循科学家足迹 探究DNA结构

池 君

福建省南安第一中学 福建泉州 362300

人教版的《DNA分子的结构》一课由于教材编排的顺序，很多一线教师会先介绍 DNA分子的结构，再让学生进行DNA模型的制作，这种教学策略下的模型构建活动只能让学生验证刚刚学习过的知识。笔者认为，本节课教学内容较少，而且教材伊始又有DNA双螺旋结构模型的发现史资料，所以我们在教学中可以尝试通过科学史的学习搭建平台，在此基础上让学生进行DNA模型的自主探究构建活动，以提升学生的科学素养和探究精神。

一、教学准备

（一）科学史资料的准备

由于篇幅限制，教材对科学史的介绍往往显得比较简单。因此教师在备课时可以查阅一些相关的课外资料，还可以鼓励学生自行查阅资料，以充实丰富教材内容，使之更富有吸引力，更能体现教育价值。

（二）DNA模型组件准备

订书钉（或别针）代表基团间的各种化学键。用卡纸作出以下形状，分别代表脱氧核糖、磷酸和四种碱基。代表脱氧核糖，代表磷酸集团，代表胸腺嘧啶（T），代表腺嘌呤（A），代表胞嘧啶（C），代表鸟嘌呤（G）

二、教学思路

首先让学生对DNA双螺旋结构的发现史进行阅读、交流和讨论。然后再让学生根据科学史内容进行模型自主建构，在教师的引导下一起寻找各种模型的错误之处并不断改正。最后引导学生结合自己构建模型过程中形成的对DNA结构的认识，归纳DNA分子结构的特点。

三、主要教学过程

（一）学习DNA双螺旋的发现史，交流学习心得

学生阅读DNA双螺旋的发现史，思考回答以下三个问题：

问题一：沃森和克里克利用了哪些他人的科学成果？

参考答案：威尔金斯和富兰克林的DNA衍射图谱；鲍林的用模型构建的方法研究大分子结构；查哥夫发现的A的量总是等于T的量，C的量总是等于G的量。

问题二：沃森和克里克在构建模型时出现过哪些错误，又是如何纠正的？

参考答案：错误一是建立三螺旋模型，应改正为双螺旋模型；错误二是把碱基位于外部；应改正为碱基位于螺旋内部，磷酸—脱氧核糖位于螺旋外部；错误三是让相同的碱基配对；应改正为A与T配对，C与G配对。

问题三：沃森和克里克成功的原因是什么？

参考答案：善于利用他人的研究成果和经验；善于与他人交流沟通；对工作要有热情和兴趣；成员之间在知识上最好能互补；不同学科知识会相互渗透……

这部分的教学是本节课的重点之一，教师应该在课堂中留出充分的时间让学生阅读资料，回答问题，交流感想。不同的学生对不同知识的感触点不一样，有的孩子更关注DNA模型构建的线索，有的学生则更关注沃森、克里克在挫折中前行的艰辛，还有的学生会参考课外资料（如富兰克林的故事）有所感悟。在课堂教学中，我们应该对各类学生的回答给予及时的肯定、修正、点评，循循善诱，达成教学目的。

（二）制作DNA双螺旋模型，形成对DNA分子结构的初步认识

请学生根据在科学史中对DNA结构的了解，并结合课本对DNA分子结构的主要特点的描述，使用DNA模型组件构建DNA模型。

模型构建活动是本节课的重点之二，在学习完沃森和克里克科的故事之后让学生们进行模型建构，可以让学生在建立模型的思维过程中重走科学家的路。当学生们的思维随着科学大师的轨迹前行时，他们能更深切地体会到科学家们富有创意的思维过程和巧妙的工作方法，并从中感悟科学探索的艰辛和乐趣。

（三）展示学生制作的DNA模型，共同评价和修改模型

展示模型前教师应先预设好学生可能出现的典型错误，然后选出有代表性的各种作品去上台展示，共学生们交流讨论。

学生制作的DNA模型（以下为模型平面图）会出现以下几种常见的错误情况。

错误一：没有体现双螺旋特征

错误二：磷酸基团的数目不对（如图一、二）

错误三：未正确体现双链的反向平行（如图三）

对模型的交流、评价和修正是本节课的重点之三，在交流讨论中学生的思维可以发生碰撞，一方面修正了错误的认知、加深了对DNA双螺旋结构的理解，另一方面可以培养学生谦虚坦诚、团结协作的品质。这是作为一名成功科学工作者必需具备的素质。

四、教学反思

本节课的设计亮点有两个方面：科学史的学习和模型构建的自主探究。

DNA发现史的学习和讨论，是为后来的自主探究搭建跳板的必备环节。教师可以设计小组交流，组间PK等调动学生们的积极性，让同学们感受科学家是如何在修正错误的过程中慢慢找到真理的科学历程。

DNA模型构建活动的挑战则是可能出现的各种不可预期的错误模型，这就要求教师日常教学时要注意观察和积累，事先做好教学预设，不打无准备之战。如果出现了教学预设外情况，教师也要注意巧妙处理：比如让学生思考、讨论、各抒己见；或者让学生课后上网查阅课后交流等。