“DNA分子的結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)

楊月平

摘要：本節(jié)教學(xué)中，教師通過對"DNA分子的結(jié)構(gòu)"教學(xué)的精心設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)層層遞進(jìn)的問題進(jìn)行討論與探究，通過學(xué)生動手制作DNA模型與黑板彩色卡紙貼圖拼接的方式，較好地掌握相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：DNA結(jié)構(gòu)；學(xué)生動手；合作學(xué)習(xí)； 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-5962（2013）07-0034-02

1教材分析

人教版高中生物教材《遺傳和進(jìn)化》第三章第二節(jié)"DNA分子的結(jié)構(gòu)"一節(jié)，教學(xué)安排1課時(shí)。教學(xué)內(nèi)容包括DNA分子的結(jié)構(gòu)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建、堿基互補(bǔ)配對原則等知識。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到DNA是主要的遺傳物質(zhì)，但不能理解DNA作為遺傳物質(zhì)的內(nèi)在原因，即DNA應(yīng)具有作為遺傳物質(zhì)所應(yīng)有的結(jié)構(gòu)和功能上的特點(diǎn)。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對此有更深的理解。

2教學(xué)目標(biāo)

2.1知識目標(biāo)。

了解DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的過程；概述DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；探討堿基互補(bǔ)配對原則。

2.2能力目標(biāo)。

通過學(xué)生制作DNA雙螺旋模型和彩色卡紙貼圖拼接，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、總結(jié)歸納的能力；通過小組合作、組內(nèi)討論、學(xué)生展示，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的能力；通過生物發(fā)展史過程的再現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)性思維的能力。

2.3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。

體會生物科技發(fā)展歷程的艱辛，培養(yǎng)堅(jiān)持不懈的毅力；通過揭示DNA結(jié)構(gòu)和功能的相互統(tǒng)一，對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義世界觀教育；通過學(xué)生動手制作，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和科學(xué)態(tài)度。

3教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

DNA分子的結(jié)構(gòu)；學(xué)生動手自制DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；堿基互補(bǔ)配對原則。

4教學(xué)準(zhǔn)備

教師編制學(xué)案，準(zhǔn)備課件；學(xué)生分組；每組準(zhǔn)備40對脫氧核苷酸塑料模型；每組準(zhǔn)備一樣大小的（18cm×10cm）紅、橙、黃、綠四色卡紙（紅色代表A，橙色代表G，黃色代表T，綠色代表C），磁鐵或雙面膠。

5教學(xué)過程

5.1利用舊知，導(dǎo)入新課。

通過"DNA是主要的遺傳物質(zhì)"的復(fù)習(xí)，提出為什么DNA能作為生物的遺傳物質(zhì)？DNA具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它的這一功能？激發(fā)學(xué)生探究欲望，導(dǎo)入新課。

5.2問題創(chuàng)設(shè)，層層推進(jìn)。

5.2.1問題1：組成DNA分子的元素及單位是什么？

【任務(wù)1】認(rèn)識脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)。了解五碳糖結(jié)構(gòu)中1'端連接堿基，5'端連接磷酸的特點(diǎn)，為脫氧核苷酸相連形成長鏈做好鋪墊。

5.2.2問題2：4種脫氧核苷酸是如何相連形成一條脫氧核苷酸長鏈的？

【任務(wù)2】每組學(xué)生組裝一條含有20個(gè)脫氧核苷酸的長鏈。老師提及磷酸二酯鍵幫助學(xué)生拓展知識，加深對脫氧核苷酸相連形成長鏈的理解。

5.2.3問題3：DNA分子含有幾條脫氧核苷酸長鏈？

【任務(wù)3】每組學(xué)生組裝另一條脫氧核苷酸長鏈。

5.2.4問題4：DNA分子兩條鏈之間的關(guān)系是什么？

【任務(wù)4】請3個(gè)同學(xué)前后站立，左手搭左肩；另外3個(gè)同學(xué)前后站立，左手搭左肩，兩組同學(xué)無法握手。若一組同學(xué)回頭前后站立，兩組同學(xué)可以順利的將右手相握。從而形象地模擬出DNA分子兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械摹?/p>

5.2.5問題5：DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。

在前面的推導(dǎo)下，學(xué)生順利的掌握了DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。

