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《DNA分子的结构》——教学设计教学设计思路DNA分子双螺旋结构是这节课学习的重点和难点，需要学生通过空间想象才能理解。笔者决定沿着科学家探索的足迹，利用教具，采用“基本单位——单链结构——平面结构——空间结构”的顺序，从基本组成单位到生物大分子，从平面到立体，使学生逐步认识DNA分子的化学组成、平面结构以及空间结构。本节课利用10个资料，设计了四组探究活动，包括8个思考讨论题目和四个学生分组实验。具体授课流程：导入环节教师组织学生观察PPT中的图片感受螺旋之美。提出：这些建筑的形状灵感来源于DNA,直到上世纪50年代DNA分子的双螺旋结构发现之后才触发起来。教学意图：通过观察自然界中的螺旋形状，对“螺旋”有更直观的认识。探究活动一：构建DNA的基本单位资料1：20世纪30年代，科学家认识到DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成。碱基有四种，分别是A、T、C、G。碱基都是通过C-1连接到脱氧核糖上形成核苷，核苷中的脱氧核糖的C-5再与磷酸连接。师：请同学们回顾必修一所学的“DNA分子”相关知识并结合资料1的内容，思考并讨论：（1）磷酸、脱氧核糖、含氮碱基如何连接形成一分子的脱氧核苷酸？（2）若用圆代表磷酸、五边形代表脱氧核糖、长方形代表碱基，请画出三者的连接方式。（3）脱氧核苷酸有几种类型？学生认真看教师给出的材料，回顾必修一所学的“DNA”相关知识，思考老师设计的问题串。根据同学们的连接情况，教师采取不同的教学方法。若同学们不能正确将三者连接起来，则此时出示脱氧核糖的结构式，根据国际规则对脱氧核糖的碳原子进行编号，让学生仔细观察识别5个碳原子的正确位置。分组活动一：1.小组长展示活动二画图看哪个小组做的好2.小组成员利用课前准备的材料，构建10个脱氧核苷酸。探究活动二：构建DNA的单链结构师：脱氧核苷酸是怎样连接形成DNA分子的呢？让我们沿着科学家的足迹来一起探索吧。资料2：1951年春，科学界对DNA的认识是：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。资料3：1951年11月，富兰克林通过数据计算知道，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。资料4：经化学分析表明，相邻的两个脱氧核苷酸之间的连接方式是一个脱氧核苷酸的5号位碳原子的磷酸基团和另一个脱氧核苷酸3号位碳原子的—OH形成磷酸二酯键。思考并讨论：根据资料2.3.4，你认为脱氧核苷酸之间正确的连接方式是什么？师生共同分析，确定一条链中脱氧核苷酸正确的连接方式，PPT展示。分组活动二：小组成员，将制作好的10个脱氧核苷酸连接成一条链。探究活动三：构建DNA的平面结构资料5：1951年春沃森通过英国著名生物物理学家威尔金斯看到了一张他的同事富兰克林拍摄DNA（A型）的X光衍射照片，并根据此图他断定DNA的结构是一个螺旋体。教师补充介绍富兰克林和X光衍射技术。资料6：威尔金斯研究发现DNA分子的直径比一条脱氧核苷酸链的直径要大。经过显微镜测定DNA直径，2条链、3条链的直径都是2nm，与实际测定相符。1952年，美国化学家鲍林发表关于DNA三链模型的研究报告。但用3条链的DNA模型推测DNA含水量只是实际测得含水量的1/10。而且沃森将其与富兰克林的X光衍射照片比对后发现不符。资料7：沃森和克里克曾构建了一个将磷酸——脱氧核糖固件安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双螺旋。模型中相同的碱基进行配对。DNA的2条长链之间的距离恒等于2nm，即DNA的直径为2nm。资料8：碱基疏水，脱氧核糖和磷酸亲水，而DNA在细胞内始终处于一个水环境中。1952年春天，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里获得一个重要的信息：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量，数学家格里菲斯计算出DNA分子中，A吸引T，G吸引C。资料9：1952年2月28日沃森和克里克在构建过程中发现，只有两条单链的走向相反时制作出的DNA模型才与X光衍射照片相符。