學(xué)生通過(guò)模型構(gòu)建活動(dòng)主動(dòng)參與課堂教學(xué)
——以“DNA分子的結(jié)構(gòu)”高一新授課為例

首都師范大學(xué)附屬濱州中學(xué) 山東 濱州 256600

新課改使教師講述式課堂向?qū)W生活動(dòng)探究式課堂轉(zhuǎn)化，在這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及很很多教學(xué)方法的創(chuàng)新，其中模型構(gòu)建就是一個(gè)很不錯(cuò)的方法，可以把很多抽象的事物具體化，讓學(xué)生更好的理解。關(guān)于模型構(gòu)建為主題的課堂，筆者進(jìn)行過(guò)一定的探索，總結(jié)出一些教學(xué)實(shí)踐方法。

1 設(shè)計(jì)模型構(gòu)建活動(dòng)的一些體會(huì)

1.1 學(xué)生構(gòu)建模型活動(dòng)一定是為了化解課堂教學(xué)的重難點(diǎn) 有些教師在設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)的時(shí)候缺乏思考，認(rèn)為學(xué)生活動(dòng)的越熱鬧，課堂效果就會(huì)越好，筆者認(rèn)為這樣的課堂是低效的，學(xué)生的活動(dòng)太多就會(huì)過(guò)于分散學(xué)生的精力，使主干知識(shí)的學(xué)習(xí)被沖淡。模型構(gòu)建活動(dòng)也是這樣，從數(shù)量上不易過(guò)多，而且應(yīng)該是為了化解重難點(diǎn)而設(shè)計(jì)。

1.2 處理好模型構(gòu)建過(guò)程中的課堂生成 學(xué)生構(gòu)建模型的過(guò)程不會(huì)是十分順利的，構(gòu)建過(guò)程中會(huì)遇到這樣或是那樣的困難，生成一些新的問(wèn)題，這些問(wèn)題是十分寶貴的，教師應(yīng)因勢(shì)利導(dǎo)，充分利用和解決好這些問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中可以充分的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

2 模型構(gòu)建實(shí)例——DNA分子的結(jié)構(gòu)

2.1 教材解讀

2.1.1 課標(biāo)要求 “概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，并通常由兩條互補(bǔ)配對(duì)的反向平行長(zhǎng)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息”，是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。教材內(nèi)容完全涵蓋了這部分知識(shí)。

2.1.2 教材的特點(diǎn) 教材用一個(gè)模型構(gòu)建的活動(dòng)來(lái)讓學(xué)生親自動(dòng)手構(gòu)建DNA模型，這樣可以讓學(xué)生更加直觀的學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)，這樣的授課效果要明顯好于教師直接講授。在模型構(gòu)建的困難點(diǎn)上都會(huì)有一些材料來(lái)推動(dòng)學(xué)生的模型構(gòu)建，從而使模型構(gòu)建可以順利完成。與老教材相比新教材更能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和邏輯分析能力，體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的要求。

2.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.通過(guò)DNA分子模型的構(gòu)建，概述DNA分子的組成與結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和科學(xué)思維。

2.通過(guò)不同DNA模型的比較，說(shuō)出不同DNA分子的差異及如何存儲(chǔ)遺傳信息。

3.通過(guò)相關(guān)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，認(rèn)同科學(xué)家的艱辛和執(zhí)著，養(yǎng)成勇于面對(duì)困難和克服困難的品質(zhì)。

2.3 教學(xué)重點(diǎn) DNA分子模型的構(gòu)建

2.4 教學(xué)難點(diǎn) DNA分子模型構(gòu)建過(guò)程中的思維引導(dǎo)

2.5 教學(xué)過(guò)程

2.5.1 情境導(dǎo)入 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，1953年沃森和克里克提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型使人們終于看清楚了DNA的結(jié)構(gòu)。整個(gè)研究過(guò)程也是相當(dāng)?shù)钠D辛和曲折，本節(jié)課老師和大家一起來(lái)重溫DNA分子結(jié)構(gòu)的探究歷程。

2.5.2 探究脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu) 當(dāng)時(shí)科學(xué)界對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)模糊，主要有下面兩方面的認(rèn)識(shí)：①DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈。②4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)這兩條信息，自己動(dòng)手構(gòu)建脫氧核苷酸模型。

活動(dòng)要求：① 利用老師給的活動(dòng)材料每人構(gòu)建一個(gè)脫氧核苷酸。

② 小組內(nèi)成員比較、評(píng)價(jià)個(gè)人作品。

活動(dòng)預(yù)期效果：①在制作和比較的過(guò)程中體會(huì)4種脫氧核苷酸的區(qū)別。

② 制作模型可以加深學(xué)生對(duì)脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

2.5.3 探究核苷酸之間的連接方式 1951年11月，富蘭克林通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，兩個(gè)脫氧核苷酸是在脫氧核糖和磷酸之間連接.請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)這條信息，探究核苷酸之間的連接方式。

