《DNA分子的结构》教学设计
2019-09-10梁彦红
梁彦红
一、教学目标
1.知识目标：概述DNA分子结构的主要特点。
2.能力目标：制作DNA分子双螺旋结构模型。
3.情感态度与价值观目标：体验DNA双螺旋结构模型的构建历程，认同合作与实践探究在科学中的重要性。
二、教学重点
1.制作DNA分子双螺旋结构模型。
2.DNA分子结构的主要特点。
三、教学难点
DNA分子结构的主要特点。
四、教学用具
DNA分子结构模型组件、DNA分子的空间结构模型。
五、教学方法
实验探究制作模型、发现式教学、多媒体教学。
六、教学过程
（一）创设情境，导入新课
（多媒体展示海啸和地震的图片）
提出问题：在这两次巨大的自然灾害中，遇难者众多，你若是医护人员，如何识别遇难者的身份？（学生：DNA）
教师引导：鉴别身份依靠的是DNA的结构还是功能？借此引出本节课的学习内容：DNA的结构是怎样的，有什么特点？
（二）模型建构，探究DNA的结构
1.基本单位
教师展示【资料1】：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的单位是 ，且每个脱氧核苷酸由 、 、 构成的。（空白处请同学们回忆已学知识回答）
【模型建构1】：单个脱氧核苷酸
教师展示【资料2】：DNA是由4种脱氧核苷酸连接而成的长链构成的。
【模型建构2】：脱氧核苷酸链
学生代表展示成果，教师点评，课件展示正确的连接方法。
2.双链（平面结构）
教师展示【资料3】：奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：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）的量这一碱基之间的数量关系。
提出问题：分析刚才所建构的模型是否符合这一科学事实，讨论应构建怎样的模型才能在任何情况下都符合这样的科学事实？
【模型建构3】：DNA双链
请一位学生展示并说明如此构建的原因，教师点评。
3.立体结构
教师展示【资料4】：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林拍摄了的DNA的X射线衍射图谱。
提出问题：科学家从图谱中推算出DNA应呈螺旋结构，你们的模型符合吗？应如何修改体现DNA的双螺旋结构呢？（在平面双链的基础上旋转即可）
【模型建构4】：DNA双螺旋结构
教师请完成得好的同学展示他们的模型，给予肯定和鼓励。让学生体会成功的快乐，激发学生自主探究的主动性，增强成功信心。教师随后展示现成的DNA分子的空间结构模型，让学生对DNA分子的結构形成更加感性的认识。
（三）模型分析
分析1：请同学们观察DNA分子结构模型，讨论以下问题：（投影显示下列问题）
（1）构成DNA的两条链有怎样的关系？
反向这个关系学生不容易得出，教师可以让学生通过游戏来寻找答案：请两列同学起立摆出左手握拳，右手平伸的姿势（左手握拳代表磷酸，右手代表碱基，躯干代表脱氧核糖），一个人可以代表一个脱氧核苷酸，一列同学就一条脱氧核苷酸链，请一列同学不动，另一列同学与之进行碱基配对（这列同学只能转身完成配对）。这个角色扮演更直观地反映了两条链反向的关系，学生印象会更深刻，效果更好。
（2）DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？
从模型中同学们很容易认为排列在外侧的是磷酸，教师应给予引导：磷酸是和磷酸直接相连的吗？学生观察后就会得出：磷酸和脱氧核糖相连。从而得出正确答案。
通过分析，学生不难归纳出DNA分子结构主要特点：（学生回答）
DNA分子有两条链组成，______________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;_______________排列在内侧。
分析2：请同学们比较不同组学生构建的DNA模型，分析不同组的DNA模型有什么不同？（学生回答：碱基对排列顺序不同）教师总结补充。
请几位同学将各自组的碱基对排列顺序写在黑板上，其他组同学写在纸上。学生通过观察会发现碱基对排列顺序确实不同。
教师总结：碱基对的排列顺序是千变万化的，碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。
引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪儿？
（答：碱基对的排列顺序中）引出生物的多样性的原因是遗传信息多样性，根本原因是碱基对的排列顺序是千变万化的。
分析3：联系生活实际，不同的人长相各异是为什么？
教师总结：同种生物不同个体碱基对的排列方式有差异，这是DNA分子的个体差异性。同时请同学回答前面所提出的：如何鉴别灾难中遇难者身份的问题，首尾呼应。
（四）课堂小结
与学生共同回忆我们的探索之路;并帮助学生搭建有关DNA分子结构的知识体系：即构成DNA分子有五种化学元素、四种基本单位、三种物质、两条脱氧核苷酸长链和一种双螺旋结构，以便于学生理解和记忆。
（五）作业布置
思考如何以本节课构建的模型为基础，形成2个完全相同的DNA分子（即DNA分子是如何完成复制的）。
