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

5/9DNA分子的结构教材分析本节属于高中生物2遗传与变异第三章第二节，内容的编排顺序是：先以资料形式介绍DNA双螺旋结构模型构建的过程，之后总结DNA分子结构的主要特点，最后动手制作模型，这样设计能加深学生对DNA分子结构特点的认识和理解。其中介绍DNA双螺旋结构模型的构建过程采取讲故事的形式，这段科学发现史中包含了丰富的科学方法，学生除了可以体验构建模型的研究方法外，还可以领悟到多学科知识综合应用的妙处；让学生在构建模型中体验科学研究的方法，进而渗透科学思想和科学精神方面的教育。本节中介绍的碱基互补配对原则是DNA复制、转录、翻译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、物种稳定性的物质基础。因此该内容起了承上启下的作用，在整个高中生物分子生物学部分非常重要。学情分析学生已经学习了“生物1：分子与细胞”的《遗传信息的携带者——核酸》这节内容，获得了DNA的基本单位是4种脱氧核苷酸，以及DNA是由2条脱氧核苷酸链构成等知识，这些基础知识是构建DNA结构模型的认知基础。学生对于脱氧核苷酸的组成、脱氧核苷酸链的形成方式、2条链在空间上排布如何、结构如何就需要通过本节课的学习来获得。但本节涉及的DNA分子的结构较抽象，缺乏相应的感性认识，而且由于学生与此有关的化学知识较薄弱，这就造成了一定的学习难度，所以本节课采用创设情境→设疑（激发思考）→讨论（思考）回答→再创设情境→再思考→再讨论→……→成功构建正确的模型”这一思路组织教学，设计了5个探究，9则资料，8个思考，在这个过程中让每一个学生都亲身经历“模型构建”的过程，由简单到复杂，化抽象为具体，然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，同时体会这一过程所蕴含的科学方法和科学思想，达到在模型构建的活动中悄无声息的获得新知、培养能力，提高素养这一目标。教学目标知识目标1．概述DNA分子结构的主要特点。2．阐明DNA分子结构的三大特性能力目标1．学会分析科学史，从科学史中获取主干信息，归纳总结出要点；2．通过制作DNA分子双螺旋结构模型，学生可以提高自身的观察力、动手能力和小组合作能力。情感态度与价值观1．认同模型构建在生物科学研究中有重要作用。2．体会不同学科的交叉与渗透以及合作在科学研究中的重要性。3．合作构建DNA双螺旋结构模型。4.初步形成遗传物质的结构与功能相统一的观点教学重点1．DNA分子结构的主要特点。2．制作DNA分子双螺旋结构模型。教学难点DNA分子双螺旋结构模型的建构和DNA分子结构的特点。教学准备多媒体课件；学生提前预习本节内容。教法和学法1．教师的启发引导式教学、构建模型教学。2．学生自主学习法、合作学习法。课时安排1课时。设计思路及流程本节依照新课程的教学理念来设计，即在面向全体学生的基础上，重视探究性学习和知识的获得过程，培养学生的动手能力，同时注重培养学生科学的思维、方法等科学素养。基于新课程的这些理念，在教学过程中充分发挥学生的主动性，采用创设情境→设疑（激发思考）→讨论（思考）回答→再创设情境→再思考→再讨论→……→成功构建正确的模型”这一思路组织教学，设计了5个探究，9则资料，8个思考，在这个过程中让每一个学生都亲身经历“模型构建”的过程，由简单到复杂，化抽象为具体，然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，同时体会这一过程所蕴含的科学方法和科学思想，达到在模型构建的活动中悄无声息的获得新知、培养能力，提高素养这一目标。创设情境，设疑。（提出问题）DNA分子的结构是什么样的呢？创设情境，设疑。（提出问题）DNA分子的结构是什么样的呢？投影相关DNA研究的信息资料。（分析问题）巩固，课堂检测，课后模型制作总结归纳DNA分子的特性总结归纳DNA分子结构特点（解决问题）Jieju构建核苷酸模型构建一条核苷酸链模型构建二条核苷酸链模型构建DNA空间结构模型教学过程教学程序教师的组织和引导学生活动设计意图创设情境，导入新课。上一讲，我们介绍到DNA，知道了DNA是主要的遗传物质，是要储存遗传信息的，到底是怎样的结构能让DNA储存遗传信息呢，让它担此重任呢。当时的科学家跟同学们一样，也很困惑，也想发现。就让我们一起走进这一节，看一下DNA分子的结构究竟如何?又是如何被发现的呢？【过渡】任何的重大的发现都有一定的基础，那DNA分子也是一步一步被人们所认识的，我们先来看一下20世纪初，科学家对DNA了解多少呢？学生充满探索的欲望，急于了解DNA分子的结构。激发学生对DNA双螺旋结构的探究热情，为后面模型构建做铺垫构建脱氧核苷酸模型资料1：20世纪初，科学家已经认识到DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接成的长链，这四种脱氧核苷酸分别含有A，T，C，G四种碱基。问题1：DNA的基本组成单位是什么？【学生思考，小组讨论交流并回答】：回答1：脱氧核苷酸培养、阅读能力、获取信息的能力、小组合作的能力构建一条脱氧核苷酸