活動(dòng)預(yù)期效果：① 通過(guò)探究活動(dòng)最終能夠把核苷酸正確的連接起來(lái)。

② 構(gòu)建核苷酸長(zhǎng)鏈的核苷酸是小組每個(gè)同學(xué)親自制作的，通過(guò)模型構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生小組合作的意識(shí)。

2.5.4 探究?jī)蓷l脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈之間的連接 脫氧核苷酸可以構(gòu)成長(zhǎng)鏈，那么DNA中含有幾條這樣的長(zhǎng)鏈呢?沃森用兩條鏈去構(gòu)建螺旋模型，與衍射圖相符。克里克通過(guò)分析DNA的密度，表明螺旋結(jié)構(gòu)確實(shí)是由兩條脫氧苷酸長(zhǎng)鏈組成的。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)這些信息，探究?jī)蓷l核苷酸長(zhǎng)鏈之間是怎樣連接的。

活動(dòng)要求：①相鄰兩個(gè)小組間合作完成。

② 材料用各小組制作的核苷酸鏈。

③ 制作完成后，組間比較、交流并做好展示作品的準(zhǔn)備。

活動(dòng)預(yù)期效果：①學(xué)生第一次進(jìn)行長(zhǎng)鏈的拼接一定會(huì)失敗，因?yàn)閮蓚€(gè)小組制作的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈中核苷酸的排列是隨機(jī)的，這個(gè)時(shí)候課堂產(chǎn)生了一個(gè)很重要的生成(為什么兩條鏈?zhǔn)遣晃呛系?進(jìn)而引入到堿基之間連接方式的學(xué)習(xí)。

② 這一步操作是組與組之間的合作，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力與習(xí)慣。

2.5.5 探究堿基之間的連接

教師給出三則材料：①1952年，美國(guó)的生化學(xué)家查哥夫訪問(wèn)劍橋大學(xué)時(shí)做了個(gè)報(bào)告。他指出：DNA中，A和T的數(shù)目相等，G和C的數(shù)目相等。

②沃森和克里克請(qǐng)劍橋的數(shù)學(xué)家約翰·格里菲斯計(jì)算出A+T的寬度與G+C的寬度相等。

③ 多諾(J·Donohue)告訴沃森，A-T和G-C可以靠氫鍵完成配對(duì)連接。

教師講授氫鍵的性質(zhì)。由于剛才構(gòu)建模型的失利，學(xué)生一定很著急想知道問(wèn)題出在哪，此時(shí)點(diǎn)燃了學(xué)生的求知欲。提供一些必要的資料幫助學(xué)生思考，學(xué)生可以知道A、T配對(duì)合適GC、配對(duì)合適，但是這些只是從堿基大小方面得到的信息，學(xué)生并不知道為什么A、T之間，G、C之間的氫鍵到底是個(gè)什么?通過(guò)教師的講解可讓學(xué)生知其然亦知其所以然。此后進(jìn)行模型二次構(gòu)建，有了堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的幫助，學(xué)生會(huì)對(duì)剛才制作失利的模型進(jìn)行修改，修改的過(guò)程中體會(huì)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。讓學(xué)生體會(huì)到通過(guò)努力克服困難最終取得勝利的心路歷程，這也正是科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)研究過(guò)程中經(jīng)常遇到的情境。

2.5.6 構(gòu)建DNA雙螺旋模型

活動(dòng)要求：① 以附近3個(gè)小組為單位，利用所給材料構(gòu)建完整的DNA分子雙螺旋模型。

② 展示組間合作的作品，并介紹DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

活動(dòng)預(yù)期效果：①在構(gòu)建的過(guò)程中體會(huì)DNA分子的結(jié)構(gòu)。

②通過(guò)比較小組作品，知道DNA分子差異性的原因，進(jìn)而知道不同DNA分子含有的遺傳信息不同是因?yàn)閴A基對(duì)的排列順序不同所致。

2.5.7 課堂小結(jié) 讓學(xué)生分析為什么那么多科學(xué)家都在研究DNA的結(jié)構(gòu)，沃森和克里克能最終獲勝。讓學(xué)生懂得合作和借鑒的重要性。

2.6 教學(xué)反思 學(xué)生首先構(gòu)建4種脫氧核苷酸模型，再把4種脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈，最后再把兩條核苷酸鏈組成雙鏈DNA分子，再構(gòu)建DNA的雙螺旋立體模型。學(xué)生構(gòu)建模型的過(guò)程一步一步地由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，能夠展示自己的探究結(jié)果并說(shuō)明制作的依據(jù)。學(xué)生通過(guò)探究過(guò)程可以更好的理解DNA分子的結(jié)構(gòu)從而達(dá)成課標(biāo)的要求。