高中生物人教版遗传与进化第3章基因的本质第2节DNA分子的结构 全市获奖

“DNA分子结构”教学设计南京师范大学附属实验学校（210023）赵瑞芬一、课标与教学要求课标：概述DNA分子结构的主要特点教学要求：说明DNA分子的基本单位概述DNA分子双螺旋结构的主要特点阐明碱基互补配对原则收集DNA分子双螺旋结构模型的建立过程的资料，体验沃森和克里克的探索过程与互助合作的科学精神制作DNA分子双螺旋结构模型二、学习目标1.通过回眸历史和观察图片，概述DNA分子结构的主要特点2.通过阅读故事、角色扮演、模型制作，体验科学家的探索与合作精神3.通过比较各组DNA结构模型，概述DNA分子的特性4.小组合作制作DNA分子结构模型三、重难点分析重点：DNA分子结构的主要特点DNA结构模型制作难点：体验科学家的探索与合作精神四、教学策略教学环节策略导入视听导入：播放“螺旋美”图片，配以轻音乐新知学习回眸历史角色扮演DNA结构的主要特点由DNA双螺旋结构的发现过程归纳DNA分子结构的主要特点；学生交流DNA双螺旋结构的发现对自己的启示。模型构建每人构建一种脱氧核苷酸，每组将脱氧核苷酸相互连接形成一条脱氧核苷酸链，人数相同的两组将脱氧核苷酸链反向平行构建出DNA平面结构模型，在黑板上展示。DNA分子结构的特性比较各组DNA结构模型，归纳出DNA分子结构的特性；联系DNA的特性在实际中的应用。学生自制模型展示图片展示，自我评价与教师评价相结合总结反馈“每人一句话”小结。五、教学过程1．情境导入播放《感受螺旋美》的图片和音乐，请同学在享受美的视觉同时感受双螺旋结构的美。引出课题“DNA分子的结构”。2．温故知新复习必修1中DNA的基本组成单位---脱氧核苷酸，复习组成核苷酸的三个部分（脱氧核糖、磷酸、含氮碱基）之间的连接，强调磷酸基团连在5’让学生回忆脱氧核苷酸的核苷酸种类，要求学生将碱基符合与名称对应回答。教师在黑板上放置两个脱氧核苷酸模型，然后让学生连接两个脱氧核苷酸，引出“磷酸二酯键”概念。3．回眸历史采用角色扮演来回眸历史，首先由三位同学扮演鲍林、威尔金斯、富兰克林介绍自己的研究成果，接着由两位同学扮演沃森、克里克，配合道具介绍发现DNA双螺旋结构模型的过程。第一幕：（鲍林、威尔金斯、富兰克林出场，介绍各自的成果）鲍林：我是鲍林，是一名化学家，我通过摆模型的方式发现了蛋白质的蛋白质α螺旋，1954年获得了诺贝尔奖，我为沃森和克里克发现DNA双螺旋结构奠定了。威尔金斯：我是威尔金斯，来自英国皇家学院，通过X射线衍射技术研究DNA结构，我发现DNA的分子直径比一条链要大，可能是由多条链构成的。富兰克林：我是富兰克林，来自英国皇家学院，是威尔金斯的助手，作为一个受过训练的结晶学家能够促进他的研究工作。1952年通过X射线图发现DNA是螺旋结构，而不是一条链构成，而且发现磷酸基团和五碳糖排列外侧。第二幕：（沃森、克里克出场，自我介绍）沃森：（拿着一条链的图片）我们先假定DNA是由一条链构成的。克里克：但威尔金斯告诉我们，DN分子的直径比一条链要大，DNA是由多条核苷酸链构成的。沃森：于是我们构建了三链结构模型（拿出三链结构模型）。克里克：这个三链结构内部未免太拥挤了，我们把模型给富兰克林看了，她很不屑，她说磷酸和糖不应该排在内侧，应该是在外侧。沃森、克里克：这个三链结构确实太拥挤了。沃森：呃，查哥夫曾经说过，腺嘌呤的量和胸腺嘧啶的量相等，鸟嘌呤的量总是和胞嘧啶的量始终相等，那会不是双链结构呢？于是我们构建了双链结构模型（拿出同配模型）。克里克：（看着模型）但是嘌呤和嘧啶的长短不一，有凹有凸，很不规则，不符合化学规律，这应该不是我们想要的结构。沃森：（叹气）哎，那我们又要重来了。克里克：（拿出脱氧核苷酸模型，摆弄起来）这样摆，他们之间不能形成氢键，不能连在一起。沃森：（一手拿胞嘧啶，一手拿鸟嘌呤脱氧核苷酸）噢，我想到了！如果把碱基旋转180℃，它们之间就可以形成氢键了，是不是很神奇？克里克：（兴奋地）我也来试试，旋转180℃就可以形成氢键了，如果把碱基对排列起来就是一个规则结构。这是不是就是我们想要的结构？沃森：于是我们构建了碱基互补配对模型。克里克：当我们把这个模型送给威尔金斯看时，他也非常赞同这个模型。沃森：富兰克林告诉我们DNA是一个螺旋结构，那我们在螺旋一下就变成了DNA双螺旋结构模型。克里克：那我们赶紧把它发布在《自然》杂志上。