DNA分子的结构 已发表.docx

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DNA分子的结构已发表

《DNA分子的结构》的教学设计

泾源高级中学　李晓成

一、设计思路

新课标理念下的高中生物教学要在“面向全体学生”的基础上“提高学生的生物科学素养”，采取多种教学形式，重视“探究性学习”，“注重与现实生活的联系”，使学生达成知识、能力、情感态度与价值观的协调一致。

基于新课程的这些理念，在设计这节课时我没有照搬教材顺序：

先介绍沃森和克里克构建DNA双螺旋结构的研究历程，再概述DNA分子结构的特点，最后让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构，加深对DNA分子结构特点的理解，而是大胆将学生的动手实验分解成详细的很多步骤，同时融入科学家的科学研究过程，逐步探究，让学生在认识脱氧核苷酸的基础上，逐步发现如何构建单链，进一步构建平面双链和立体空间结构，同时总结出DNA分子结构的主要特点。

探究活动和讨论均以生物小组为单位进行，然后进行小组间的发言和交流。

在边探究边动手制作模型的过程中，还使学生亲身体验了模型构建这一科学研究方法。

模型制作完毕后通过小组间模型的比较分析，引导学生总结出DNA分子结构的多样性和DNA的遗传信息就是碱基对的排序。

二、教学分析

1.教材分析

《DNA分子的结构》既是对已学孟德尔遗传定律和减数分裂知识的进一步深入，更是学习整个遗传部分的基础。

该内容几乎每年高考都有涉及。

课本首先用较大篇幅介绍了科学家们构建DNA双螺旋结构模型的故事，旨在使学生了解科学家的研究过程，学习和体会科学家们善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。

之后是DNA分子结构主要特点介绍，最后是制作DNA双螺旋结构模型的学生动手实验。

教学重点和难点是：

DNA分子结构的主要特点和DNA双螺旋结构模型的制作。

2.学情分析

学生已掌握核酸及脱氧核苷酸的相关知识，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。

高中学生具备一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立，加上我校是市属重点高中，而我任教的班级又是理科实验班，学生的学习能力和动手能力都比较强，具备实施探究式教学的条件。

三、教学目标

1.知识目标

①概述DNA分子结构的主要特点②了解模型构建的科学研究方法

2.能力目标

①对图片及模型的观察和分析能力②合作学习的能力

③用文字和图形表达观点的能力④正确制作DNA双螺旋结构模型的能力

3.情感、态度、价值观目标

①认同与人合作及锲而不舍的精神在科学研究中的重要性

②体验模型构建的科学研究方法

③体验合作学习和交流在知识、技能学习中的重要性

四、教学重难点

1、重点：

DNA分子结构的主要特点。

突出重点的方法拟采用：

①设计问题串的形式：

如“DNA是双螺旋还是三螺旋？

”

“碱基排列在螺旋内侧还是外侧？

”──“碱基对如何连接起来？

”，进行不断地质疑和解疑；②在“制作DNA分子双螺旋结构模型”的活动中，通过讨论和交流，建构以“基本单位—脱氧核苷酸长链—平面脱氧核苷酸双链—立体双螺旋结构”的知识链，完成对DNA分子双螺旋结构的初步认识。

