DNA分子的结构教学目标

“DNA分子的结构”的教学设计及反思

秦皇岛市第五中学

教师：王媛媛

一、教材分析

“DNA分子的结构”一节是新课标教材必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。其中碱基互补配对原则是DNA结构、DNA复制以及DNA控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。DNA分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识；DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。

本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极好素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂教学，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。

二、教学目标

1．

知识方面：概述DNA分子结构的主要特点

2．

能力方面：制作DNA双螺旋结构模型；进行遗传信息多样性原因的探究

3．

情感态度和价值观方面：认同与人合作在科学研究中的重要性；体验科学探索不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神

三、教学重点

1． DNA分子结构的主要特点

2．

制作DNA双螺旋结构模型

教学难点

DNA分子结构的主要特点

四、教学用具

DNA分子结构模型组件、DNA分子的空间结构模型

五、教学方法

实验探究、发现式教学

美国教育学家克莱恩曾经说过：“最佳的学习方法是先做后辨认，或是一边做一边辨认。”本节内容以DNA模型为依托，让学生在分析相关资料的基础上动手构建物理模型，最后通过小组间的交流、比较和归纳，水到渠成得出DNA分子结构的主要特点，同时体会科学发展史中蕴含的科学方法和科学思想，达到在探究活动中获得知识的教学目标。

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。

基于这个理念，在设计这节课时，我并没有按照教材中的顺序：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。而是先让学生依据4个科学研究资料，逐步

1 六、教学设计思路

探究如何构建脱氧核苷酸、单链、平面双链、立体空间结构，从而一步一步地构建出DNA双螺旋结构模型。通过探究构建模型的过程，学生就会自然地了解DNA双螺旋结构的基本内容，同时还体验了科学家的研究历程，能够学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。然后以构建好的DNA模型为依托，让学生根据老师提出的问题分析模型、主动探究得出DNA结构的有关知识，再由学生总结出DNA双螺旋结构的主要特点。由于考虑到这个模型可以很好的解答遗传信息多样性，所以最后让学生比较不同组构建的DNA模型，分析探究得出DNA分子多样性的原因。

七、教学过程

教学过程

创设情导入展示

生物图片2张（T2噬菌体及细菌）

1.

这是上节课学习的什么？

3.

DNA分子的结构什么样？

今天我们研究DNA分子的结构。

板书DNA分子的结构

一、DNA模型构建

模型建构，探究提问：

【资料1】：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的单位是 ，且每个脱氧核苷酸是 构成的。

提出问题

依据这则资料，构建出脱氧核苷酸的结构模型。

展台上展出同学所构建的脱氧核苷酸展示

正确的脱氧核苷酸模型

提问：

【资料2】：DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链构成的。

提出问题：

一个个脱氧核苷酸怎么连接成长链呢？

2 教师活动

学生活动

回答……

境，

提出问题

新课

2.

他们的遗传物质？

同学们回忆已学知识回答

【模型建构1】：脱氧核苷酸

同学们从模型中拿出一个圆片（代表磷酸）、一个五边形（代表脱氧核糖）、一个长方形（代表碱基）、曲别针（代表化学键），试着构建一个脱氧核苷酸模型。

新知

由 、 、

模型的示意图，学生与教师共同纠正。

磷酸

脱氧

核糖

碱

基

【模型建构2】:脱氧核苷酸链

1、同学们两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，试着连接2个脱氧核苷酸。

2、3或4人试着构建脱氧核苷酸链，

学生代表展示成果，学生与教师点评。

课件展示正确的连接方法

提问：DNA就是一条链吗？

展示

【资料3】：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱。

提出问题：

1、

你能看出什么吗？

2、

富兰克林从图谱中推算出

DNA应呈规则螺旋结构（像弹簧）

DNA直径固定，

不是单链（通过图的密度，后来测出是双链，但比沃森和克里克晚）

数学方法：磷酸在外

沃森通过图谱、资料和生物学繁衍配对知识预测是双链

展示：碱基

（A、G双环要大）

提问：板书A——T、

A——C、

G——C、

G——T

展示动画

展示

【资料4】：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量总是=胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是=胞嘧啶（C）的量这一碱基之间的数量关系。 （单链一般不相等）

提问：板书：

学生回答……

【模型建构3】: DNA双螺旋结构平面图

学生前后两排将2条单链连接

碱基在内

学生推测可能（一条链嘌呤与另一个条链嘧啶）

提问：每两个碱基的直径是否相同？

学生观察

提问：DNA双螺旋结构真的是这样吗？

一条链A=另一个条链T，推出A——T

一条链C=另一个条链G，推出C——G 【模型建构4】:DNA双螺旋结构

展示正确的DNA双链图并提出问题：

与科学家的模型的不同之处？

3 学生动手改建模型

学生代表展示成果，学生与教师点评。

发现：两条链反向平行

展示

现成的DNA分子的空间结构模型，让学生通过观察和对比，对DNA分子的结构形成更加感性的认识。

提出问题：

模型构建得正确与否关键要看是否与DNA原型一致。

情感习题：几个游离的磷酸基团

展示

1、

沃森这些科学家为什么会成功？

2、发现DNA双螺旋结构为什么会获诺贝尔奖？

1、

善于利用他人的研究成果和经验；善于与他人交流和沟通；研究小组成员在知识背景上互补；对所从事的研究有兴趣和激情等。

2、

阐明了生物遗传基因密码的构成，开辟了分子生物学的新学科领域，为人类从分子水平认识生命的发生、遗传、发育、衰老、进化及生命体内部细胞和器官的结构、功能和运行模式奠定了基础。