思考并讨论：排在DNA分子外侧的是什么物质？排在内侧的是什么物质？理由是什么？你认为沃森和克里克当年构想的模型存在什么问题？经推测，你认为碱基之间是怎样配对的？DNA分子由几条链组成？它们的方向是什么关系？分组活动三：各小组同学相互合作画出DNA的平面结构，并完成合理的DNA平面结构。借助DNA分子平面结构图，通过问题串分析DNA分子的结构具有什么特点？教学意图：通过资料的提供给学生建构自主探究的情境，探究DNA双螺旋的可能结构；让学生通过资料所提供的信息自己判断DNA双链之间排版方式的合理结构，自己得出结论；在探究中，通过对资料的深入分析，大胆摒弃错误的观念，坚持科学的猜想。探究活动四：构建DNA的立体结构资料10：1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋结构模型，他们构造出一个右手双螺旋结构。当碱基排列呈现这种结构时分子能量处于最低状态。指导学生抓住DNA平面模型的两端，自然垂放，接着按逆时针方向缓缓旋转，一个规则的DNA双链结构模型就呈现在眼前了。展示环节各小组共同展示制作的模型，同学一起观察、比较各模型的异同点并用自己的语言解释DNA双螺旋结构的特点，这一过程加深了对DNA双螺旋结构的理解。教师出示沃森和克里克提出的DNA分子双螺旋结构的主要内容，学生参照双螺旋结构的内容，理解DNA双螺旋结构模型的内涵。学生总结探究过程中发现的DNA双螺旋结构的主要内容；教师安排学生2分钟背诵课本49页内容。介绍沃森、克里克、威尔金斯和诺贝尔奖。让学生经历沃森和克里克对DNA双螺旋结构的探索历程，体会其中包含的科学方法，蕴含的科学思想和科学精神，从中获益。八：评价环节学生根据小组制作DNA双螺旋结构模型的过程及结果，完成自评表。让学生观察不同小组制作的DNA双螺旋结构模型，找出其中的共同点和差异，从而归纳得出DNA双螺旋结构的稳定性、多样性、特异性的特点。九：能力提升——构建核心概念图小组成员相互合作共建核心概念图并展示十：当堂达标——见《讲义》《DNA分子的结构》——学情分析从科学探究和理性思维方面来看，在必修一中学生已学习过生物的遗传物质是核酸，并且掌握核酸的基本组成单位是核苷酸，以及携带不同碱基的脱氧核苷酸的数量和排列顺序造成了DNA分子的多样性以及特异性。学好本节课又能为学生理解DNA分子的稳定性，学习DNA复制、基因的表达、基因突变、基因工程等知识打下坚实的基础。因此，本节课虽然结论是简单的，但在高中生物知识体系中起着承上启下的作用。从科学思维方面来讲，必修一中学生学习了《生物膜流动镶嵌模型》等科学史，已经基本具备从材料中获取信息的能力，《制作真核细胞的三维结构模型》等模型的构建训练了学生的动手能力，拓展迁移的能力，因此，利用好本节课的素材，对学生进一步提高这些能力有莫大的帮助。从社会责任方面来讲，本节课重点让学生体会在科学研究过程中物理、化学、生物三学科之间的交叉渗透对科学研究的重要性，在平时学习过程中减少偏科现象，成为全面发展的好学生。《DNA分子的结构》——教学效果分析本节课通过师生双方共同的努力和配合，在教学效果方面取得了一定的效果，具体表现在以下两个方面：1、为了节省课堂上阅读资料的时间，按照新课程理念，采用学案形式，让学生提前预习，熟悉DNA双螺旋结构模型的构建过程；在教学中，采用问题串的形式，按照模型构建的结论-依据模式，检测学生的预习效果，并且调动学生回答问题的积极性，加大学生的课堂参与度，提高课堂教学效率。2、教学以“基本单位—单链—平面双链—立体空间结构”逐步深入。模型在本节课中不但是教具，也是提供学生分析和思考的素材。以DNA模型为依托，培养学生的空间想象能力。知识间以问题串衔接，环环相扣，学生能跟随教师的思路，主动参与探究过程，在课堂中既动手又动脑，全方位调动感观，使抽象知识形象化，提高课堂知识理解效率。《DNA分子的结构》——教材分析《DNA分子的结构》是必修二第三章第二节的内容，主要包括DNA分子结构的发现，制作双螺旋结构模型以及DNA分子双螺旋结构的特点三部分内容。它在教材中起着承前启后的作用，通过这节课的学习可以让学生对遗传物质DNA有了进一步直观的认识，同时为学习“DNA分子的复制”等内容做了铺垫。在必修一中学生已学习过生物的遗传物质是核酸，并且掌握核酸的基本组成单位是核苷酸，以及携带不同碱基的脱氧核苷酸的数量和排列顺序造成了DNA分子的多样性以及特异性。