学讲课堂实录设计和制作DNA分子双螺旋结构模型.docx
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学讲课堂实录设计和制作DNA分子双螺旋结构模型
【学讲课堂实录】
设计和制作DNA分子双螺旋结构模型
徐州高级中学王静
教学指导思想及教学思路
一、教学指导思想
其一,孔子的教学思想。
(1)伟大的教育家孔子说:
“不愤不启,不悱不发,举一隅,不以三隅反,则不复也。
”教学事必先让学生认真思考,教师的启发是在学生思考的基础上进行的,启发之后,应让学生再思考,获得进一步的领会。
(2)孔子把“学而知之”作为教学的根本指导思想。
学是求知的惟一手段,知是由学而得的。
孔子还说:
“学而不思则罔,思而不学则殆。
”并强调学习知识要“学以致用”。
其二,陶行知的教学思想。
“教学做合一”,要在做上教,在做上学。
“教学做合一”是教育法,教的方法要根据学的方法,学的方法要根据做的方法,教与学都要以做为中心。
其三,布鲁纳的教学思想。
(1)布鲁纳的认知结构教学理论。
布鲁纳认为,教育主要是“培养学生的操作技能、观察技能、想象技能以及符号运算技能”。
鼓励学生发现自己猜想的价值和可修正性,以实现试图得出假设的激活效应;培养学生运用心智解决问题能力的信心;培养学生的自我促进。
(2)布鲁纳的发现教学方法。
布鲁纳认为,学生的认知发展主要是遵循其特有的认识程序。
学生不是被动的知识接受者,而是积极的信息加工者。
教师的角色在于创设可让学生自己学习的环境,而不是提供预先准备齐全的知识。
使用发现法,强调学习过程,强调直觉思维,强调内在动机,强调信息提取。
其四,“翻转课堂”教学模式。
“翻转课堂”的特点之一为“重新建构学习流程”。
通常情况下,学生的学习过程由两个阶段组成:
第一阶段是“信息传递”,是通过教师和学生、学生和学生之间的互动来实现的;第二个阶段是“吸收内化”,是在课外由学生自己来完成的。
“翻转课堂”对学生的学习过程进行了重构。
“信息传递”是学生在课前进行的,老师可以及时辅导;“吸收内化”是在课堂上通过互动来完成的,教师能够提前了解学生的学习困难,在课堂上给予有效的辅导,同学之间的相互交流更有助于促进学生知识的吸收内化过程。
翻转课堂的推动,要打破现有的谁是教师,就由谁来评价学生的学习状况的传统做法,建立一种新型的评价机制。
二、教学思路
DNA分子的双螺旋结构是分子领域的知识,这部分知识比较抽象,学生较难掌握。
本节课通过让学生设计和制作DNA分子双螺旋结构模型,旨在帮助学生理解DNA分子的结构及其特点。
三、理论依据
江苏省普通高中生物课程标准教学要求。
四、教学特色
1.从分子水平了解遗传物质的结构特点。
2.引导学生充分了解DNA分子的基本组成单位和DNA分子结构的主要特点。
3.促进DNA双螺旋结构空间构象的形成,这样学生既有形象直观的认识,又有抽象的理解,为进一步理解DNA分子如何储备大量的遗传信息打下基础。
4.实验过程完全以学生自主学习为主。
实验教学分析
一、教学重点
设计和制作DNA分子双螺旋结构模型。
二、教学难点
体现DNA分子的平面结构和立体结构。
三、主要教学策略
本节实验课采用了独立学习与小组学习策略,竞争与合作学习策略。
教师课前布置学习任务,学生先自行思考设计和制作DNA分子双螺旋结构模型的方案;然后教师引导学生充分开展小组合作学习,并以小组为单位在课前准备好制作模型所需要的材料;学生课上进行模型的拼装和展示、说明,小组之间进行点评。
教师在整个过程中给予及时、恰当的指导和帮助。
制作模型的过程也是一个知识内化的过程。
本实验注重联系学生的生活实际,利用常见且成本较低的材料。
充分调动了学生自主学习的积极性,点燃了学生动手操作的热情。
教学目标
一、知识性目标
通过设计DNA分子双螺旋结构模型的制作方案,加深学生对DNA分子结构特点的理解和认识。
二、技能性目标
通过制作DNA分子双螺旋结构模型,培养学生的动手操作能力。
三、情感性目标
交流讨论DNA分子双螺旋结构模型制作过程中需要注意的问题,进一步养成学生的小组合作学习习惯,培养学生的审美能力。
教学准备
学生要在课前积极思考,并充分开展小组合作学习,设计好制作模型的方案,准备好制作模型需要使用的各种材料。
教学过程
一、教学步骤
1.学生小组内交流讨论设计方案
师:
课前已经让大家自己先设计好制作DNA分子双螺旋结构模型的方案,下面请大家在小组内交流自己的设计方案,最后以小组为单位提供一个组内普遍认可的方案。
生:
小组内交流讨论。
师:
在小组间巡视,给予帮助。
2.每个小组派代表向全班汇报本组的主要设计方案
师:
请各个小组简要说明自己的设计方案。
小组1:
我们组选取橡皮泥和回形针作为主要材料来制作DNA分子双螺旋结构模型,色彩鲜艳,标示明显。
小组2:
我们组选取食物来制作DNA分子双螺旋结构模型,因为食物很好取材,成本也很低,有些食物还有特殊颜色,能体现出各个结构,还有一大优势就是剩下的食物还可以吃。
(偷笑)
小组3:
我们组是用人来做的模型,先保密,一会儿再给大家惊喜!
