高一生物DNA分子的结构教学设计中学教育高考_中学教育-高中教育.pdf

学习必备 欢迎下载 第三章 基因的本质 第二节 DNA 分子的结构 第 1 课时 DNA 分子的结构教学设计 龚世胜 高一生物组【教学分析】本节是由 DNA 双螺旋结构模型的构建、DNA 分子的结构以及制作 DNA 双螺旋结构模型三部分内容构成。本节教材的特点是：没有直接讲述 DNA 分子的结构特点，而是在讲述 DNA 之前，采取讲故事的形式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，逐步呈现 DNA 双螺旋结构模型的要点。通过阅读这则故事，学生不仅能自然地了解 DNA 双螺旋结构模型的基本内容，还能得到多方面的启示：在众多有造诣的科学家中，两个年轻学者之所以脱颖而出并非偶然，首先对问题的兴趣是科学探索的开端；多学科知识的背景是科学发现的前提；科学的思维方法，锲而不舍的精神，以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质，是科学发现的关键。在引导学生了解 DNA 双螺旋结构模型构建历程的基础上，本节又以简洁的语言，图文并茂地概述了 DNA 分子的结构特点，最后通过让学生动手尝试建构 DNA双螺旋结构模型，加深对 DNA 分子结构特点的理解。【设计理念】以新课标理念的要求“面向全体学生”“提高学生的生物科学素养”，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”。为指导，在设计中的思考是：DNA的双螺旋结构模型已成为分子生物学的象征，甚至成为高科技的象征。其独特结构模型在日常生活中也能见到：从课本的封面看到中关村街头的雕塑；以及街头的路灯，有特色的建筑设计等。这些形象地告诉我们 10 年前鲜为人知的 DNA，如今几乎到了家喻户晓的程度。这就是社会实际的切入点。由于在生物第一册第二章第三节“遗传信息的携带者核酸”中，学生已经学习了 DNA 的结构单位、组成成分、名称，并看到了脱氧核苷酸链。由以上分析可知学生对 DNA 已经有了初步的了解，这样就为学生学好 DNA 的双螺旋结构打下了基础。本节课通过设计不同层次的问题，尝试让学生亲历思考与探究的过程，培养学生的科学探究精神与方法，以及解决实际问题的能力。【教学目标】知识目标：1.总结科学家沃森和克里克对 DNA 的探索历程。2.说出 DNA 结构的主要特征，默写出 DNA 的平面结构图。能力目标：学生对 DNA 的立体结构、平面结构观察能力和画图能力。情感目标：1 认同与人合作在科学研究中的重要性。2 学习科学的思维方法、科学家锲而不舍的精神和善于利用前人的果。【重点难点】教学重点：1.DNA分子结构的主要特点 学习必备 欢迎下载 2.制作 DNA 分子双螺旋结构模型。教学难点：DNA 分子结构的主要特点。教学重难点的处理：DNA 分子结构的主要特点及碱基互补配对原则是本节课的教学重点。突出重点的方法拟采用：设计问题串的形式：如“DNA 是双螺旋还是三螺旋？”“碱基排列在螺旋内侧还是外侧？”“碱基对如何连接起来？”，进行不断地质疑和解疑；在“制作 DNA 分子双螺旋结构模型”的活动中，通过讨论和交流，建构以“基本单位脱氧核苷酸长链平面脱氧核苷酸双链立体双螺旋结构”的知识链，完成对 DNA 分子双螺旋结构的初步认识。如何有效地组织开展模型建构的活动是本节课的教学难点。突破该难点的方法拟采用课件动态的分步演示、教师恰当的示范、启发和引导、并注意直观教具（DNA分子双螺旋结构模型）的使用，帮助学生顺利完成该活动的基本内容。本节内容中的“碱基互补配对原则的应用”是另一个教学难点，也是高考中的重要知识考点，可考虑安排在下一节课种，以习题的变式求解和讨论逐步解决。【教学方法】DNA 分子是抽象的立体空间结构，学生的认知水平和空间想象能力相对较弱，但对新知识有较强的的探究欲和学习兴趣，因此教师要着力扮演好组织者、引导者和参与者的角色，适时地、不断地启迪、指导和帮助学生；在“制作 DNA双螺旋结构”模型构建的活动中，和学生一起去体验“发现”的乐趣；学会将模型建构过程中获得的信息进行汇总，通过讨论和交流，初步得出结论；养成在学习活动中友好合作，资源共享的科学探究习惯。