2、难点：

如何有效地组织开展模型建构的活动。

突破难点的方法拟采用阅读、展示图片、引导启发、讨论、并注意直观教具（DNA分子双螺旋结构模型）的使用，帮助学生顺利完成该活动的基本内容。

五、教学策略

组织学生自主探究和充分的课堂交互活动

六、教学流程

七、教学过程

教学环节

教师的组织和引导

学生活动

设计

意图

导入新课

投影图片：

DNA雕塑

引言：

荧幕上展示的是“DNA双螺旋结构雕塑”，它是矗立在北京中关村高科技园的标志性雕塑。

而在北京大学生命科学学院，也有一座类似的雕塑，可北大的这个雕塑却因旋转方向的问题，使北京大学惹上了官司，这是怎么回事！

同学们有没有听说过这个案件？

（教师对下列两个问题简要说明，然后引出本节课题）1、北大制作DNA结构雕塑的原因？

2、该公司制作的雕塑螺旋方向有何不妥？

展开讨论

学生代表：

是这样，北大向某公司定了座“DNA雕塑”，并按双方选定的图纸签了合同。

后来公司如期交付安装，北大也支付了全部费用。

但雕塑参展一段时间后，一位北大教授发现双螺旋雕塑的螺旋方向反了。

后来公司为北大重做了雕塑，并要求北大支付二次制作的成本费，北大拒绝。

该公司就把北大告上了法庭。

激发学生对DNA双螺旋结构的学习兴趣

布置任务

同学们的桌子上，有事先分类整理好的制作DNA双螺旋结构模型的材料和用具。

本次课要以生物小组为单位，进行自主探究和讨论，并动手制作DNA的结构模型。

在完成模型的过程中，总结出DNA分子结构的主要特点等相关知识。

明确探究任务

研读科学家的研究历程

（课件展示文字：

在德国生化学家米歇尔最早发现DNA存在之后的近一个世纪里，许多科学家投身到DNA的化学组成和结构的研究中。

在沃森和克里克创建DNA双螺旋结构之前，科学界对DNA的认识是：

以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。

随后课件又展图：

）

利用图片带领学生回顾脱氧核苷酸的相关知识，请同学上黑板写出另三种脱氧核苷酸的中文名称及简图。

其他同学完成学案相应内容。

之后，引导阅读关于DNA双螺旋结构模型构建的故事。

并思考和分组讨论48页的两个旁栏思考题，还有49页方框内的思考与讨论题，然后完成学案相应内容。

同学书写，如图：

、

、

（学生分组讨论，教师巡视并参与，8分钟后随机抽检三个组的学案，并请一个完成较好的组阐述。

）

体会科学家善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。

为自主探究做准备

创设探究情景一

讨论结束后，在黑板上从上到下依次画上6个游离的脱氧核苷酸（涵盖4个种类，且碱基排序与课本平面图不同，为探究DNA结构的多样性做铺垫，如图：

），

设问：

黑板上画有6个游离的脱氧核苷酸，应怎样将它们连接成一条脱氧核苷酸链？

是把这个脱氧核苷酸的碱基和下一个脱氧核苷酸的碱基连接，还是把磷酸基团连接，再或者是连接五碳糖？

（边指图中相应部位，边提出疑问）

学生开始小声讨论；

创设情景，引导学生自主探究脱氧核苷酸链的连接方式

实施探究并进行交流总结

要学生用1分钟研究并讨论课本图3-11的DNA分子平面结构模式图。

之后请同学将黑板板图上6个游离的脱氧核苷酸连接成一条脱氧核苷酸链。

其他同学完成学案相应内容。

（随机抽查三组学案后，刻意先请出错的同学上黑板连接，其他同学点评后请正确点评的同学上黑板更正，同时引导学生总结连接方式：

磷酸与五碳糖交替连接。

）

（学案完成后，要求学生用2分钟将桌上材料制作一条脱氧核苷酸链的模型，强调只要构建方式正确，长度等可与学案不同）

（分组制作时，教师巡视并指导，2分钟后，检查各组模型，并随机展示、点评1到2个作品）

研读课本后展开讨论；

将板图正确连接，如图：

制作单链模型

为学生的自主探究活动指明方向并做好恰当的组织引导，避免盲目探究

创设探究情景二

在板图已有脱氧核苷酸链的右边，画一条相同的链，如图：

）。

设问：

黑板上这两条链，可否构成DNA分子？

追问：

到底行不行哦？

一部分同学回答：

可以

追问后很多同学再次研究图3-11并讨论，之后大声回答：

不行

所有同学把目光转向图3-11。

七嘴八舌地回答：

碱基的位置不对、两条

链碱基配对关系不对等。

创设新的情景，引导学生探究两条脱氧核苷酸链的

构建方式

带领学生实施探究并进行交流总结

要求学生用1分钟整理板图的错误之处，派代表阐述。

大家指出两条链方向不对。

那如果用一个向上的箭头（随即在板图旁画上“↑”）表示左链的方向，那右链该怎样表示？

