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.docx

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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

第2节　DNA分子的结构和基因的本质教学设计

  一、教学目标

1.知识目标与能力：

初步学会合作探究制作DNA双螺旋结构模型；进一步理解和掌握DNA分子的结构；理解碱基互补配对原则；通过物理模型的构建逐步探索出碱基数量的数学模型的构建。

  2.过程与方法：

通过尝试DNA双螺旋结构模型的制作，初步知晓科学探究的基本方法（如模型建构法，学科知识的交叉应用）；通过组织学生活动，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

  3.情感态度与价值观：

通过引导学生进行动手操作，并进行实验观察，培养学生科学探究精神和严谨的科学态度；通过DNA结构模型建立的科学史，认同人类对事物的认识是不断深化、不断完善的过程。

二、学情分析

  学生在高一学过DNA的相关知识，对DNA的结构有一定的了解，但学生只是停留在表浅的记忆中，对于DNA的构建原理、构建历史、空间结构并不是很清楚。

因此，激发学生学习兴趣，充分发挥学生主动性，引导学生积极参与课堂学习，拓展学生知识是本节内容的重点。

三、教学方法：

合作探究式、启发式、多媒体辅助等

四、教学重难点：

 教学重点：

DNA分子结构主要特点，理解基因的本质。

教学难点：

制作DNA分子双螺旋结构模型，体会模型构建的一般思路和方法。

五、教学过程

（一）导入新课

上一节课我们学习了DNA是主要的遗传物质，设疑：

DNA分子是如何储存遗传信息的?

引导学生回忆有关DNA的知识。

（温故知新，为后面学习新知识作铺垫。

）

（二）新课学习

学生展示课前准备好的脱氧核苷酸模型。

类比推理：

氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质。

提出问题：

脱氧核苷酸是如何组成DNA长链的呢？

学生思考，教师鼓励学生探索。

【探究活动1】模型制作与交流阶段（以学生亲自动手体验模型建构的科学研究方法，动手操作过程中让学生自己发现问题，分析问题，解决问题，培养生物学素养和分析解决问题的能力。

）

1．分小组，定思路：

小组成员要密切配合，发挥团队精神，尝试利用手中的材料，以小组为单位，结合课本P5资料3和P6图1-5和导学案上的思考讨论，仔细研究DNA分子的结构特点，确定实验材料时可以从以下几个方面进行考虑：

用什么材料能够充当化学建、如何形成双螺旋空间结构。

2．明分工，重合作：

选择好实验材料后，明确每人分工，利用课外时间对加工的实验材料进行选择。

小组合作将加工好的各部分进行组装。

3.成果展示，表达交流：

每个小组选一个代表介绍本小组的作品并概述DNA分子的结构特点。

每个小组汇报过程中，其他小组的成员学会倾听，其他同学在听完汇报后可提出问题。

（在活动过程中，现场发现、现场展示、共同讨论、及时纠正。

在讨论中擦出火花，在理论和实践的思维碰撞中获得知识，得到结论。

）

思考：

（1）我们小组制作的DNA模型中有几个游离的磷酸基团？

（2）单链中相邻的碱基通过什么相连？

【探究活动2】修正完善阶段

 各小组将制作的模型相互交换，检查纠错，完善提高。

教师可建议从以下方面互查和反思：

（1）DNA有没有扭成双螺旋？

（2）DNA两条链是否反向？

（3）碱基对的连接是否遵循互补配对原则？

（4）我们小组制作的模型与该模型有哪些不同之处？

（5）该模型还可以如何进一步改进？

　（DNA双螺旋结构的发现归功于沃森和克里克俩人的默契配合，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话，他们的成功给予你哪些启示？