在教学过程中，高度重视师生互动、生生互动。在“DNA 分子双螺旋结构模型建立过程”的科学史料的阅读和理解中，以严密的逻辑推理步步追踪、层层深入，不断地引发学生去积极思考、主动参与“DNA 分子结构”的学习过程。【教学方案】学习内容通过重新组合，可设计成两大活动板块。1 以新课程教学理念为指导，充分利用课程资源，引导学生以 DNA 分子结构的探索史为主线，将“制作 DNA 分子的结构模型”的活动有机地穿插其中。在构建模型的探究活动中，引导学生学会合作学习、积极参与讨论交流，不断地发现问题和解决问题，让学生在“自我创造”中获取 DNA 分子结构的知识。2 以 DNA 双螺旋结构模型作为直观教具，引导学生理解 DNA 分子的双螺旋结构结构的组成要点，带领学生通过对碱基互补配对原则含义的深入认识和问题的变式讨论，在课本相关习题的解答中，达成知识目标的落实。【教学实施过程】教师的组织和引导 学生活动 创设情景 导入新课【演示图片并简介】中关村 DNA 的雕塑 【提出问题】通过实验证明，我们已经知道 DNA 是遗传物质。那么 DNA 分子是怎样储存遗传信息的呢？这就需要从认识 DNA 的结构开始。学生学习热情开始高涨，并表现强烈求知欲 节是由双螺旋结构模型的构建分子的结构以及制作双螺旋结构模型三部分内容构成本节教材的特点是没有直接讲述分子的结构特点而是在讲述之前采取讲故事的形式以科学家沃森和克里克的研究历程为主线逐步呈现双螺旋结构模型的科学家中两个年学者之所以脱颖而出并非偶然首先对问题的兴趣是科学探索的开端多学科知识的背景是科学发现的前提科学的思维方法锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质是科学发现的关键在引导学生了尝试建构双螺旋结构模型加深对分子结构特点的理解设计理念以新课标理念的要求面向全体学生提高学生的生物科学素养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为指导在设计中的思学习必备 欢迎下载 探究一：DNA 的基本单位是什么？探究二：4 种脱氧核苷酸如何形成DNA 分子？【引导学生有序回忆】1、组成 DNA 的基本单位是什么？（脱氧核苷酸）2、每个脱氧核苷酸的结构组成是什么？【简要说明】用圆形硬纸片代表磷酸基团，五边形代表脱氧核糖，4 种不同颜色的长方形分别代表 A、T、G、C 4 种碱基。【示范操作】脱氧核苷酸的结构示意图（先展示一个脱氧核苷的分子结构，再连接一个磷酸分子）3、组成 DNA 的碱基有哪几种？（A腺嘌呤，T胸腺嘧啶，C胞嘧啶，G鸟嘌呤）【构建模型 1】4 种碱基的结构示意图，比较嘌呤（双环）和嘧啶（单环）分子结构的差异。（略长些的代表嘌呤，短的代表嘧啶；可以用双面胶模拟化学键。）安排学生 4 人一组每人完成 1 种脱氧核苷酸模型（2个）的制作。【演示引导】教师用多媒体展示正确的链接方法。（重点讲解碱基、磷酸与脱氧核糖的碳原子的位置关系）【提出问题、指导阅读】4 种脱氧核苷酸又是怎样构成 DNA 分子呢？（和学生一起阅读课本 P48 第 2-7 行）【构建模型 2】多媒体演示：由 4 种脱氧核苷酸连接成长链的方 法；要求学生两人合作完成 4 个脱氧核苷酸组成长链的模型制作。组织学生比较各自制作的“脱氧核苷酸链”的模型，浅议长链中碱基的排列顺序有什么差异？学生思考，同桌简单交流，回答问题 学生思考，并从已准备的实验材料中，找出对应的纸板模型。学生分组制作 DNA 分子的基本单位模型。学生相互交流和自我评价 学生阅读课文中黑体字的内容 学生动手连接脱氧核苷酸长链，并注意和教师演示的课件比较 节是由双螺旋结构模型的构建分子的结构以及制作双螺旋结构模型三部分内容构成本节教材的特点是没有直接讲述分子的结构特点而是在讲述之前采取讲故事的形式以科学家沃森和克里克的研究历程为主线逐步呈现双螺旋结构模型的科学家中两个年学者之所以脱颖而出并非偶然首先对问题的兴趣是科学探索的开端多学科知识的背景是科学发现的前提科学的思维方法锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质是科学发现的关键在引导学生了尝试建构双螺旋结构模型加深对分子结构特点的理解设计理念以新课标理念的要求面向全体学生提高学生的生物科学素养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为指导在设计中的思学习必备 欢迎下载 探究三 脱氧核苷酸长链怎样构成双螺旋结构 【提问】那么脱氧核苷酸长链是如何构成具有独特双螺旋结构的 DNA 分子的呢？