（学生回答后，教师随即在“↑”旁边画上“↓”，并将右链按正确方向重新画上，但碱基种类暂未填写，如图，教师边画图边总结：

两条链反向平行，磷酸和五碳糖交替连接位于外侧，构成DNA分子结构的基本骨架，而碱基则成对位于内侧。

）

（引导学生再聚焦图3-11，关注内侧的碱基，小组讨论后上黑板将未填碱基的地方填上正确的碱基符号。

并总结碱基互补配对原则）

小组代表：

一、右边这条链碱基方向不对，应转过来和左链的碱基挨在一起；二、两条链上碱基的配对是错的；另外五碳糖也应上下颠倒一下。

学生：

向下的箭头。

学生代表到黑板上完成板图：

如图

为学生的探究活动指明方向并做好组织引导，避免盲目探究

要求学生用2分钟制作第二条链的模型，并提醒：

第二条链要与制作的第一条的碱基互补。

（模型制作过程中教师巡视并适当指导，制作完成后，引导学生从DNA分子结构的整体性和稳定性角度出发，思考得出：

已制作好的两条脱氧核苷酸链现在是彼此独立的，须用某种特定方式将二者连接固定才能构成DNA分子。

）

要求学生用5分钟研读并讨论课本49页的文字和图3-11，以及51页课后练习题1，告知学生练习题1的结构9中每条虚线代表一个氢键。

制作第二条链的模型

以小组为单位研究课本并展开讨论

（讨论时教师巡视并至少参与2个组的讨论，5分钟后随机抽取3组派代表阐述。

其中有个小组的观点既全面又有新意）

学生：

构成DNA分子的脱氧核苷酸间，上、下关系是由磷酸和五碳糖连接形成化学键；而左、右关系是由配对的碱基间形成氢键连接。

另外，通过对图3-11和练习题1的仔细研究和讨论，我们还明白了为什么碱基互补配对时，总是A与T，G与C配对。

是因为嘌呤分子大于嘧啶分子，而构成DNA的两条链是平行的，要保持两条链平行，只有嘌呤和嘧啶配对，碱基对的长度才一样。

还因为A和T都刚好能形成两个氢键，G和C能形成三个，就好比一部梯子上的横踏板，拼成一个踏板的两块板，其形状和结构得相互匹配,就像图3-11上的那样，不然横踏板就不稳了。

追问：

要求把“梯子”的稳定有赖于横踏板长度一致和形状匹配的问题讲得更具体些？

学生：

横踏板好比DNA碱基对，长度一致是说不能用嘌呤和嘌呤配，因为他们结构大，也不能用嘧啶和嘧啶配，因为他们结构小，而只能一个嘌呤和一个嘧啶配对，才能使上、下碱基对的长度基本一致。

鼓励该同学上黑板将所讲内容以板图形式展示

学生：

（板图

）而拼接的两块板形状要匹配，是说G和C刚好能形成三个氢键,A和T能形成两个，这说明配对的双方形状是相互匹配的,就像图3-11画的那样（板图

）

（给予高度评价，鼓掌以示鼓励。

）

引导学生总结DNA分子结构的三个主要特点，并完成学案，然后引导完成模型制作。

各组模型完成后，引导学生观察不同小组制作的模型是否完全一样。

教师进行规范性点评，指出：

长度不同应表达为DNA分子所含脱氧核苷酸的数量不同，碱基对不同应表达为碱基对的排序不同。

并总结出：

DNA分子结构具多样性。

引导学生讨论50页模型制作后的讨论题1、2。

分组完成模型制作

组间进行模型的比较、观察和讨论

学生：

长度不同，中间的碱基对也不同

讨论后发言，并总结出碱基对的排序就是遗传信息

总结

教师对整节课的学生探究活动开展情况和探究成果进行总结，并完成板书。

学生参与总结

突出强调重点知识

8、板书：

DNA分子的结构

一、构建模型

1.基本结构单位：

4种脱氧核苷酸

2.结构：

双链螺旋

二、DNA分子的双螺旋结构

三、主要特点

1.主要特点

①双链，反向平行，螺旋

②基本骨架：

脱氧核糖和磷酸交替连接（外侧）

③碱基互补配对原则：

A与T,G与C（内侧）

2．结构多样性：

主要是碱基对数量及排序不同

3．遗传信息：

碱基对的排列顺序就代表遗传信息

九、教学反思

1．本节课将DNA分子双螺旋结构模型的建构这个验证型实验大胆地改为探究型实验，学生能跟随教师提供的资料，主动参与探究过程，由被动的接受知识变为主动的探究知识、获取知识。

在探究中学生能自己发现问题，分析问题，解决问题，培养学生的生物学素养和分析解决问题的能力。

2．DNA分子双螺旋结构模型的建构完成后，有关DNA分子结构的相关知识都由学生分析讨论得出，这使学生观察模型、分析模型得出理性认识的能力得到了很好的锻炼。

最后，本节课将后面的碱基对序列的探究整合提到了这里，由于更直观教学效果更好。

3．在整节课中，充分体现了学生的主体地位，尽量留给学生更多的空间，更多的展示自己的机会，让学生在充满情感的、和谐的课堂氛围中，在老师和同学的鼓励和欣赏中认识自我、找到自信，体验成功的乐趣，树立学好生物和进行探究学习的信心。