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视频标签：DNA,分子的结构
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视频课题：高中生物人教版必修2遗传与进化第2节《DNA分子的结构》-湖南省优课
教学设计、课堂实录及教案：高中生物人教版必修2遗传与进化第2节DNA分子的结构-湖南省优课
DNA分子的结构”一节的教学设计
1 教材分析
本节是高中生物新课标人教版教材（必修2——遗传与进化）第三章《基因的本质》第2节的内容。教材内容包括三部分：DNA双螺旋结构模型的构建史、DNA分子结构的主要特点、学生制作DNA双螺旋结构模型的实验。从教材的编排来看，本节内容紧跟在《DNA是主要的遗传物质》一节之后，使学生在理解了DNA的功能后再去学习DNA分子的结构，符合学生的认知规律，使学生对DNA有更深入的理解和认识，同时为后面内容的学习做准备。DNA的结构特点是高中生物遗传学的重要知识，一方面，它为学生从分子水平上认识基因的本质奠定了基础；另一方面又为后面学习DNA的复制、基因的表达、生物的变异和进化进行了必要的知识铺垫。
由于本节内容中DNA分子的结构是立体的空间结构，比较抽象，学生学习起来会感到难以理解。若能结合多媒体课件、模型，则能较好地突破这一难点，起到良好的教学效果。
根据上述教材内容，结合着高一学生的认知结构及其心理特征，我制定了如下的三维教学目标，并确立了相应的教学重难点。 1．1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； ③ 情感态度和价值观方面
体验DNA双螺旋结构模型的构建历程，认同与人合作在科学研究中的重要性；感悟科学探索不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神 1．2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 1．3教学难点
DNA分子结构的主要特点
2 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。联系高一学生的学情分析：学生空间想象能力有限，对DNA分子的结构理解有一定难度。这对本节课的教学提出了新的挑战。不过通过必修1的学习，学生已经知道了DNA的化学组成；必修1的学习中学生曾动手制作过真核细胞三维模型。这些又为本节课的学习提供了知识和能力上的辅助。
基于上述新课标的教育理念和具体学情，在设计这节课时，我对教材进行了适当的处理。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。而是将科学家建模过程中最有启发性的几则事例以资料的形式呈现给学生。由学生联系所学、分析资料得出DNA的结构特点之后，我将带领学生按照“构建脱氧核苷酸、单链、平面双链、立体空间结构”的顺序，从而一步一步地构建出DNA双螺旋结构模型。重走
模型构建之路。这样使学生依据5则科学研究资料，逐步探究、分析得出DNA的结构特点，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。在教学中我采取了如下的教学法：模型构建法、合作学习法。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。”模型建构是科学家在自然科学研究中一种常用的方法。本节课通过学生构建模型的实验，不仅可让学生体验到这一科研方法，锻炼动手能力和空间想象能力，又可帮助学生加深对DNA结构的理解。在模型构建的过程中采取小组成员密切配合、共同探究的方式，让学生的沟通交流能力得以发展，培养了合作精神。
3 教学准备
DNA分子结构模型组件、DNA分子的结构多媒体课件
4 教学过程
这堂课总体的教学思路：通过图片导入，激发学生的学习兴趣。在回顾DNA的基本组成知识、分析科学家建模过程中的经典资料后，让学生总结归纳出DNA分子结构的主要特点。在此基础上，让学生动手构建模型，由小组代表展示成果，以直观形象的方式呈现DNA结构的主要特点。通过课堂小结帮助学生梳理知识，建立知识体系。最后配以适量习题及时巩固。 4．1图片导入
引入新课时，通过向学生展示北京中关村等世界各地的不同DNA雕塑，我向学生简要介绍科学家沃森、克里克于1953的研究成果，顺利设疑：DNA分子结构是怎样的？科学家又是如何发现它的呢？ 4．2分析资料 【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，其中碱基有４种，分别是 、 、 、 。”（空白处请学生回答）