学好本节课又能为学生理解DNA分子的稳定性，学习DNA复制、基因的表达、基因突变、基因工程等知识打下坚实的基础。因此，本节课虽然结论是简单的，但在高中生物知识体系中起着承上启下的作用。《DNA分子的结构》——当堂达标1、人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是（）A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质B.沃森和克里克推算出DNA呈双螺旋结构C.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA2、1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于（）A.证明DNA是主要的遗传物质B.确定DNA是染色体的组成成分C.发现DNA如何表达遗传信息D.为DNA复制机制的阐明奠定基础3、模型构建方法是现代科学方法的核心内容之一．以下有关说法不正确的是（）A．模型包括物理模型、数学模型和概念模型等类型B．模型的描述只能借助于具体的实物或其他形象化的手段C．用光学显微镜观察并拍摄某植物细胞的显微结构图不属于模型研究方法D．沃森和克里克创建DNA分子的双螺旋结构属于物理模型4、如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是（）A.能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB.图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个C.各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的D.若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，不应该有U5、在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型（）A.粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B.粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C.粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D.粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同6、如图是DNA片段的结构图，请据图回答：（1）图甲是DNA片段的__结构，图乙是DNA片段的___结构．（2）填出图中部分结构的名称：[2]___、[5]___．（3）从图中可以看出DNA分子中的两条链是由___和___交替连接的．（4）连接碱基对的结构是___，碱基配对的方式如下：即___与___配对；___与___配对．（5）从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是___的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成___的___结构．《DNA分子的结构》——教学反思课程标准中与本节内容相关的具体内容标准是：概述DNA分子结构的主要特点。这是理解水平的要求。要达到这一要求，学生要以已学DNA的化学组成知识为基础，通过自主完成DNA分子结构模型的构建,从而理解DNA分子的空间结构。DNA分子的双螺旋结构是分子领域的知识，这部分知识比较抽象，学生较难掌握。教材中安排设计“DNA分子双螺旋结构模型”的实践活动。有助于理解DNA分子的结构特点。为了将抽象的知识及时形象化，我将“制作DNA分子双螺旋结构模型”的验证性实验改成“边学边做”的探究性活动，让学生在探索中体会到获得知识的快乐，加深对DNA分子结构的理解。课后，对本节课教学反思如下：一、教学优点：1、教学过程：开始以“螺旋之美”为切入点，拉近学生与科学之间的距离，激发学生兴趣，同时也让学生对DNA结构有了浓厚的兴趣。课堂上以学生亲自动手体验模型建构的科学研究方法，动手操作过程中让学生自己发现问题，分析问题，解决问题，培养生物学素养和分析解决问题的能力。2、教学方法：教学以“基本单位—单链—平面双链—立体空间结构”逐步深