(全班大笑)
小组4:
我们组想制作DNA分子双螺旋结构模型如何能够创新呢?
于是我们想到如果能体现出DNA分子的解旋,将会使大家眼前一亮。
我们发现拉链可以体现这一特点,并以此为突破点,用纯手工制作模型。
3.小组合作制作DNA分子双螺旋结构模型
师:
刚才各个组都已经把自己的设计方案向大家做了汇报,下面就请每个小组全员合作,快速的把你们的模型制作完成。
生:
小组全体成员合作完成模型制作。
师:
在小组间巡视,给予帮助。
4.交流展示,自评互评
师:
现在就请各个小组把成果展示给大家,并要介绍出本组模型的特点。
小组1:
我们组用橙色的橡皮泥表示磷酸;用红色的橡皮泥表示脱氧核糖,而且两条链中放置的方向不同,体现出了平行且反向的特点;用粉色、黄色、紫色和绿色的橡皮泥分别表示A、T、G、C四种碱基;再用不同颜色的回形针表示出五号碳,以及磷酸二酯键、氢键等。
其中要特别注意五号碳的表示,以及氢键的数量表示,A和T之间是2个氢键,G和C之间是3个氢键。
我们的模型最大的特点就是各个结构表示的非常清楚,并且色彩鲜艳,带着大家进入了一个童话般的世界,我们把模型命名为“童话王国”。
但是我们的模型的缺点就是只能体现出DNA分子的平面结构,而不能体现出它的立体结构。
第一组:
童话王国
实验设
计思路
实验
材料、用具
制作过程说明
成果展示
自我反思
教师
建议
用不同颜色的橡皮泥捏成不同的形状,代表脱氧核糖核苷酸的各个组成成分;用不同颜色的回形针代表各种化学键。
橡皮泥
回形针
剪刀
胶带
白板
红色的橡皮泥做成五边形,代表脱氧核糖;橙色的橡皮泥做成圆形,代表磷酸;四种颜色的橡皮泥做成长方形,分别代表四种碱基A、G、C、T;黄色回形针代表氢键;其他部分用蓝色回形针连接。
左右两条单链的摆放要平行且反向;注意遵循碱基互补配对原则。
优点:
可以展示DNA的平面结构。
色彩鲜艳,充满童趣。
缺点:
无法展示DNA的立体结构。
改进方案:
将橡皮泥固定在同一形状的泡沫板上,并把模型做成双螺旋结构,这样既能看到平面结构,又能看到立体结构。
此组制作的模型没有体现出DNA分子的立体结构。
小组2:
我们组的模型叫“舌尖上的DNA”。
(全班“哇”)我们用大樱桃表示磷酸;用苹果刻成五边形表示脱氧核糖,也注意到了两条链的平行且反向的问题;用西瓜皮刻成A、T、G、C的形状表示四种碱基,四种碱基的雕刻很不容易,着实费了我们不少功夫;(助手举起来向全班同学展示,全班“哇”+掌声)我们用牙签表示各种化学键,比如碱基中间用牙签表示氢键,A和T之间是2个氢键,G和C之间是3个氢键。
我们模型的最大优点就是可以吃,(全班笑声)但是我们和第一组一样,也不能体现出DNA分子的立体结构。
其他组某学生:
你们做的太短了吧?
就是碱基对的数目太少了吧?
我查过资料,应该做10个碱基对比较好。
很多学生:
为什么?