（当时很多科学家都积极参与了对 DNA 分子结构的研究，只有沃森和克里克以锲而不舍的追求和分工合作的科学探索，最终提出了 DNA 分子的结构模型。）【简述】沃森和克里克首先借用威尔金斯和富兰克林提供的 DNA 衍射图中反映出的有关数据，推算出了DNA 分子呈螺旋结构。【安排阅读、提出问题】1、DNA 分子是双螺旋还是三螺旋？2、碱基排在螺旋外侧，还是螺旋内侧？【资料分析】奥地利著名生物化学家查哥夫对碱基对组成的研究对沃森和克里克的启迪：腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量等于胞嘧啶（C）的量。【构建模型 3】引发学生思考：“两条长链中的碱基是怎样连接起来的？”，指导学生继续构建模型。【同步演示动态课件】从 DNA分子的平面结构到独特的双螺旋结构。学生阅读教科书 P48第二自然段，了解科学探索的历史；独立思考再通过同桌交流，提出需要解决的问题。学生完成 DNA分子平面结构模型（4 个碱基对）的制作。探究四：观察、交流，总结出 DNA分子的双螺旋结构的要点【思考问题】DNA分子的双螺旋结构的要点有哪些？【模型展示】DNA的双螺旋结构示模型 师生共同回顾整理知识要点，板书出 DNA分子结构的知识链 【引导讨论】初步认识碱基互补配对原则的含义及意义：A与 T配对；C与 G配对 学生讨论并交流，初步形成 DNA分子结构的知识链 简要小结 师生共同归纳出 DNA分子的结构要点，并小结出 DNA分子的结构具有稳定性、多样性和特异性。巩固练习【布置习题】教科书（P51）基础题 1、3。辅导与讨论，交流与评价 学生解答、相互评价 节是由双螺旋结构模型的构建分子的结构以及制作双螺旋结构模型三部分内容构成本节教材的特点是没有直接讲述分子的结构特点而是在讲述之前采取讲故事的形式以科学家沃森和克里克的研究历程为主线逐步呈现双螺旋结构模型的科学家中两个年学者之所以脱颖而出并非偶然首先对问题的兴趣是科学探索的开端多学科知识的背景是科学发现的前提科学的思维方法锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质是科学发现的关键在引导学生了尝试建构双螺旋结构模型加深对分子结构特点的理解设计理念以新课标理念的要求面向全体学生提高学生的生物科学素养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为指导在设计中的思学习必备 欢迎下载 【板书设计】DNA 分子的结构 一、DNA 模型建构 1.基本结构单位：4 种脱氧核苷酸 2.脱氧核苷酸链 3.反向平行的螺旋结构（遵循碱基互补配对原则 A=T、G=C）二、DNA 模型分析 1.DAN分子的结构特点：双链，反向平行，螺旋 基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接（外侧）碱基互补配对原则：A与 T,G 与 C（内侧）2结构特性：稳定性、多样性、特异性。节是由双螺旋结构模型的构建分子的结构以及制作双螺旋结构模型三部分内容构成本节教材的特点是没有直接讲述分子的结构特点而是在讲述之前采取讲故事的形式以科学家沃森和克里克的研究历程为主线逐步呈现双螺旋结构模型的科学家中两个年学者之所以脱颖而出并非偶然首先对问题的兴趣是科学探索的开端多学科知识的背景是科学发现的前提科学的思维方法锲而不舍的精神以及善于利用前人的成果和与他人合作的品质是科学发现的关键在引导学生了尝试建构双螺旋结构模型加深对分子结构特点的理解设计理念以新课标理念的要求面向全体学生提高学生的生物科学素养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为指导在设计中的思