高中生物-DNA分子结构教学设计学情分析教材分析课后反思

《DNA分子的结构》教学设计教学理念

根据新课程理念，高中生物教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学探究精神等生物学科学素养，因此本节课采取小组成员间的“自主-合作-探究”模式，让学生身临其境体验DNA结构模型的探究历程，感悟科学研究中蕴含的科学思想和科学态度，以此提高学生的探究能力，训练学生养成科学的思维方法及习惯，进而学习到科学家善于分析信息和严谨持之以恒的科研精神。教材分析本节内容是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，主要包括DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分。其中碱基互补配对原则是DNA结构、DNA复制以及DNA控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。DNA分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识；DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。学情分析学生在学习高中生物新教材（人教版）必修1第2章第3节遗传信息的携带者——核酸时学习了DNA分子，对DNA分子已经了解这节课学生通过查资料、自主学习和小组合作探究可轻松完成学习任务。设计思路以科学家的探究过程为主线，用提问、讲授并结合多媒体演示的方法再现科学家如何一步步通过不懈的努力总结出DNA分子的结构。教学中通过科学家相关事迹的学习，使学生认识到科学探索的艰辛，树立起勇于挑战、不怕失败、团结协作的科学态度。教学目标1.知识方面⑴识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。⑵DNA分子的平面结构和空间结构。⑶碱基互补配对原则。2.情感态度与价值观方面⑴认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。⑵认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程3.能力方面⑴构建DNA双螺旋结构模型。⑵就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟模型方法在这些研究中的应用。教学重点及实施策略教学重点：DNA分子双螺旋结构模型的建构策略：下发导学案完成预习内容，兴趣小组同学事先进行课前探究；教学难点及实施策略教学难点：DNA分子结构的主要特点策略：通过模型构建和课件展示来总结教学方法：讨论法、多媒体演示法课时安排：1课时教学过程设计【复习提问】1.

上一节学习了哪两个重要实验？实验的结论是什么？2.

为什么说DNA是主要的遗传物质？【情境导入】科学家在通过实验知道了DNA是遗传物质之后，又迫切得想知道DNA是如何储存遗传信息的？又是如何控制生物的性状的？要回答以上问题必须了解DNA的结构。【新知探究】教师：2004年7月28日，“分子生物学之父”克里克在圣地亚哥加州大学医院与世长辞，享年88岁。1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，更宣告了分子生物学的诞生。也正是因为这一研究成果，1962年他们共同获得了诺贝尔学奖。那么，克里克与沃森提出了双螺旋结构到底是怎样的呢，下面我们一起跟随科学家的研究足迹尝试着构建出这个著名的双螺旋结构。一、DNA分子双螺旋结构的构建1．模型建构一：脱氧核苷酸前面学过20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的基本单位是

1分子脱氧核苷酸

=

+

+

多媒体展示：请学生回答碱基的种类和脱氧核苷酸的种类。2．模型建构二：脱氧核苷酸单链基本单位找到了，科学家们进一步发现DNA就是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。教师指导学生如何将脱氧核苷酸连接成单链3．模型建构三：脱氧核苷酸双链4．模型建构四：双螺旋多媒体展示：资料三和资料四教师：1951年春天，在意大利举行了一次生物大分子结构的会议。会上，英国科学家富兰克林和她同事威尔金斯展示了采用X射线衍射技术拍摄到的DＮＡ晶体照片，而这张照片让来参加会议的沃森激动地话也说不出来了，心怦怦直跳。为什么？因为从这张照片上完全可以断定DNA的结构是一个螺旋体。所以，资料3为推算出DNA分子呈螺旋结构的结论，提供了决定性的实验依据。但可惜的是没等到分享研究成果的喜悦，7年之后，这位才华横溢的女科学家因为癌症而英年早逝。按照惯例，诺贝尔奖不授予已经去世的人。因而，在1962年是富兰克林的同事威尔金斯和沃森、克里克共同分享了当年的诺贝尔奖。多媒体展示：衍射照片教师：那么到底是什么样的螺旋结构呢？在1951年的秋天，沃森在英国剑桥大学碰到了对DNA结构同样着迷的克里克。虽然克里克比沃森大12岁，却有一见如故的感觉。物理学家出身的克里克对衍射图谱的分析十分熟悉，而沃森可以帮助克里克理解生物学内容。他们尝试了很多螺旋模型，但都以失败告终。请学生阅读课本48页相关内容。教师：在失败面前他们没有气馁。最终，根据各方面对DNA研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克得出一个共识：DNA是一种双链螺旋结构。于是沃森和克里克立即行动，马上在实验室中联手开始搭建DNA双螺旋模型。从1953年2月22日起开始奋战，他们夜以继日，废寝忘食，终于在3月7日，将他们想像中的美丽无比的DNA模型搭建成功了。多媒体展示：DNA双螺旋结构模型5．思考与讨论（1）沃森和克里克在构建DNA模型过程中，利用了他人的哪些经验和成果？又涉及到哪些学科的知识和方法？这对你理解生物科学的发展有什么启示？（2）沃森和克里克在构建模型的过程中，出现过哪些错误？他们是如何对待和纠正这些错误的？（3）沃森和克里克默契配合，发现DNA双螺旋结构的过程，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们这种工作方式给予你哪些启示？