链模型

资料2：化学分析结果：一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二酯键，由磷酸二酯键将脱氧核苷酸连接成链。问题2：4种脱氧核苷酸是如何连接成长链呢？【过渡】后来的科学家就在这样的基础上建立了DNA模型。那么，他们是如何确定DNA到底是单链、双链、三链等螺旋的呢？【投影】就是沃森和克里克，进入角色模拟，如果大家是他们，靠着这些认识基础，在DNA模型建立中，一个关键的问题是什么呢？【过渡】那么沃森和克里克又是如何解决这个问题的呢？【学生思考，小组讨论交流并回答】：回答2：磷酸二酯键【学生通过教师给出的信息、引导】最终确认：脱氧核苷酸之间是通过“磷酸—脱氧核糖”相连：如下图。【学生思考，小组讨论交流并回答】：DNA是几条链构成的?培养学生的分析能力和逻辑推理能力构建二条脱氧核苷酸

链模型

【投影】资料3：威尔金斯通过X衍射，发现DNA分子的直径比单独一条多核苷酸链的直径要大提问：你能得到什么启示？【投影】资料4：三链结构DNA中水的含量与实际测得DNA的水含量不吻合，当时一位名声很大的人物，美国化学家鲍林（Pauling)已在这里走入死胡同提问：这又给你什么启示？【过渡】至此，我们有理由相信，DNA很可能是双链，但是怎么能让我们更确信呢？那么，双螺旋到底是怎样的呢？【投影】资料5：1951年，富兰克林获得了DNA的X射线衍射图像,指出了DNA是双螺旋结构的合理性，确定了螺旋的螺距和直径【过渡】那么，双螺旋到底是怎样的呢？【投影】资料6：碱基疏水，磷酸和脱氧核糖亲水，DNA分子外侧是水思考一：碱基在外侧还是磷酸和脱氧核糖在外侧?【投影】资料7：嘌呤碱基A和G是双环化合物，而嘧啶碱基T和C是单环化合物思考二：碱基是如何配对的？是所以的吗？【过渡】那么，究竟是A对T还是对C呢？【投影】资料8：1952年，查戈夫测定了部分生物的DNA的分子组成，获得了四种碱基含量的数据。提问：这能给大家什么启发？【投影】资料9：1948年，古伦德提出碱基间以氢键相连。思考:DNA分子的两条链独立吗？配对的含氮碱基之间靠什么连接？【过渡】还需要解决最后一个问题【投影】：DNA分子的两条链方向如何？引导学生进行模拟双链【学生思考，小组讨论交流并回答】：DNA不是单链

