《DNA的分子结构》教学设计

《DNA的分子结构》教学设计1教学理念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过程的理念，培养学生的科学探究精神和方法，及解决实际问题的能力。2教材分析本节教材的地位和作用《DNA分子的结构》是编写在高中新教材（人教版）生物必修2的第3章第2节，需要2个课时，本教学设计是第1课时。它在教材中起着承前启后的作用，一方面，本节内容是从分子水平上进一步认识基因的本质，是在前两章的基础上完成的；另一方面，又为后面基因的表达、生物的变异和进化进行了必要的知识铺垫。所以说《DNA分子结构》是高中生物重要内容之一。教材内容的结构特点与原教材比较，最大的变化是：没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是首先采取讲故事的形式，以科学家沃森、克里克的研究历程为主线，逐步呈现DNA双螺旋结构模型的特点。这样使学生不仅能自然的了解到DNA双螺旋结构的主要特点，还能感悟科学家锲而不舍的科学精神，从而在情感、能力等多方面得到启示和升华。3学生分析DNA分子是一个微观的化学反应过程，学生理解起来可能有一定的困难，需要借助于多媒体课件及模型建构等手段把DNA直观形象地表示出来，帮助学生理解。4教学目标知识目标：(1)识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类(2)讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程(3)DNA分子的平面结构和空间结构能力目标：(1)培养观察能力、分析理解能力:通过计算机多媒体课件和DNA结构模型观察来提高观察能力、分析和理解能力。(2)培养创造性思维的能力:通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力。情感、态度、价值观目标：(1)认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。(2)认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。5重点·实施方案重点：(1)DNA分子的结构。(2)DNA分子的复制。实施方案(1)使用挂图、模型进行直观教学。(2)用多媒体课件显示DNA分子结构6难点·突破策略.难点：DNA分子的结构特点。.突破策略教师指导学生制作DNA分子的结构模型，让学生充分理解它的结构特点。7教学设计思路及流程情景导入多媒体展示FLASH动画、印度洋海啸和中关村DNA雕塑合同纠纷案。从这事例上可以看出我们有必要掌握一些有关DNA结构的知识↓知识回顾向学生提问，进行回顾以前学习的有关DNA的化学组成知识↓承转过渡从蛋白质入手，让学生叙述蛋白质的的组成和空间结构，转入脱氧核苷酸如何组成DNA长链的呢？↓阅读和分析课文让学生带着问题阅读两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事，总结科学的方法、思想和精神↓读图分析多媒体展示DNA的分子结构，引导学生分析和思考问题的能力↓师生小结多媒体展示总结归纳DNA分子的主要特点↓师生讨论参照制作的DNA模型，思考和讨论DNA分子结构的主要特点↓课堂思考与讨论DNA检测的方法及依据↓课堂小结本节课学习了DNA的化学组成，DNA的结构和DNA的结构特点↓课下动手制作让学生在学习理论的基础上，亲手制作DNA模型8教具准备DNA分子的结构模型、DNA分子的结构挂图、DNA分子结构的多媒体课件等9教法和学法教法：借助多媒体课件帮助学生理解DNA的分子结构。观察法、讨论法、实验法、探究法、问答法等教学方法。学法：以小组合作的形式尝试自主构建模型概述DNA分子的结构特点，发现并体会碱基互补配对原则以合作学习、模拟探究方式通过讨论来获取新知10课时安排1课时11教学过程教学内容教师的组织和引导学生活动设计意图及理论依据问题导入：介绍北京海淀区中关村DNA雕塑合同纠纷案向学生提问，回顾DNA的基本化学组成知识。