DNA分子的结构教案

“DNA分子的结构”的教案
一、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
二、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
三、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
六、教学设计思路
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
（一）创设情境，导入新课
教师展示沃森和克里克的图片，提出问题：同学们，你们知道这两位科学家吗？
他们就是因研究DNA而获得诺贝尔奖的沃森和克里克。今天就让我们一起来重温他们的研究过程，构建DNA模型并探究DNA分子的结构。
（二）模型建构，探究新知
1．模型建构
教师展示【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由 、 、 构成的。（空白处请同学们回忆已学知识回答）
提出问题：依据这则资料，你能试着构建出脱氧核苷酸的结构模型吗？请同学们从模型盒中拿出一个白色小球（代表磷酸）、一个蓝色的小球（代表脱氧核糖）、一个带凹凸的圆柱（代表碱基）、一个粗棒和一个细棒（代表化学键），试着构建一个脱氧核苷酸模型。构建好一个的同学，请用同样的方法多构建几个。
【模型建构1】：脱氧核苷酸
请一位同学到黑板上画出你所构建的脱氧核苷酸模型的示意图，教师纠正。
教师展示【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？请同学们两人一组，利用刚才完成的脱氧核苷酸模型，试着构建脱氧核苷酸链。
【模型建构2】:脱氧核苷酸链
学生代表展示成果，教师点评，课件展示正确的连接方法。
教师展示【资料3】：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量这一碱基之间的数量关系。
提出问题：分析刚才所建构的模型是否符合这一科学事实，讨论应构建怎样的模型才能在任何情况下都符合这样的科学事实？
学生边讨论边动手构建
【模型建构3】:DNA双链
请一位学生展示并说明如此构建的原因，教师点评。
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。DNA原型是怎样的呢？
教师展示【资料4】：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：科学家从图谱中推算出DNA应呈螺旋结构，你们的模型符合吗？应如何修改体现DNA的双螺旋结构呢？（在平面双链的基础上旋转即可）
【模型建构4】:DNA双螺旋结构
教师请完成得好的同学展示他们的模型，给予肯定和鼓励。让学生体会成功的快乐，激发学生自主探究的主动性，增强成功信心。教师随后展示现成的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。
2．模型分析
分析1：请同学们观察DNA分子结构模型，讨论以下问题：（投影显示下列问题）
（1）DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？
（2）两条链之间碱基的连接有什么规律？
（3）构成DNA的两条链有怎样的关系？
学生分析模型，得出答案并说明如何从模型中得出答案的。
学生回答，教师点评、补充。
问题（1）中很容易出现一个错误，从模型中同学们很容易认为排列在外侧的是磷酸，教师应给予引导：磷酸是和磷酸直接相连的吗？学生观察后就会得出：磷酸和脱氧核糖相连。从而得出正确答案。
问题（3）中反向这个关系学生不容易得出，教师可以让学生通过角色扮演来寻找答案：请两列同学起立摆出左手握拳，右手平伸的姿势（左手握拳代表磷酸，右手代表碱基，躯干代表脱氧核糖），一个人可以代表一个脱氧核苷酸，一列同学就一条脱氧核苷酸链，请一列同学不动，另一列同学与之进行碱基配对（这列同学只能转身完成配对）。这个角色扮演更直观地反映了两条链反向的关系，学生印象会更深刻，效果更好。
通过上述分析，学生不难归纳出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。
分析2：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）教师总结补充。
请四位同学将各自组的碱基对排列顺序写在黑板上，其他组同学写在纸上。学生通过观察会发现碱基对排列顺序确实不同。
接着让学生先比较各组的第一个碱基对，试分析第一个碱基对的可能情况。
进一步提出问题：第二个碱基对呢？若这两个碱基对连起来呢，共有几种排列方式呢？
从而让学生根据上述问题，探究碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。
引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪儿?
教师总结：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。
（三）课堂小结
与学生共同回忆我们的探索之路，谈谈探究发现的体会并回顾本课知识，完成拓展训练。
（四）作业布置
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）。
八、板书设计
DNA分子的结构
一、模型建构
二、模型分析
1．DNA分子的结构特点
2．DNA的多样性
九、教学反思
1．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．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。
3．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。
4．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。