）（启迪学生要善于利用他人的研究成果和经验，要善于与他人交流和沟通。

）

拓展延伸—碱基互补配对规律的有关计算

推导出在DNA双链中：

A=T，G=C，即两个互补碱基相等。

根据碱基互补配对原则，你能推导相关的数学公式并概括出一些规律吗？

【小试牛刀】（出示相关的习题，培养学生解决问题的能力。

）

【探究活动3】DNA分子的多样性和特异性的原因

1、每组制作的模型与其他组相同吗？

各组制作模型的差异在哪里？

2、试一试：

写出本组所制作模型的碱基对排列顺序。

我们制作的DNA片段模型最多有多少种？

（假设材料足够多）

归纳推理，拓展规律某DNA片段有n个碱基对，则该DNA片段可能的碱基排列顺序有多少种？

3、DNA分子的多样性有什么意义？

DNA分子的特异性在实际生活中有哪些应用？

过渡：

如果将抗虫棉的特异性的DNA导入玉米体内，玉米会不会也有抗虫的特性呢？

【探究活动4】基因的本质

阅读并分析课本P7三个资料，思考讨论：

1、结合资料1和3，简述基因的作用。

2、人体内构成所有基因的碱基数占DNA分子碱基总数的比例不超过3%，说明了什么？

（培养学生分析资料解决问题的能力。

）

能力提升：

辨析染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸之间的关系。

课堂小结：

学生自主构建本节所学知识。

（归纳总结，帮助学生完成“由感性到理性、由具体到抽象的认知过程。

）

布置作业：

尝试用其他材料构建DNA分子结构模型，并探究DNA分子的复制方式。

学情分析

一方面，学生在初中学习的生物学时就已经接触过一些生态学知识，如今在原有知识的基础上学习新的内容，为本节授课提供一定的知识基础。

但课中的一些知识点，需要学生进行知识迁移和综合分析，因此在知识的掌握上还存在较大的难度。

另一方面，现在学生已开始从具体思维向抽象思维的过渡，喜欢接受新鲜事物，在一定生物学的经验基础上，能充分完成课前的准备工作，能够找寻到周围存在有关DNA的知识。

本节课应从学生的主体性出发，创造充分机会让学生拥有成功的喜悦，在和谐的氛围中探究并完成教学任务，让学生主动学习，学有所获。

效果分析

DNA分子的结构对学生来说，具有一定的抽象性。

从一开始就吸引学生对DNA分子的兴趣、调动学生的积极性相当重要。

教材中关于沃森和克里克提出的DNA分子的双螺旋模型的的资料，可以对学生进行科学研究方法和过程的教育，体现了新课改的科学素养理念。

在教学中要注意由里及表，由浅到深，逐步发散，帮助学生构建DNA分子形成的网络知识系统，达到掌握主干知识的目标。

　　在教学中我觉得通过DNA结构模型的制作实验后，对学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构非常有益。

学生在实践中能准确理解脱氧核苷酸是如何构成DNA双螺旋结构的，而且其中的碱基互补配对的原则，和数量关系以及DNA的排序等教学难点也能轻松的突破。

　　　　在准备这节课的授课内容和授课过程时，我无数次的被科学家的机智、聪慧和大胆的创造性思维所打动，作为教师我不只要激励我的学生勇攀科学的高峰，同时也要不断鞭策自己，使自己在教学教研领域有所建树。

教材分析

在DNA分子结构的一节教学中，辅助教学的工具有：

一个DNA分子片段的平面图、脱氧核苷酸三构件连接模式图、一个DNA分子片段的空间模型图，教材在这部分给了一个资料和课外读物，且安排了一个实验（制作DNA分子双螺旋结构模型），这节课看似一节简单的课，却给学生和教师留下了较大的创新思维空间，

　　一、对教育的作用

　　通过介绍科学家进行科学研究的事例，引导学生热爱科学，初步建立科学的价值观，对学生进行科学精神和科学态度的教育，培养学生的创新意识、良好的合作精神、行为习惯和心理素质，使学生了解生物科学认识模式，以发展学生的创造能力。

　　1.　模型构建的缘由，被DNA结构之谜强烈吸引着……兴趣和爱好是创新研究的原动力，　　

　　2.　掌握科学思维方法，了解前沿科技动态是创新研究必须涉及的范畴。

　　3.　积极进取的态度、合作探索式的学习、不气馁的作风，是创新研究必备的气质，构建三链结构模型：

模型中的磷酸――脱氧核糖骨架安置在螺旋内部，维尔金斯等对此结构进行验证时发现，沃森、克里克对数据理解有误，第二次构建磷酸――脱氧核糖骨架在外部的双链螺旋，但在这个双链中的碱基是以同配方式配对的，即A与A，T与T等配对，与他们同时的化学家多诺林从化学的角度指出了这种配对方式是错误的，1952年，奥地利的著名生物学家查可夫访问剑桥大学，沃森、克里克得到了最新信息：