教育

科学家获诺贝尔奖的照片

模型提问：

板书：二、模型分析

1．DNA分子的结构特点

解释：氢键

（A与T两个氢键

C与G三个氢键）

请同学们观察DNA分子结构模型，讨论以下问题：

（1）DNA分子是由 平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。

和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 在内侧。

（3）两条链上的碱基通过 连结起来，形成 ，且遵循碱基互补配对原则。

板书：2．DNA的多样性、特异性与稳定性

稳定性：（不会因为跑步缺水或营养不

学生：

ＤＮＡ双链中：

嘌呤和嘧啶之间通过

配对，形

成 ，且 配对、 配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。

学生分析模型，得出答案并说明如何从模型中得出答案的。

分析

DNA的两条链是怎么连接起来的？

（2）DNA分子中

的 学生回答，教师点评、补充。

4

良DNA改变）

提出问题：

DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪儿? 教师总结补充：

1、通过以上分析可知，碱基对的排列顺序是千变万化的，碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。

2、DNA分子具特异性

课堂小结

回顾本课知识。

请同学们比较不同组学生构建的DNA模型，分析不同组的DNA模型有什么不同？

学生回答：碱基对排列顺序不同

学生回答：……

学生归纳出DNA分子结构主要特点：（学生回答）

（1）DNA分子是有

条链组成， 盘旋成 结构。

（2） 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 排列在内侧。

（3）碱基通过 连接成碱基对，并遵循 原则。

（4）DNA分子具稳定性、多样性、特异性

情感介绍几本书

的《生命是什么》

教育•

著名的量子物理学创始人薛定谔写提升

•

《 DNA双螺旋结构的发现》周光召

•

沃森的自传《双螺旋——发现DNA结构的个人经历

》

•

《基因·女郎·伽莫夫：发现双螺旋之后》

•

克里克的自传《狂热的追求——科学发现之我见

》

课堂1.某DNA分子的碱基中，G的分子数11% B、22%

C、28% D、44% 2.

3.某DNA分子有两条链，分别是a链和b链，

(1)已知a链上（A＋T）/（C＋G）＝/（C＋G）分别是多少？

(2)已知a链上（A＋C）/（T＋G）＝

5

小练

占22%，那么T的分子数占（

） A、

10 G 8 1

下面是DNA的分子结构模式图，

T 说出图中1－10的名称

2 C 9 3 5 7 6 ｘ，则b链和整个DNA分子中（A＋T）

A 4

ｘ，则b链和整个DNA分子中（A＋C）

/（T＋G）分别是多少？

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。

作业1.做DNA分子结构课堂小结(元素，基2.参照P50对制作的DNA双螺旋结构进行交流讨论

3.尝试完成P51课后练习及练习册

4.思考如何以本节课构建的模型为基础，形成2个完全相同的DNA分子（即DNA分子是如何完成复制的）。

布置

本组成单位，平面结构，立体结构）

板书DNA分子的结构

二、模型分析

1．DNA分子的结构特点

2．DNA的多样性、特异性与稳定性

设计

一、模型建构

教学1．科学史讲不好就会变成了讲历史。要了解历史，从历史中学习和激励、启数据整理能力、科学思想方法等教学目标，刻意将每一个环节逐次引出，设置悬念，引导学生逐步地去了解DNA的结构的建立。在教学中将DNA结构模型的建构分解，以“基本单位—单链—平面双链—立体空间结构”逐步深入，由简单到复杂，符合学生的认知规律，有利于学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构。

2．学生有一定的基础，要做到引导他们在原有基础上开始新知识的学习，是“导和教的区别”。

这节课我感觉比较好，主要是给了学生动手的机会，学生积极性比较高，同时，通过构建模型，对DNA结构特点很容易就掌握，印象深刻。

3．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。

4．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。

5．教具要适合自己教学风格、为教学目标服务，而不是为了用来表演，我用心将教具进行了改造重组，要比原来的好用。

6．资料要精选、不多不滥，效果好，合适的动画解决了教材中很重要的问题。

7．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反思

发学生，需根据本节课的主体适当加工历史事件。为了培养学生的思考分析能力、

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更好。关于DNA的多样性，用同学手里已经做好的模型来比较，顺理成章的得出结论，就是碱基序列不同。

8．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。

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