班学习、小组讨论学习和个人自学等恰当的方式进行学习。

本节课的重点是掌握DNA分子结构的主要特点。

由于学生们容易忽略科学探索的历程，所以我是以“沃森和克里克构建DNA模型的科学史”作为背景，以“构建DNA分子结构的实物模型”为线索，通过设置情境，引导学生扮演科学家，重走科学探究之路，自我发现并构建DNA的结构模型。

本节课教学方法上①符合“课程标准”的规定和学生的实际情况，目标明确，要求具体、切合实际。

②坚持启发式教学，教学方式、方法、手段灵活多样；

重视对教学活动学生进行学习指导，促使学生经历自主、合作、探究学习和社会实践的过程。

③教学互动性强，学生参与有广度和深度。

④课堂开放性强，且收放有度。

学生能够发现和提出问题、发表自己的见解，教师对学生进行正确的价值引导。

⑤合理应用反馈、评价机制，使学生得到及时的鼓励或纠正⑥充分发挥教科书引领教学的功能，课堂结构合理，教学环节紧凑，教学活动进展有序、自然、流畅。

二、“学”的效果分析

让学生从被动接受教师的信息，被动地去完成教师的任务走进主动去探究和主动去发现问题。

本节课中，课前要求学生做好准备，搜集DNA分子结构模型建立过程的资料，并进行讨论和交流。

课堂上，通过我的引导，创设情境，抛出问题，提供信息，让学生展开充分的思考、讨论、合作，像沃森和克里克一样，默契配合，大胆尝试，充分利用各方面的信息，最终一步步揭开DNA结构的神秘面纱。

本节课学生掌握情况：

①学生在教学活动中，有积极的情感反应，认同正确的价值标准；

能力明显提高；

探寻到相应的知识，圆满完成各项学习任教学效果务，教学目标达成度高。

②尊重学生个性，满足不同层次学生的发展需要，使每个学生都有不同程度的收获，体验到学习成功的快乐，具有主动探求知识的热情和进一步学习的愿望。

③教师能够从教学活动中获得有益的启示，自身教学能力能够可持续发展。

教材分析

一、本节内容的地位与作用

本节是高中生物人教版必修二《遗传与变异》模块中的第三章《基因的本质》第二节《DNA分子的结构》。

本节内容在教材中起着承前启后的作用，学生已经学习了孟德尔遗传定律、减数分裂知识和DNA是主要的遗传物质等内容，通过本节课的学习可以帮助学生从结构方面理解为什么DNA是生物体主要的遗传物质。

它既是对前面已学习的进一步的深化理解，也是学习后面《DNA的复制》、《基因的本质》、《基因的表达》等生物的遗传和变异理论打下基础。

二、本节的主要内容分析

教材中采取讲故事的形式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，逐步呈现DNA双螺旋结构模型的要点，进而又以简洁的语言、图文并茂地概述了DNA分子的结构特征，最后让学生动手尝试构建DNA双螺旋结构模型。

所以本节课内容包括两个方面：

第一，由沃森和克里克等多位科学家的探究历程得出DNA分子的结构；

第二，DNA双螺旋结构的特点和相关的碱基计算。

其中有关DNA的双螺旋结构是学生理解遗传学基本理论的重点，相关碱基的计算是学习的难点，对于学生理解后面有关知识都是非常重要的基础。

随堂练习

DNA的分子结构模式图，说出图中1－10的名称。

1________________________2________________________3________________________

4________________________5________________________6________________________

7________________________8________________________9________________________

10_______________________

[典型例题1]小麦体内的遗传物质彻底水解后，可以得到的是（B）

A．四种脱氧核苷酸B．一种五碳糖

C．八种碱基D．五种碱基

[跟踪训练1]关于DNA分子结构的叙述，不正确的是（C）

A．每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸

B．每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核糖的数目是相等的

C．每个脱氧核糖上均连着一个磷酸

D．一段双链DNA分子中，如果有40个腺嘌呤，就一定含有40个胸腺嘧啶

[典型例题2]1953年，沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型，两位科学家于1962年获得诺贝尔生理学或医学奖。

关于DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是（C）

A．DNA分子由两条反向平行的链组成

B．脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧

C．碱基对构成DNA分子的基本骨架

D．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对

[跟踪训练2]在DNA双螺旋结构中，碱基之间的氢键影响着它们的牢固性。

现有四个DNA样品，请根据样品中碱基的含量判断，最有可能来自嗜热蕃的是（B）

A．含胸腺嘧啶32%的样品B．含腺嘌呤17%的样品

C．含腺嘌呤30%的样品D．含胞嘧啶15%的样品

[典型例题3]某DNA分子有400个碱基对，其中胸腺嘧啶120个，那么DNA分子中含有的氢键和游离的磷酸基的个数分别是（D）

A、400个、2个B、400个、4个C、920个、800个D、1080个，2个

[跟踪训练3]设某DNA的碱基为

对，其中腺嘌呤为

个，那么胞嘧啶个数为（D）

A．

B．

C．

D．

课后反思

本节课在设计上的突破：

本节课我主要设置了三个探究活动：

探究活动一：

模型构建DNA基本单位—4种脱氧核苷酸。

回顾DNA分子的化学元素组成和基本单位，学生思考并动手构建脱氧核苷酸模型，从而牢固掌握脱氧核苷酸单位。

通过这些操作，学生自然而然地牢固地掌握了DNA的基本单位，为后序的学习打下了坚实的基础，也使得课堂生动活泼起来，更好的吸引住了学生。

探究活动二：

模型构建DNA双螺旋结构模型（本节课的重点）。

探究活动三：

DNA分子的结构特点。

以小组构建的DNA模型为依托，通过问题引导学生观察并分析总结DNA分子的结构特点。

本活动可以很好的培养学生的观察分析及语言表达能力。

本节课优点：

（1）在模型构建过程的科学史讲解过程中，注重对学生情感、态度、价值观的教育（如学科交叉渗透、团结合作、坚持不懈等科学精神的渗透教育）

（2）学生的课堂参与度广而深，注重学生思维的培养

（3）学生活动的成果展示，对于一位教师的课堂生成能力是一个很大的挑战

本节课不足之处：

（1）课堂时间把握不足，如模型构建过程讲解较快，而后面关于学生活动的处理有点拖；

（2）由于时间关系，未做课堂练习进行巩固

（3）关于学生活动《体验制备DNA双螺旋模型构建过程》，教师可先根据“点-线-面-体”思路，让学生对于模型构建有条理，确保达到教学效果；

此活动中，教师可以刻意制作一个错的模型，让学生去寻找并发现问题，可以检测学生对DNA结构特点的理解，加深记忆；

在学生的模型成果展示过程中，对于课堂的预设不足，自己显得紧张，课堂生成能力欠缺。

（4）在授课过程中，努力做到放开讲课，提高自身的课堂生成能力，做到扬长避短，逐步形成个人的教学风格

课标分析

因此这节课的设计中，我以“沃森和克里克构建DNA模型的科学史”作为背景，以“构建DNA分子结构的实物模型”为线索，通过设置情境，引导学生扮演科学家，重走科学探究之路，自我发现并构建DNA的结构模型。

以“构建DNA双螺旋的模型过程”是作为本节课核心目标，其他教学目标是伴随着核心目标的达成而实现的或者是为核心目标的达成服务的。