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視頻標簽：DNA,分子的結構
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：高中生物人教版必修2遺傳與進化第2節《DNA分子的結構》-湖南省優課
教學設計、課堂實錄及教案：高中生物人教版必修2遺傳與進化第2節DNA分子的結構-湖南省優課
DNA分子的結構”一節的教學設計
1 教材分析
本節是高中生物新課標人教版教材（必修2——遺傳與進化）第三章《基因的本質》第2節的內容。教材內容包括三部分：DNA雙螺旋結構模型的構建史、DNA分子結構的主要特點、學生制作DNA雙螺旋結構模型的實驗。從教材的編排來看，本節內容緊跟在《DNA是主要的遺傳物質》一節之后，使學生在理解了DNA的功能后再去學習DNA分子的結構，符合學生的認知規律，使學生對DNA有更深入的理解和認識，同時為后面內容的學習做準備。DNA的結構特點是高中生物遺傳學的重要知識，一方面，它為學生從分子水平上認識基因的本質奠定了基礎；另一方面又為后面學習DNA的復制、基因的表達、生物的變異和進化進行了必要的知識鋪墊。
由于本節內容中DNA分子的結構是立體的空間結構，比較抽象，學生學習起來會感到難以理解。若能結合多媒體課件、模型，則能較好地突破這一難點，起到良好的教學效果。
根據上述教材內容，結合著高一學生的認知結構及其心理特征，我制定了如下的三維教學目標，并確立了相應的教學重難點。 1．1教學目標 ① 知識方面
概述DNA分子結構的主要特點 ② 能力方面
制作DNA雙螺旋結構模型； ③ 情感態度和價值觀方面
體驗DNA雙螺旋結構模型的構建歷程，認同與人合作在科學研究中的重要性；感悟科學探索不是一帆風順的，需要鍥而不舍的精神 1．2教學重點
① DNA分子結構的主要特點 ② 制作DNA雙螺旋結構模型 1．3教學難點
DNA分子結構的主要特點
2 教學設計思路
新課標理念下的高中生物教學要在“面向全體學生”的基礎上“提高學生的生物科學素養”，采取多種教學形式，重視“探究性學習”，“注重與現實生活的聯系”，使學生達成知識、能力、情感態度與價值觀的協調一致。聯系高一學生的學情分析：學生空間想象能力有限，對DNA分子的結構理解有一定難度。這對本節課的教學提出了新的挑戰。不過通過必修1的學習，學生已經知道了DNA的化學組成；必修1的學習中學生曾動手制作過真核細胞三維模型。這些又為本節課的學習提供了知識和能力上的輔助。
基于上述新課標的教育理念和具體學情，在設計這節課時，我對教材進行了適當的處理。我并沒有按照教材中的順序：先介紹沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構的研究歷程，再概述DNA分子結構的特點，最后讓學生動手嘗試建構DNA雙螺旋結構，加深對DNA分子結構特點的理解。而是將科學家建模過程中最有啟發性的幾則事例以資料的形式呈現給學生。由學生聯系所學、分析資料得出DNA的結構特點之后，我將帶領學生按照“構建脫氧核苷酸、單鏈、平面雙鏈、立體空間結構”的順序，從而一步一步地構建出DNA雙螺旋結構模型。重走
模型構建之路。這樣使學生依據5則科學研究資料，逐步探究、分析得出DNA的結構特點，學生就會自然地了解DNA雙螺旋結構的基本內容，同時還體驗了科學家的研究歷程，能夠學習到科學家善于捕獲分析信息和嚴謹的思維品質及持之以恒的科研精神。在教學中我采取了如下的教學法：模型構建法、合作學習法。美國教育學家克萊恩曾經說過：“最佳的學習方法是先做后辨認，或是一邊做一邊辨認。”模型建構是科學家在自然科學研究中一種常用的方法。本節課通過學生構建模型的實驗，不僅可讓學生體驗到這一科研方法，鍛煉動手能力和空間想象能力，又可幫助學生加深對DNA結構的理解。在模型構建的過程中采取小組成員密切配合、共同探究的方式，讓學生的溝通交流能力得以發展，培養了合作精神。
3 教學準備
DNA分子結構模型組件、DNA分子的結構多媒體課件
4 教學過程
這堂課總體的教學思路：通過圖片導入，激發學生的學習興趣。在回顧DNA的基本組成知識、分析科學家建模過程中的經典資料后，讓學生總結歸納出DNA分子結構的主要特點。在此基礎上，讓學生動手構建模型，由小組代表展示成果，以直觀形象的方式呈現DNA結構的主要特點。通過課堂小結幫助學生梳理知識，建立知識體系。最后配以適量習題及時鞏固。 4．1圖片導入