从蛋白质入手，让学生叙述蛋白质的形成过程同样这样一个小教师播放多媒体课件，在学生讨论的基础上引出DNA的结构是什么？教师作出肯定和鼓励学生并播放课件教师补充和鼓励学生学生进行观察、比较、思考、讨论学生思考并回答问题学生思考并回答问题利用多媒体画面，学生自主参与，导入新课，有利于吸引学生的注意，能有效调动学生学习兴趣，激发学生兴奋点，唤起学生强烈求知欲。为后面学习新知识作铺垫。设疑，过渡，转入本节课内容DNA结构的学习小的基本单位是如何组成DNA长链的呢？读课文了解两位科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事。探究：制作DNA双螺旋结构模型。DNA分子的平面策划学生活动引导1：上述资料中涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？引导2、沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示？教师到学生当中去指导学生制作DNA双螺旋结构模型教师手拿学生制作DNA模型并播放多媒体展示DNA分子学生带着问题阅读课文学生参照课本制作DNA双螺旋结构模型学生参照并思考自己制作DNA引导学生分析过程，总结科学史中包含的科学方法、科学思想和科学精神。培养学生自主学习的能力，分析问题、解决问题的能力，发展综合思维能力。启迪学生要善于利用他人的研究成果和经验；要善于与他人交流和沟通；研究小组成员在知识和背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣个激情。培养学生的动手制作能力，引导学生尝试科学的研究方法。师生讨论，全班学生积极参与，从形象和意境方面切入DNA分子结构，增加感性认识。和立体结构DNA分子结构的特点的平面和立体结构策划学生活动引导3：DNA分子是由几条链组成的，链间的空间关系是什么？引导4：DNA分子的主链是由什么组成的？排列在什么位置？引导5：DNA分子中的碱基排列在哪里？有什么规律吗？双螺旋结构模型是否正确学生思考讨论和归纳“DNA分子结构的特点？”学生参照自制的DNA模型得出结论：（1）DNA分子是由两条链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列内侧。（3）两条链上从多媒体画面上自我获取知识，培养学生的读图分析能力，运用知识的迁移能力，体现教学的直观性原则。图文互换，培养学生读图分析能力，空间思维能力，创新能力。归纳总结，帮助学生完成“由感性到理性、由具体到抽象、由生动的直观到形象的思维”的认知过程，以及符合教学过程中学生的认识规律，掌握知识与发展智力相统一规律，教师主导作用和学生主体作用相统一规律，也体现教学的直观性，启发性原则。课堂小结：DNA的化学组成，DNA的结构和DNA的结构特点。课堂思考与讨论板书：DNA的分子结构一、DNA的结构1、基本元素组成2、DNA的基本单位——脱氧核苷酸3、DNA的平面结构和空间结构二、DNA的结构特点DNA分子具有稳定性DNA分子具有多样性DNA分子具有特异性策划学生活动引导6：如果你是受理这场官司的法官，根据我们学习的知识你会如何判呢？的碱基通过氢键连接成碱基对，并且是：A和T配对，G和C配对。（碱基互补配对原则）学生思考讨论归纳总结，形成完整的知识体系培养学生解决实践问题的能力11教学反思在教学中我觉得通过DNA结构模型的制作实验后，对学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构非常有益。学生在实践中能准确理解脱氧核苷酸是如何构成DNA双螺旋结构的，而且其中的碱基互补配对的原则，和数量关系以及DNA的排序等教学难点也能轻松的突破。但从时间安排上内容有些多，需要一节半的时间方能完成教学任务，所以在实际教学中可以把这节和DNA的复制结合在一起，继续用模型制作的方法探究DNA的复制规律，组成两节实验连排的课，这样知识比较完整，而且有知识深度的递进，学生的思考空间也比较大，能锻炼他们的思维品质和科研意识。在准备这节课的授课内容和授课过程时，我无数次的被科学家的机智、聪慧和大胆的创造性思维所打动，作为教师我不只要激励我的学生勇攀科学的高峰，同时也要不断鞭策自己，使自己在教学教研领域有所建树。