学生活动1：请学生根据胞嘧啶脱氧核苷酸分子结构图画出4种脱氧核苷酸模式图。
在这个环节，通过让学生完成填空、画出脱氧核苷酸的模式图，使学生回忆起必修一所学的相关知识，掌握DNA的基本组成单位。
过渡：单个的脱氧核苷酸如何构成一个完整的DNA分子呢? 【资料2】“1951年11月，富兰克林通过数据计算发现，是一个脱氧核苷酸的脱氧核糖和另一脱氧核苷酸的磷酸之间发生连接。
学生活动2：请学生将刚刚所画的4个脱氧核苷酸连成一条长链。
在这个环节让学生仔细观摩教材，思考五碳糖中与磷酸发生联系的碳原子所在的位置，训练学生敏锐的观察力。在此基础上介绍磷酸二酯键。
【资料3】向学生展示科学家富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图谱。缺乏识图基础的学
及时巩固
课堂小结
总结特点
图片导入
分析资料
回顾所学
展示交流构建模型
3
生们观看后可能一头雾水，老师适时点拨：科学家并不能从衍射图谱中“看出”，而是根据这个图谱加之相关数学公式计算出DNA的结构。在此基础上得出结论：DNA是规则螺旋状的双链结构。此处的设计意图在于引导学生对抽象的图谱从数学角度进行大致分析，发现DNA结构的对称美。但限于学生的知识水平，最终的结论必须由教师点拨、提示才能得到。 【资料4】出示科学家沃森和克里克曾经提出的模型：在DNA双螺旋结构中，磷酸—脱氧核糖位于外部构成基本支架，碱基对位于内部，由相同的碱基配对。呈现4种碱基的分子结构示意图，让学生思考该模型是否合理，并说明理由。如果学生的思考不太顺利，可以通过旋转楼梯的比喻进行提示，引导学生思考该模型的结构不具有稳定性，违背了化学规律，因而不合理。
过渡： 那么，螺旋内部的碱基究竟是如何配对的呢？
【资料5】向学生展示查哥夫等人通过研究不同来源生物的DNA的碱基组成，得出的数据：
不同来源DNA四种碱基的摩尔比例关系
来源 碱基的相对含量 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 母鸡 28.8 20.5 21.5 29.2 蚕 28.6 22.5 21.9 27.2 酵母
31.3
18.7 17.1 32.9 结核分枝杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 小麦（胚） 27.3 22.7 22.8 27.1 扁豆 29.7 20.6 20.1 29.6 细菌病毒
21.3
28.6
27.2
22.9
引导学生对表格数据进行分析，从而得出：在不同生物来源的DNA中，A的数量大致等于T，G大致等于C，再推测碱基配对时可能是A对T，G对C。
分析到这里，学生们对DNA的结构已经有了大致的印象，但还有一个问题：DNA的双链在排列方向上是一致的还是相反的呢？针对这个问题，笔者设计了一个小游戏来引导学生进行探究。 4.3角色扮演游戏
游戏设置分三步：
第一步：扮演脱氧核苷酸。为学生提供硬纸板做成的碱基手环，请他们对照黑板上的结构示意图思考如何摆出姿势。（左手握拳代表磷酸基团，右手戴上碱基手环平伸代表碱基，躯干部分则代表了五碳糖）
第二步：扮演单链。请5个同学分别扮演5个脱氧核苷酸，让他们思考如何相互连接形成一条长链。（后面的同学把握拳的左手搭在前面同学的肩膀上）
第三步：扮演双链。另外请5名同学，为他们提供碱基手环，让其摆出同样的单链造型。此时学生们会发现同向平行的两条单链无法顺利配对。学生们经过实践就会发现：一组同学不动，另一组组同学只要转身就能与完成配对。这个角色扮演更直观地反映了两条链反向平行的关系，学生印象会更深刻，效果更好。
4.4学生通过讨论，自主归纳得出DNA分子结构的主要特点。这也是学生构建DNA结构模型的理论基础。
4
4.5模型构建
整个构建过程分为四个环节，让学生依次从DNA的基本单位、DNA单链、DNA的平面结构和DNA的立体结构进行模型构建。 环节一：组装脱氧核苷酸模型。 环节二：构建单链。 环节三:组合两条单链。
环节四：构建DNA立体模型。
请小组代表带着本组的平面结构上台展示成果，交流经验。
4.6课外模型构建：出示以往学生们用硬纸板、订书针、橡皮泥等构建的模型，鼓励学生在课外利用废旧材料构建自己的独特模型。 4.7课堂小结+精选习题及时巩固
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