沃森：（兴奋地）好！4．DNA双螺旋结构的主要特点在学生角色扮演的基础上，教师通过课件回顾DNA双螺旋结构的发现过程：单链结构→三链结构→碱基同配模型→碱基互补配对模型-双螺旋结构模型，然后归纳DNA双螺旋结构的主要特点：（让学生记录关键词）（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；（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；（3）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，排列在内侧,并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，遵循碱基互补配对原则。根据碱基配对原则进行数学推导：因为A=T，G=C，所以A+G=T+C=50%，A+C=T+G=50%。若A占28%，则T、G、C各占多少？5．思考交流问题1：在发现DNA结构的过程中涉及哪些学科的知识与方法?（生物、物理、化学、数学等）问题2：通过DNA结构发现过程的学习，你有什么启发?（分别让几个学生回答：敢想敢做，团结合作，坚持不懈,博众所长……）6．模型构建（1）每个同学构建一种脱氧核苷酸每个同学利用老师课前所发放的卡片（磷酸、脱氧核糖、碱基）和胶带，构建一种脱氧核苷酸（2）每组构建一条脱氧核苷酸链每组同学的脱氧核苷酸前后连接，粘贴在一张长条形白纸上，形成一种脱氧核苷酸链，在黑板上展示。教师要求人数相同的相邻两组（如第一、二组），两链反向平行，碱基之间需要互补配对。（3）教师评价教师对各组构建的模型进行评价。7．DNA分子的特性（1）观察、比较让学生观察各组模型中的碱基排列顺序，问学生是否有相同的序列？学生回答：没有，据此得出DNA分子的特性之一“多样性”。问学生是否记住本组模型中的碱基序列？当各组模型混合在一起时，是否能辨认出各自的模型？各组模型中的特定碱基序列可以说明DNA分子具有“特异性”。问学生：单股绳与双股绳相比，哪个更稳定？双股绳再螺旋一下呢？由此推出DNA分子的“稳定性”。（2）联系实际螺旋形建筑应用了DNA分子的稳定性。举例：福建南安市翔云镇的两户人家为丢失的小牛，花4500元做了一次DNA鉴定。目前不少家庭所做的DNA亲子鉴定，法医所做的犯罪嫌疑人DNA鉴定等，都利用了DNA分子的特异性。8．学生自制模型展示教师将学生自制的模型排成照片，选择其中一部分在课堂上，让构建着介绍自己的创意、优点与不足，教师给予适当评价。通过模型展示与评价，激发学生的成就感，提升起到巩固与矫正作业。9．课堂总结选取一个小组，学生按轮坐方式“每人一句话”谈本节课的收获。六、教学反思本节课以多感官参与教学的思想来进行设计，从课堂导入、新知学习到课堂总结，希望通过一定的手段来调动学生多感官参与学习。首先新课导入环节，采用了视听导入方式。生动的图片，配上优美的音乐，学生很快集中了注意力。关于“DNA双螺旋结构的发现”，它在科学史上具有划时代的意义，因此进行科学史教育是本节课的一项重要任务，为了让学生沿着科学家的探索道路，了解科学研究方法，体验科学家的合作与献身精神，采用了角色扮演法。提前把沃森所撰写的《双螺旋——发现DNA结构的故事》节选了其中最重要的部分，发给学生阅读，一般来讲，学生不太愿意阅读枯燥的学习资料，但是带有情节的故事学生很愿意去看，要求学生阅读之后要对有关科学家的成就有所了解。然后让学生选5位代表分别扮演其中直接相关的5位科学家。用角色扮演来教学，一方面给台上学生提供动口、动手和肢体运动的机会，另一方面，让台下学生动眼观看同伴表演，既激发兴趣，又加深印象。课堂实践表明：通过这样的处理，学生对DNA发现过程有了清晰的认识，印象更深刻了，沃森的表演者就跟老师讲“我这辈子都不会忘记DNA结构了！”关于DNA双螺旋结构的主要特点，由于学生对DNA结构的发现过程有了清晰的认识，教师再用图片、动画归纳出DNA结构的主要特点，就显得很轻松自如，学生很容易理解这些特点。关于“制作DNA的双螺旋结构模型”，苏教版设置了“边做边学”栏目，这是给学生创设动脑、动手的好机会，采用了课上、课下两种方式。课下是让学生以个人或小组为单位预习后，再自选材料、自行设计制作DNA结构模型。课上是采用卡片建模的方式，期望通过“做中学”来加强体验，