引入新課時，通過向學生展示北京中關村等世界各地的不同DNA雕塑，我向學生簡要介紹科學家沃森、克里克于1953的研究成果，順利設疑：DNA分子結構是怎樣的？科學家又是如何發現它的呢？ 4．2分析資料 【資料1】“20世紀30年代，科學家認識到：組成DNA分子的單位是 ，且每個脫氧核苷酸是由 、 、 構成的，其中堿基有４種，分別是 、 、 、 。”（空白處請學生回答）
學生活動1：請學生根據胞嘧啶脫氧核苷酸分子結構圖畫出4種脫氧核苷酸模式圖。
在這個環節，通過讓學生完成填空、畫出脫氧核苷酸的模式圖，使學生回憶起必修一所學的相關知識，掌握DNA的基本組成單位。
過渡：單個的脫氧核苷酸如何構成一個完整的DNA分子呢? 【資料2】“1951年11月，富蘭克林通過數據計算發現，是一個脫氧核苷酸的脫氧核糖和另一脫氧核苷酸的磷酸之間發生連接。
學生活動2：請學生將剛剛所畫的4個脫氧核苷酸連成一條長鏈。
在這個環節讓學生仔細觀摩教材，思考五碳糖中與磷酸發生聯系的碳原子所在的位置，訓練學生敏銳的觀察力。在此基礎上介紹磷酸二酯鍵。
【資料3】向學生展示科學家富蘭克林拍攝的DNA的X射線衍射圖譜。缺乏識圖基礎的學
及時鞏固
課堂小結
總結特點
圖片導入
分析資料
回顧所學
展示交流構建模型
3
生們觀看后可能一頭霧水，老師適時點撥：科學家并不能從衍射圖譜中“看出”，而是根據這個圖譜加之相關數學公式計算出DNA的結構。在此基礎上得出結論：DNA是規則螺旋狀的雙鏈結構。此處的設計意圖在于引導學生對抽象的圖譜從數學角度進行大致分析，發現DNA結構的對稱美。但限于學生的知識水平，最終的結論必須由教師點撥、提示才能得到。 【資料4】出示科學家沃森和克里克曾經提出的模型：在DNA雙螺旋結構中，磷酸—脫氧核糖位于外部構成基本支架，堿基對位于內部，由相同的堿基配對。呈現4種堿基的分子結構示意圖，讓學生思考該模型是否合理，并說明理由。如果學生的思考不太順利，可以通過旋轉樓梯的比喻進行提示，引導學生思考該模型的結構不具有穩定性，違背了化學規律，因而不合理。
過渡： 那么，螺旋內部的堿基究竟是如何配對的呢？
【資料5】向學生展示查哥夫等人通過研究不同來源生物的DNA的堿基組成，得出的數據：
不同來源DNA四種堿基的摩爾比例關系
來源 堿基的相對含量 A G
C
T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛（脾）
27.9
22.7 22.1 27.3 大鼠（骨髓） 28.6 21.4 21.5 28.4 母雞 28.8 20.5 21.5 29.2 蠶 28.6 22.5 21.9 27.2 酵母
31.3
18.7 17.1 32.9 結核分枝桿菌 15.1 34.9 35.4 14.6 小麥（胚） 27.3 22.7 22.8 27.1 扁豆 29.7 20.6 20.1 29.6 細菌病毒
21.3
28.6
27.2
22.9
引導學生對表格數據進行分析，從而得出：在不同生物來源的DNA中，A的數量大致等于T，G大致等于C，再推測堿基配對時可能是A對T，G對C。
分析到這里，學生們對DNA的結構已經有了大致的印象，但還有一個問題：DNA的雙鏈在排列方向上是一致的還是相反的呢？針對這個問題，筆者設計了一個小游戲來引導學生進行探究。 4.3角色扮演游戲
游戲設置分三步：
第一步：扮演脫氧核苷酸。為學生提供硬紙板做成的堿基手環，請他們對照黑板上的結構示意圖思考如何擺出姿勢。（左手握拳代表磷酸基團，右手戴上堿基手環平伸代表堿基，軀干部分則代表了五碳糖）
第二步：扮演單鏈。請5個同學分別扮演5個脫氧核苷酸，讓他們思考如何相互連接形成一條長鏈。（后面的同學把握拳的左手搭在前面同學的肩膀上）
第三步：扮演雙鏈。另外請5名同學，為他們提供堿基手環，讓其擺出同樣的單鏈造型。此時學生們會發現同向平行的兩條單鏈無法順利配對。學生們經過實踐就會發現：一組同學不動，另一組組同學只要轉身就能與完成配對。這個角色扮演更直觀地反映了兩條鏈反向平行的關系，學生印象會更深刻，效果更好。
4.4學生通過討論，自主歸納得出DNA分子結構的主要特點。這也是學生構建DNA結構模型的理論基礎。
4
4.5模型構建
整個構建過程分為四個環節，讓學生依次從DNA的基本單位、DNA單鏈、DNA的平面結構和DNA的立體結構進行模型構建。 環節一：組裝脫氧核苷酸模型。 環節二：構建單鏈。 環節三:組合兩條單鏈。
環節四：構建DNA立體模型。
請小組代表帶著本組的平面結構上臺展示成果，交流經驗。
4.6課外模型構建：出示以往學生們用硬紙板、訂書針、橡皮泥等構建的模型，鼓勵學生在課外利用廢舊材料構建自己的獨特模型。 4.7課堂小結+精選習題及時鞏固
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