A的量等于T的量，G的量等于C的量，查可夫于1950年就发表了这个结果，这个结果给予他们新的启示：

碱基之间的这一数量关系的重要意义，终于完成了划时代的伟大工作DNA分子的双螺旋结构模型，该模型的建立对DNA本身的复制机制、遗传信息的贮存方式和遗传信息的表达、生物遗传的稳定性和变异性规律等的阐明都起到重要的作用，从而标志着分子生物学的诞生。

　　二、对教学的作用

　　引导学生主动参与教学过程，激发兴趣，发展特长，始终以创新与实践能力为重点，重视对知识获取过程的教学。

　　1.　在教材中，在DNA分子的结构的教学内容中安排了一个实验，即实验十：

制作DNA分子结构模型，教材是这样表述的：

“双手分别提取硬塑料方框，拉直双链，旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型，”在实际操作中该怎样旋转一下呢?

教科书、教材以及一些遗传书中均是一致的：

DNA分子结构是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，这两条链是反向的，即一条是3’→5’的走向，另一条就是5’→3’的走向，那么这两条反向长链怎样构成双螺旋结构，是向左旋转还是向右旋转，即是顺时针旋转还是反时针旋转，该DNA分子的这两条链在一起构成DNA时，是右手螺旋，双螺旋结构上有两条螺旋沟：

一条较深，一条较浅，即左右手分别握住模型的上、下两端的硬塑料方框，拉直双链，左手不动，右手向右（反时针方向）适度旋转一下即可得到，怎样旋转才称为适度?

　　2.　再看沃森和克里克于1953年提出的双链DNA的复制模型，从所形成的DNA分子中可看出，反时针旋转才能到一个与维尔金斯的X射线衍射的DNA幻灯片相符的图像，那么怎么知道该DNA分子是向右螺旋的?

原来这两条链均是向右螺旋的脱氧核苷酸链，在DNA的空间结构中会形成向右螺旋的构象，DNA分子向右螺旋的构象有两种：

A--DNA型和B--DNA型构象，（A型DNA分子双螺旋结构是指DNA钠盐在相对湿度为75％时具有的结构状态；B型DNA分子双螺旋结构是指DNA钠盐在相对湿度为92％时具有的结构状态，A-DNA的碱基平面倾斜了20°，螺距28埃和每一转的碱基对11个；B－DNA的碱基平面倾斜了6°，螺距34埃和每一转的碱基对10个；但在转录时DNA分子可发生“B-A”的转变，）当然在自然界中也有向左螺旋的DNA结构，即2DNA型构像（直径约18埃，螺距45埃，螺旋的每一转含12个碱基对，整个分子比较细长而伸展，且碱基对偏离中心轴并靠近螺旋外测，螺旋的表面只有小沟，没有大沟，）但是DNA分子大多是向右螺旋的空间结构，且一般认为，B型结构最接近于DNA分子在低离子强度溶液中的状态，生物细胞中的DNA属于B型结构，沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构是B--DNA型构像。

故在制作模型时是反时针旋转，碱基平面倾斜6°（B－DNA）或20°（A－DNA）。

　　3.　DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的，其原因有三个：

（1）在DNA分子双螺旋结构的内侧，通过氢键形成的碱基对，使两条脱氧核苷酸长链稳固地并联起来，

（2）碱基对之间纵向的相互作用力――碱基堆集力，它是芳香族碱基π电子间的相互作用引起的，这是DNA分子结构稳定性最重要的原因，（3）双螺旋外侧负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键，可以减少双链间的静电斥力，对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。

评测练习

1．决定DNA分子的多样性主要是

A.组成DNA的碱基排列顺序不同　　　　B.组成DNA的碱基种类很多

C.组成DNA的脱氧核苷核酸种类很多　　D.组成DNA的五碳糖种类很多

2．关于DNA的描述错误的是（　　）

A.两条链是平行排列

B.DNA双链的互补碱基对之间以氢键相连

C.每一个DNA分子由一条多核苷酸链缠绕形成

D.两条链的碱基以严格的互补关系配对

3．有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成是（）

A．三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

B．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胞嘧啶

C．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶

D．二个磷酸、二个脱氧核糖和一个尿嘧啶

4．在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的（）

A．氢键B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—

C．肽键D．—磷酸—脱氧核糖—磷酸—

5．下列关于双链DNA的叙述错误的是（）

A.若一条链上A和T数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等

B.若一条链上A的数目大于T，则另一长链上A的数目小于T

C.若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链也是A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4

D.若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链为A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3

6．现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个数统计和计算得到下列结果：