其他组某学生:
DNA双螺旋结构中,一般每转一圈有10个核苷酸对,双螺旋总处于能量最低状态。
若正常DNA双螺旋额外的多转或少转几圈,使每转一圈的核苷酸数目大于或小于10,就会出现双螺旋立体结构的改变,在DNA分子中产生额外的张力。
(掌声)
第二组:
舌尖上的DNA
实验设计思路
实验
材料、用具
制作过
程说明
成果展示
自我反思
教师建议
灵感来源于“舌尖上的中国”,用各种不同的果蔬制作出脱氧核糖核苷酸的各个组成成分。
樱桃
苹果
西瓜
土豆
小番茄
胡萝卜
紫薯
笋瓜
等果蔬
牙签
白板
小刀
苹果做成五边形,代表脱氧核糖;樱桃代表磷酸;西瓜皮分别雕刻成四种碱基A、G、C、T的形状;牙签代表化学键。
左右两条单链的摆放要平行且反向;注意遵循碱基互补配对原则。
优点:
可以展示DNA的平面结构。
材料唾手可得,形象直观,做完即可食用。
缺点:
无法展示DNA的立体结构。
存放时间短,牙签容易脱落。
改进方案:
可用弹性较好的塑料棒代替牙签,将塑料棒两端做成钩子,使苹果等结构不易脱落。
此组制作的模型没有体现出DNA分子的立体结构。
DNA双螺旋结构中,一般每转一圈有10个核苷酸对。
此组制作的模型中只有4个核苷酸对,需要改进。
脱氧核糖中的五号碳没有体现。
(小组3全体成员及其他组个别成员,共计10人,用人体组装模型)
小组3:
我们组的模型绝对高大上,我们还有一个响亮的名字叫“superman组合”。
(全班笑声)我们用乒乓球拍表示磷酸;用身上的五边形卡纸表示脱氧核糖,我们两排同学一排面向大家,一排面向黑板,表示出了DNA分子两条链的平行且反向的特点;我们用胳膊上的长方形卡纸表示A、T、G、C四种碱基;用卷起来的纸棒表示氢键及数量;用胳膊的弯曲表示出五号碳;用腿表示出磷酸二酯键的部分结构。
(全班同学不约而同的喊“旋转、旋转”)呵呵,这个还真转不了。
第三组:
superman组合
实验
设计
思路
实验
材料、用具
制作过程
说明
成果展示
自我
反思
教师
建议
用人体作为最主要的模型工具。
人
卡纸
乒乓
球拍
身体代表脱氧核糖,正面、背面站立体现DNA分子的两条单链平行且反向;乒乓球拍代表磷酸;左胳膊上贴上彩色卡纸,分别代表四种碱基A、G、C、T;纸棍作为氢键;胳膊和腿用做各种连接结构。
注意遵循碱基互补配对原则。
优点:
可以展示DNA的平面结构。
创意极佳,胳膊和腿的使用绝佳,并能借助楼梯进行展示。
缺点:
无法展示DNA的立体结构。
此组制作的模型没有体现出DNA分子的立体结构。
DNA双螺旋结构中,一般每转一圈有10个核苷酸对。
此组制作的模型中只有5个核苷酸对,需要改进。
小组4:
请大家看我们的纯手工制作的DNA分子双螺旋结构模型,我们把它命名为“家乡美”。
在这里要特别感谢我们组的两位女生,是她们一针一线的缝制出了我们组的模型。
我们用蓝色的扣子表示磷酸;用玫红色的五边形布包表示脱氧核糖,我们也注意了平行且反向的问题;用四种不同颜色的长方形布包表示A、T、G、C四种碱基;用编好的绳子表示五号碳、磷酸二酯键等;用粗的水彩笔在拉链上画出氢键,当然要特别注意氢键的数目;两条单链上各有一个游离的磷酸。
下面请我的两个助手旋转一下,展示出DNA分子的立体结构。
(两位助手展示DNA分子的立体结构)我们组的创新之处在于,当我们把拉链拉开的时候就能够体现出解旋,(两位助手拉开拉链)实际上DNA分子是边解旋边复制的,而且可以从多个点开始,别的组你们能解旋吗?
(自豪的微笑)
其他组某学生:
你们刚才旋转体现立体结构的时候,为什么右手向右旋左手向左旋,而不反过来旋转?