【知识扩展】生命科学的伟大发现1953年美国遗传学家沃森和英国物理学家克里克在英国《自然》杂志上发表论文，提出了DNA双螺旋结构模型。这一发现在生物科学史上翻开了划时代的一页，从此生物学步入了分子科学的新时代。有人称这一发现为继达尔文创立进化论后生物学发展史上的第二次革命、二战后最伟大的科学发现，把它和相对论、量子力学视为20世纪最富创新力的三大科学发现。一、dna双螺旋结构提出的背景1866年孟德尔发表“植物杂交试验”一文，1900年孟德尔定律被重新发现，为遗传学界所关注。但当时的研究仅限于生物体的整体水平，并不知道遗传因子位于何处、是何物质、如何传递和起作用。美国遗传学家萨顿注意到染色体的行为与孟德尔所说的遗传因子的行为相似，于1902年提出遗传因子在染色体上的假说。1909年丹麦遗传学家约翰提出“基因”一词，用来代替孟德尔的遗传因子。同年，摩尔根通过果蝇杂交实验证实了基因在染色体上，把遗传学推进到了染色体水平。1928年，英国科学家格里菲思进行了肺炎双球菌转化实验，拉开了发现dna是遗传物质的序幕。在他的启发下，1944年美国科学家艾弗里通过细菌转化实验首次证明dna是遗传物质。1952年美国的赫尔希和查斯用噬菌体侵染细菌的实验进一步证明DNA是遗传物质。1945年美国的比德尔和塔特姆通过对链孢霉突变型的研究提出了“一个基因一个酶”理论，用来说明基因是通过酶控制性状发育的观点。至此，什么是遗传物质及遗传物质的作用机制已基本明确，但它的结构怎样？怎样储存和传递信息？信息又怎样到酶（蛋白质）的合成过程？结构决定功能，要回答这些问题，搞清DNA的结构是关键。二、dna双螺旋结构提出的过程1938年，欧洲结构学派的先驱者阿斯特伯里提出了DNA的第一个结构假说。他发表了一张DNA的x射线衍射照片，并指出DNA是一个具有较强刚性的纤维结构。1945年他采用x射线衍射技术，测出了两种碱基的间隔，提出了碱基与DNA长轴垂直，得出了DNA具有晶体结构的结论。这些发现大大加快了揭示DNA结构的进程。20世纪50年代初，世界上有三个研究小组继承阿斯特伯里开创的工作，围绕DNA的结构展开了一场激烈的竞赛。这三个小组分别是：1．美国加州理工学院的鲍林小组鲍林，美国化学家，是研究化学结构的无可争议的世界权威（因对蛋白质空间结构的研究而获1954年诺贝尔化学奖，1962年又获和平奖）。他测定并解释了x射线通过晶体时在底片上形成的反射图象。50年代初，他毅然把自己的注意力从他已有许多成就的蛋白质结构方面转向了DNA。他在x射线晶体学方面的贡献，给了沃森和克里克以很大的启发。同时，他对DNA表现出来的兴趣也给沃森和克里克指明了目标。2．英国伦敦皇家学院的威尔金斯小组威尔金斯在20世纪40年代末就开始采用x射线衍射技术去研究DNA的晶体结构，并测得了一些数据，但由于x射线衍射图谱不清楚，没有获得成功。在这关键时刻，女物理学家富兰克林参加了他的研究小组，她极有才华，研究风格严谨，在x射线晶体学方面有特殊才能。她在1951年底获得了一张极好的DNA的x射线衍射照片。只是由于脾气、性格等方面原因，她和威尔金斯之间很少能够坦诚合作，彼此之间难得相互交流和协调思想，因此没能很快地对照片作出正确的解释。但是这张珍贵的照片，对沃森和克里克能够最终建立DNA双螺旋结构模型起到了关键性的作用。3．英国剑桥大学卡文迪什实验室的沃森、克里克小组克里克原来是个物理学家，对生物学懂得很少，他受到薛定谔（奥地利理论物理学家，创立了波动力学，提出了薛定谔方程，与德国物理学家狄拉克同获1933年诺贝尔物理学奖）性命是什么》（1944年出版）一书及鲍林的影响后，才开始了生物学的研究。在卡文迪什实验室佩鲁茨（英国化学家，因用x射线衍射技术确定球蛋白的结构而与肯德鲁同获1962年诺贝尔化学奖）手下作血红蛋白的x射线研究。沃森于1951年秋来到卡文迪什实验室，开始在肯德鲁手下研究肌红蛋白的结构，遇到克里克后，两人开始合作从事DNA分子结构的研究。1951年11月，两人建立起了第一个DNA模型：三链螺旋结构模型，但很快便被威尔金斯提供的实验数据否定了。1952年春天，克里克与同事、数学家约翰·格里菲思（进行肺炎双球