资源简介

3.2 DNA分子的结构 教学设计
【设计理念】
本节课的设计以高中生物学新课程标准“核心素养为宗旨；内容聚焦大概念；教学过程重实践；学业评价促发展”的课程理念为指导方针；学生通过DNA双螺旋结构模型构建过程的体验学习，主动参与演示DNA双螺旋结构并总结DNA分子的结构特点，是我设计本节课的基本指导思想。同时本节课注重培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养。在设计这节课时我没有按照教材顺序教学，而是大胆将科学家的科学研究过程与学生的动手实验建构模型同时融入，逐步探究，让学生在认识脱氧核苷酸的基础上，逐步体验如何构建单链，进一步构建平面双链和立体空间结构，同时总结出DNA分子结构的主要特点。探究活动和讨论均以生物小组为单位进行。在边探究边动手制作模型的过程中，还使学生亲身体验了模型构建这一科学研究方法。
【教材分析】
《DNA分子的结构》是新课标教材人教版必修二第3章《基因的本质》第2节内容，本节课是在学习了DNA是主要的遗传物质的基础进行，并为后边DNA的复制、基因指导蛋白质的合成做了铺垫，它在教材中起着承前启后的作用。
课本首先用较大篇幅介绍了科学家们构建DNA双螺旋结构模型的故事，旨在使学生了解科学家的研究过程，学习和体会科学家们善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。之后是DNA分子结构主要特点介绍，最后是制作DNA双螺旋结构模型的学生动手实验。
【学情分析】
学生在学习本节课之前，已经学习过核酸及脱氧核苷酸的相关知识，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础，教师应充分调动学生已有的知识基础进行理解。高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。高中学生已初步具备空间想象能力、动手操作能力及观察能力，但还不完善，需教师在此过程中进行引导
【教学目标】
（1）识记DNA分子的基本单位、元素组成、脱氧核苷酸种类、碱基种类。
（2）概述DNA分子结构的主要特点。
（3）体验模型构建的科学研究方法。
（4）尝试构建DNA双螺旋结构模型。
（5）认同与人合作及锲而不舍的精神在科学研究中的重要性。
【教学重、难点】
重点：1.DNA分子结构的主要特点
2.制作DNA双螺旋结构模型
难点：DNA分子结构的主要特点。
【教法、学法】
采用探究、讨论模式结合；多媒体演示法、构建法。
【教学准备】
1、多媒体课件：用PowerPoint制作的演示文稿
2、DNA双螺旋立体模型、导学案、6盒DNA双螺旋模型组件
【教学过程】
教学内容 学生活动
一、创设情景导入 1、复习引入：通过前面 “肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”证明DNA是遗传物质，大家可能又会发出疑问：DNA为什么作为遗传物质呢？生物学有个基本观点是结构决定功能，要回答刚刚这个问题，得先弄清楚DNA分子的结构。今天我们就来学习DNA分子的结构。 【过渡】DNA分子到底长什么样子呢？我们先来看个视频 2、视频播放：神奇的DNA分子 提问：视频中的DNA分子结构像一把扭曲的长梯，大家在初中也学过DNA分子是一个双螺旋结构，那这个结构是我们眼睛看到的吗？还是借助显微镜看到的呢？都不是，这个只是科学家根据实验数据构建的一个模型。 二、回顾DNA双螺旋结构模型的构建 【教师】下面就让我们跟着科学家们一起来回顾DNA分子双螺旋结构模型是如何构建出来的。当时科学界掀起了研究DNA分子结构的高潮，在这些研究中摘得桂冠的是两位年轻的科学家-- 美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，他们也是DNA双螺旋结构模型的构建者。 （一）DNA双螺旋结构模型构建者： 图片展示：沃森和克里克 （二）对DNA分子结构的探索 1、模型构建一：脱氧核苷酸 【复习回顾】 【教师】早期，科学界对DNA的认识：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位链接而成的长链 DNA的基本单位：脱氧核苷酸（板书），DNA是墙，脱氧核苷酸是砖块。 【图片展示】：4种脱氧核苷酸的分子式。 观察分子式：DNA的元素组成C、H、O、N、P（板书） 观察发现4种脱氧核苷酸只有右上角不一样，也就是含氮碱基，每种脱氧核苷酸均由一分子脱氧核糖，一分子磷酸基团和一分子含氮碱基构成（含氮碱基有A、T、C 、G 4种）。 【问题】如何将这三分子物质正确连接成一个脱氧核苷酸呢？ 