【学生思考，小组讨论交流并回答】：DNA不是三链【学生思考，小组讨论交流并回答】：碱基在内测，磷酸和五碳糖在外侧【学生动手在本子上画画，小组讨论交流并回答】：不是随意的，如果嘌呤对嘌呤，DNA分子直径就会很大，嘧啶对嘧啶直径会很小，应该是嘌呤对嘧啶【学生思考，小组讨论交流并回答】：嘌呤类碱基与嘧啶类碱基配对符合直径不变的特点。相同的碱基进行配对又不符合化学规律，只能A与T配对，G与C配对。【学生通过亲身体验，明白】：只有反向平行才能办证碱基配对，形成氢键体会科学家当时的知识环境，感受科学家的思维方式，培养学生的科学思维能力。通过动手模拟碱基配对，强化对碱基互补配对的感性到理性的认识构建DNA分子双螺旋模型总结归纳DNA分子结构特点【投影】资料5：1953年，沃森和克里克建立了DNA的双螺旋结构模型，发表了论文《核酸的分子结构》，标志着分子生物学的诞生。1962年，他们和威尔金斯共同荣获诺贝尔生理学或医学奖。问题：请结合课本49页内容和双螺旋结构模型进一步完善归纳出DNA双螺旋结构的特点。【小组交流讨论】回答13：（1）DNA是由两条链组成的，具有稳定的双螺旋结构。（2）DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替排列而成，排列在DNA分子的外侧。（3）DNA内部是以碱基互补配对原则形成的碱基对。训练学生归纳能力、总结能力。总结归纳DNA分子特性从生活实际出发，从功能体现结构出发，引导学生归纳出三大特性加深巩固对DNA分子结的认知，由感性认识上升到理性认识，培养学生的语言表达能力。巩固练习参见ppt课后模型建构请同学们利用提供的模具，课下分小组制作DNA双螺旋结构分子，体验建模的过程。培养学生动手能力，加强对DNA分子结构的认识归纳总结收束本节DNA分子结构模型的构建DNA分子结构特点DNA分子结构特性【板书设计】第2节DNA分子的结构DNA结构模型的构建：脱氧核苷酸单链双链双螺旋学生已经学习了“生物1：分子与细胞”的《遗传信息的携带者——核酸》这节内容，获得了DNA的基本单位是4种脱氧核苷酸，以及DNA是由2条脱氧核苷酸链构成等知识，这些基础知识是构建DNA结构模型的认知基础。学生对于脱氧核苷酸的组成、脱氧核苷酸链的形成方式、2条链在空间上排布如何、结构如何就需要通过本节课的学习来获得。但本节涉及的DNA分子的结构较抽象，缺乏相应的感性认识，而且由于学生与此有关的化学知识较薄弱，这就造成了一定的学习难度，所以本节课采用创设情境→设疑（激发思考）→讨论（思考）回答→再创设情境→再思考→再讨论→……→成功构建正确的模型”这一思路组织教学，设计了5个探究，9则资料，8个思考，在这个过程中让每一个学生都亲身经历“模型构建”的过程，由简单到复杂，化抽象为具体，然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，同时体会这一过程所蕴含的科学方法和科学思想，达到在模型构建的活动中悄无声息的获得新知、培养能力，提高素养这一目标。本节内容在结构体系上体现了人们对科学观念的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。在教学中，通过发挥教师的引导作用，优化课堂结构，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。课堂氛围活跃活跃，能充分体现学生的主体性，5个探究，符合人的认知逻辑，由浅入深，9则资料，对科学史重新组织，更能被学生接受并理解，8个思考，也充分调动了学生的思维，锻炼了学生的语言，1个反向平行模拟，更是激发学生参与热情，总之，本堂课，学生参与度高，学生积极性强，学生知识与能力都能得到提升。本节属于高中生物2遗传与变异第三章第二节，内容的编排顺序是：先以资料形式介绍DNA双螺旋结构模型构建的过程，之后总结DNA分子结构的主要特点，最后动手制作模型，这样设计能加深学生对DNA分子结构特点的认识和理解。其中介绍DNA双螺旋结构模型的构建过程采取讲故事的形式，这段科学发现史中包含了丰富的科学方法，学生除了可以体验构建模型的研究方法外，还可以领悟到多学科知识综合应用的妙处；让学生在构建模型中体验科学研究的方法，进而渗透科学思想和科学精神方面的教育。本节中介绍的碱基互补配对原则是DNA复制、转录、翻译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、物种稳定性的物质基础。因此该内容起了承上启下的作用，在整个高中生物分子生物学部分非常重要。1．下列哪一组物质是DNA的组成成分（）A．核糖、嘧啶、嘌呤、磷酸B．脱氧核糖、磷酸、碱基C．核糖、碱基、磷酸D．脱氧核糖、核酸、磷酸2．四种脱氧核苷酸的不同取决于（）A．五碳糖的种类B．含氮碱基的种类C．磷酸分子的多少D．碱基对的排列顺序3．能够组成脱氧核苷酸的三个小分子物质的连接方式是（）A．脱氧核糖-腺嘌呤-磷酸B．尿嘧啶-脱氧核糖-磷酸C．磷酸-脱氧核糖-胞嘧啶D．鸟嘌呤-磷酸-脱氧核糖4．在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中，相邻的碱基A与T之间的连接结构是（）A．氢键B．—磷酸—脱氧核糖—磷酸C．肽键D．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖5．根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子正确的是（）A．（A+C）/（G+T）=1B．（A+G）/（G+C）=1C．（A+T）/（G+C）=1D．（A+C）/（G+C）=16．沃森与克里克综合当时多位科学家的发现才确立了DNA双螺旋模型，两人的默契配合成为科学合作研究的典范，请根据课本故事介绍回答下列问题：

（1）DNA组成单位____________________，含_________种碱基为__________________。（2）美国科学家威尔金斯和富兰克林提供_________，推算出DNA分子呈_______结构

（3）美国生物学家鲍林揭示生物大分子结构的方法，即按X射线衍射图谱分析的实验数据建立________________的方法。

（4）奥地利生物化学家查哥夫指出碱基配对原则即______________________________。

（5）沃森和克里克借鉴各科学家们的发现，从最初模型中_______在外侧，__________在内侧，相同碱基配对，到最终_________________在外侧，构成基本骨架，_______在内侧的A-T、G-C互补配对的DNA双螺旋模型，并于1962与威尔金斯三人获得诺贝尔奖。答案：1-5BBCDA6．（1）脱氧核苷酸4ATGC（2）DNA的X射线衍射图谱螺旋（3）模型（4）A与TG与C（5）碱基磷酸、脱氧核糖磷酸、脱氧核糖交替排列碱基对这节课，我自己觉得5个探究，9则资料，8个思考，设计合理，符合学生认知，但在实施层面，还是出现许多问题，当然这也和本人作为新手教师，教学经验还有不足有很大关系。首先，在这样一堂几乎以学生自主探究为主的课堂之中，学生基础知识的掌握是他们进行问题探究的基本条件，所以我多方面搜集资料，经过自己的重新组织，呈现资料。虽然在课堂学生发言的情况来看，部分学生的基础知识是足以支撑他们进行更深层次的交流的，但那些基础知识掌握的并不是的很牢固的同学，在这样一堂课上是不是就无法积极的参与到讨论探究里面？再有就是科学史实的重新组织，在能让学生重走一遍DNA发现历程的基础上，也应当更多地