5.2.6問題6：DNA分子的立體結(jié)構(gòu)。

（1）DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

（2）DNA分子中的脫氧核苷酸和磷酸交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。

（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，A與T配對，G與C配對，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。

5.3小組合作，繼續(xù)探究。

5.3.1各組卡紙相同，任意拼接DNA分子模型。

每組發(fā)一樣大小的（18cm×10cm）四色卡紙16張。紅色代表A，橙色代表G，黃色代表T，綠色代表C。其中每種顏色各4張。每張卡紙代表一個(gè)脫氧核苷酸。

【任務(wù)5】每組派第一位同學(xué)上黑板，拿組內(nèi)任意8張卡紙?jiān)诤诎逯猩舷缕唇?，用磁鐵或雙面膠粘住。

【任務(wù)6】每組派第二位同學(xué)上黑板，拿筆畫出磷酸二酯鍵，將8個(gè)脫氧核苷酸相連并形成一條長鏈。

【任務(wù)7】每組派第三位同學(xué)上黑板，將另外剩余的8張卡紙?jiān)诤诎逯羞M(jìn)行配對，用磁鐵或雙面膠粘住。

【任務(wù)8】每組派第四位同學(xué)上黑板，拿筆畫出磷酸二酯鍵和氫鍵，形成完整的DNA分子的平面結(jié)構(gòu)模型。

5.3.2各組色彩迥異，總結(jié)DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

黑板上形成了各組色彩迥異的堿基配對方式，由此引發(fā)學(xué)生思考：為什么每組拿著一樣的脫氧核苷酸，卻可以組合出顏色迥異連接方式不同的DNA分子？學(xué)生由感官的認(rèn)知上升到理性的思考，可以順利推出DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）多樣性：堿基對排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。

（2）特異性：堿基的特定排列順序，構(gòu)成每一個(gè)DNA分子的特異性。

（3）穩(wěn)定性：DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架不變；兩條鏈之間堿基互補(bǔ)配對的方式不變。共同決定了DNA分子的穩(wěn)定性。

5.4知識拓展，能力提升。

在堿基互補(bǔ)配對原則中，A配T，G配C。而且A與T之間是兩個(gè)氫鍵，G與C之間是三個(gè)氫鍵。由此可推出：

（1）G與C含量越多，DNA分子越穩(wěn)定。

（2）在DNA分子中：

A=T，G=C；A+G=T+C；A+G/T+C=1；

任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的50%；

嘌呤堿基總數(shù)=嘧啶堿基總數(shù)。

5.5歸納總結(jié)，梳理體系。

為了進(jìn)一步鞏固本節(jié)課的知識體系，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，采用小組合作的方式梳理本節(jié)課主要的知識體系：（1）DNA分子的結(jié)構(gòu)（是反向平行的雙螺旋；脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)構(gòu)成基本骨架；含氮堿基在內(nèi)側(cè)靠氫鍵相連并遵循堿基互補(bǔ)配對原則）；（2）DNA分子的特點(diǎn)（多樣性、特異性、穩(wěn)定性）。

5.6適當(dāng)留白，留下思考。 關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程，涉及到哪些學(xué)科？生物學(xué)發(fā)展的歷程，給予我們什么樣的啟示？

6教學(xué)反思

本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上，通過設(shè)計(jì)問題層層推進(jìn)，學(xué)生很順利的掌握了DNA分子的結(jié)構(gòu)；通過學(xué)生動手制作DNA模型，學(xué)生列隊(duì)模擬DNA連接方式，通過在黑板上拼接四色卡紙，學(xué)生很好地掌握了DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。教師在整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中，注重引導(dǎo)學(xué)生思考，強(qiáng)調(diào)小組合作與探究，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，注重全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，形成了一個(gè)非常流暢的生成性課堂。

參考文獻(xiàn)

[1]黎泓波，胡亞敏，楊定明，費(fèi)丹。蘇木素與DNA相互作用的光譜研究 [J]《化學(xué)學(xué)報(bào)》2007、2.

[2]劉曉彩，王興明，王任童，戴亞堂，丁立生。熒光光譜法研究偶氮胂Ⅲ與DNA的作用 [J]《西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2010、4 .