模型构建引导学生完成活动：单人完成脱氧核苷酸的构建（提示：五边形代表脱氧核糖，圆形代表磷酸，长方形代表碱基） 【身体演示】脱氧核苷酸的连接：头及两肩两腰--脱氧核糖；左手握拳-磷酸；右手手掌-含氮碱基 2、模型构建二：1条脱氧核苷酸链 【问题】四种脱氧核苷酸如何连接成脱氧核苷酸链？ 点评：学生画的四种脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链的方式正确与否。 【教师】游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接起来形成一条长链。 【身体演示】一位同学左手拿笔搭在另一位同学左边腰上（笔-磷酸二酯键） 【过渡】那到底脱氧核苷酸链是如何构成DNA的呢？DNA的空间结构到底是什么样子的呢？ 3、模型构建三：DNA双螺旋结构 ①根据尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图推算出DNA分子呈 双螺旋结构，并且不一条链。 【教师】演示大学案上3条脱氧核苷酸链形成的三螺旋结构。 ②沃森和克里克尝试了很多双螺旋和三螺旋模型都被否定，后来他们将磷酸-脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋，且让相同碱基配对，即A与A配对，T与T配对…… 【教师】请大家以导学案上的脱氧核苷酸链和小组内其他成员的脱氧核苷酸链尝试构建这种双螺旋结构，思考这种模型有什么问题？ 违背化学规律：DNA结构不稳定。 ③查哥夫测定不同生物体DNA中碱基的含量 DNA碱基含量ATGCA/TG/C大肠杆菌26.023.924.925.21.090.99酵母菌31.332.918.717.10.951.09海胆32.832.117.718.41.020.96鼠28.628.421.421.51.011.00人30.330.319.519.91.000.98
【教师】根据表格中的数据，你能否说明组成DNA的4种碱基的数量关系 沃森，克里克修改了碱基配对方式，让A与T配对，G与C配对。 ④沃森和克里克把用金属材料制成的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时发现，模型与原型相符。 ⑤1953年沃森和克里克撰写的《核酸分子的结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载，引起了极大的轰动。 三、DNA双螺旋结构的主要特点 【教师】演示DNA双螺旋立体模型 ①DNA分子是由 条 长链按 方式盘旋而成的 结构。 ②外侧： 和 交替连接。构成基本骨架； 内侧： 。 ③两条链上的碱基通过 连接成碱基对，A与T、G与C形成碱基对，遵循一定的规律。碱基之间这种一一对应的关系，叫做 原则 【身体演示】多个同学参与完成DNA双螺旋结构 5个同学演示一条脱氧核苷酸链（手拿碱基），另外5个同学也连成一条脱氧核苷酸链。 提问如何站可以让碱基在内侧？-反向站（体现反向平行） 提问另外5个同学手里碱基该如何选？-碱基互补配对原则 提问这个DNA片段中有几个同学左手的磷酸基团是游离的？-2个 提问如果指头根数代表氢键，那A与T之间有几根手指头？G与C呢？ 四、课堂小结 DNA的“5.4.3.2.1”： 5种元素：C、H、O、N、P 4种含氮碱基：（A、T、G、C）相应的有4种脱氧核苷酸 3种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 2条长链：2条反向平行的脱氧核苷酸链 1种螺旋：:双螺旋结构 随堂练习 （1）4是 、7是 、8是 。 （2）5是 ：DNA分子中5上一般连着 个磷酸。 （3）6是 ：在每个DNA分子中有 个游离的6。 （4）9是 ：A与T之间有 个，G与C之间有 个。 （5）DNA分子的基本骨架由 和 交替连接而成。 （6）单链中相邻碱基通过 连接，互补链中相邻碱基通过 相连成碱基对，并且遵循 原则 六、板书设计 第2节DNA分子的结构 知识回顾 1、DNA的基本单位：脱氧核苷酸 2、DNA的元素组成：C、H、O、N、P 二、DNA双螺旋结构模型的构建 三、DNA双螺旋结构的主要特点 外侧：基本骨架-磷酸和脱氧核糖交替 内侧：碱基通过氢键连接 观看视频，回答问题 学生观看4种脱氧核苷酸分子式回顾所学知识。 动手完成脱氧核苷酸模型构建并展示 学生思考并尝试在导学案上画出四种脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链的方式 亲身演示 学生动手连接相同碱基配对的双螺旋结构 分析表格，尝试回答问题 学生结合模型构建过程，自主阅读教材P49后小组合作学习讨论完成导学案。 按老师要求演示 思考并完成相关练习。
【教学反思】

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