小组4:
这个我们查过资料。
一般DNA的二级结构分为两大类:
一类是右手螺旋,如A-DNA和B-DNA,其中B-DNA是最常见的;另一类是左手螺旋,如Z-DNA。
而我们刚才的旋转方式就体现的是右手螺旋。
(掌声)
第四组:
家乡美
实验
设计
思路
实验
材料、用具
制作过程
说明
成果展示
自我
反思
教师
建议
根据家乡特色制作布艺DNA,利用布料和绳子制作出各种形状,体现出脱氧核糖核苷酸的各个组成成分。
布包
扣子
绳子
拉链
线
红色五边形布包代表脱氧核糖;圆形扣子代表磷酸;四种颜色的长方形布包代表四种碱基A、G、C、T;拉链上画上氢键数目(还可体现解旋);编好的绳子用作各种连接结构。
左右两条单链要平行且反向;注意遵循碱基互补配对原则。
优点:
可以展示DNA的平面结构和立体结构。
并能体现解旋。
形象直观,柔软可旋转。
此模型在两条单链上、下辅助了2根棍子,用来保持双链的平行,这样模型就方便旋转了。
而且体现出了当地的传统手工布艺特色。
师:
展示教具模型
师:
请大家总结一下DNA分子的结构特征。
多个学生总结:
1.DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。
2.DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基在内侧。
3.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且遵循碱基互补配对原则。
5.总结:
学生能够积极开动脑筋,大胆想象,利用所学知识和身边可以找到的各种材料,设计和制作DNA分子的双螺旋结构模型,且效果显著,实验很成功。
二、教师的组织和引导
课前布置学生先自行思考设计和制作DNA分子双螺旋结构模型的方案,并以小组为单位交流讨论DNA分子双螺旋结构模型的制作方案,准备好相关实验材料。
课上指导学生进一步交流讨论设计和制作方案,并在学生制作模型的过程中给予及时恰当的指导和帮助。
制作完成后,学生展示各自小组的成果,再由其他小组同学来评判,找出优缺点,提出改进意见。
三、教学意图
制作模型的过程也是一个知识内化的过程。
本实验注重联系学生的生活实际,利用常见且成本较低的材料制作DNA分子双螺旋结构模型。
充分调动了学生自主学习的积极性,点燃了学生动手操作的热情。
问题研讨
问题1:
学生在制作模型的过程中很难能兼顾平面结构和立体结构,所以可以让学生有所选择,各有侧重点。
问题2:
学生对脱氧核糖5号碳的表示,以及各种化学键(如氢键、磷酸二酯键)的表示可能会出现问题,教师应给予及时的指导和帮助。
问题3:
DNA分子双螺旋结构中,一般每转一圈有10个核苷酸对,教师应指导学生注意核苷酸对的数量。
名师点评(徐州一中郭军英老师)
王静老师执教的《设计和制作DNA分子双螺旋结构模型》一节课,从“激发学习兴趣→明确学习目标→小组合作学习→组间交流展示→完善知识结构→拓展延伸训练”几个环节,落实了“学讲计划”中的“自主先学、小组讨论、交流展示、质疑拓展、检测反馈、小结反思”的课堂教学的基本环节,教学设计合理,学习目标明确,从三个维度设置学习目标,符合新课程的教学理念。
“学讲计划”实施过程中,师生角色的转变是最显著的变化。
“学讲”要求教师要变课堂教学的“主宰者”为学习活动的指导者、组织者、协助者。
教师通过“让一步”、“慢一步”、“退一步”、“停一步”、“缓一步”,对教学的主导作用主要体现在对学情的掌握、对教学的设计、对学习活动的组织和对深化学习问题适当点拨、有针对性地指导上。
从本节课的教学看,教师真正把学生推到台前,让学生充分合作学习、展示交流。
正如本节课的教学设计所述,“交流展示,自评互评是本节课的重头戏”,学生分别展示了以“童话王国”、“舌尖上的DNA”、“superman组合”、“家乡美”四个主题的模型,培养了学生的竞争意识,锻炼了学生的思辨和语言表达能力。
既有小组代表对模型的展示、说明,又有其他小组的点评,提出优、缺点。
在这一过程中,学生们正确评价了制作的模型,还提出了相应的改进方案,对于学生掌握DNA的结构具有巨大的促进作用。
当然,在学生评价的同时,教师的评价也是非常必要的,教师应对学生制作模型的优缺点进行恰当、及时地点评,并做适当的拓展提升。
本节课在“做中学”,充分体现生物课堂教学的生动、有趣、实践、创新等特点,不失为是一节成功的教学案例。
相信我们通过“学讲方式”的应用,改善课堂教学生态,使学生学习变得更加主动、有趣、活泼,使教学活动更有目的性、针对性、实效性,使老师的教和学生的学变得更有成效、更具教育和生活的意义,实现教育本质的回归。