二、DNA分子双螺旋结构的分析1.学生通过思考如下问题，与教师一同归纳DNA分子双螺旋结构的特点。

(1)DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？(2)

DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位呢？碱基位于DNA的什么部位？(3)

DNA中的碱基是如何配对的？2.DNA分子双螺旋结构的特点：(1)DNA分子是由两条链组成的，按反向平行方式盘绕成双螺旋结构。(2)DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且A一定与T配对，C一定与G配对。3.课堂反馈：课后练习1、3【思维拓展】有关碱基规律的计算【课堂小结】5种化学元素，4种碱基，3种化学组成，2条链，1种独特的双螺旋结构独特表现在：反向平行，磷糖交替，碱基互补【作业布置】相关练习板书设计第二节

DNA分子的结构一、DNA分子双螺旋结构的构建模型建构一：脱氧核苷酸模型建构二：脱氧核苷酸单链模型建构三：脱氧核苷酸双链模型建构四：双螺旋二、DNA分子双螺旋结构的分析结构特点：反向平行，磷糖交替，碱基互补《DNA分子的结构》教学反思DNA分子的结构对学生来说，具有一定的抽象性。从一开始就吸引学生对DNA分子的兴趣、调动学生的积极性相当重要。教材中关于沃森和克里克提出的DNA分子的双螺旋模型的的资料，可以对学生进行科学研究方法和过程的教育，体现了新课改的科学素养理念。在教学中要注意由里及表，由浅到深，逐步发散，帮助学生构建DNA分子形成的网络知识系统，达到掌握主干知识的目标。另外，在相应内容结束时要及时“点题”在教学中我觉得通过DNA结构模型的制作实验后，对学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构非常有益。学生在实践中能准确理解脱氧核苷酸是如何构成DNA双螺旋结构的，而且其中的碱基互补配对的原则，和数量关系以及DNA的排序等教学难点也能轻松的突破。但从时间安排上内容有些多，需要一节半的时间方能完成教学任务，所以在实际教学中可以把这节和DNA的复制结合在一起，继续用模型制作的方法探究DNA的复制规律，组成两节实验连排的课，这样知识比较完整，而且有知识深度的递进，学生的思考空间也比较大，能锻炼他们的思维品质和科研意识。在准备这节课的授课内容和授课过程时，我无数次的被科学家的机智、聪慧和大胆的创造性思维所打动，作为教师我不只要激励我的学生勇攀科学的高峰，同时也要不断鞭策自己，使自己在教学教研领域有所建树。学生情况分析1、学习兴趣与基础经过一段时间的观察，发现班上有一大半学生对生物学习没有兴趣，问其原因，大部分都说生物偏难，学不懂，老师讲的都不明白，基础太弱，导致课堂上无所事事。这样越来越对生物没有兴趣。2、学习习惯少部分学生有主动学习的行为，比较喜欢上生物课，学习热情也很高，和老师讲常交流。但仍有大部分学生学习懒散、学习习惯差，粗心大意、书写不认真，不愿思考问题，上课开小差，依赖老师讲解，依赖同学的帮助，作业抄袭等等不良现象。3、学习成绩由于两级分化严重，导致成绩差异明显，高分很高，低分太低。有的学生很多初中的知识都不会，甚至在计算上都经常出现错误，从卷面上分析，一部分学生主要是粗心造成的。本着改变课堂教学模式，促进学生转变学习方式的思想，在教学过程中，我充分利用现代化多媒体技术，充分利用学校现有的资源，大胆的让学生动手，在讨论中，使学生主动而轻松的掌握了DNA的基本结构。整堂课，生动活泼，学生由始至终处于一种兴奋好奇的状态，成功的实现了预期的教学目标。但仍然有部分学生参与度不够，需要进一步完善教学方法与过程。本节内容是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，主要包括DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分。其中碱基互补配对原则是DNA结构、DNA复制以及DNA控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。DNA分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识；DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。根据本教材的结构和内容分析，结合着高二年级学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的目标：1、

知识目标：识记DNA分子的基本单位的化学组成；理解DNA分子的结构特点。2、能力目标：通过制作DNA平面结构模型，培养学生的动手能力；通过对DNA双螺旋结构模型的观察，提高学生的观察能力、分析和理解能力。3、

情感目标：通过DAN结构的发现历程的教学，使学生认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。题组一DNA的结构、复制及相关计算1．(2011·上海卷，27)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是()A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种2．关于下图DNA分子片段的说法不正确的是(多选)()A．解旋酶作用于③部分B．②处的碱基对缺失导致染色体结构的变异C．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代含15N的DNA占3/4D．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上3．(2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()A．DNA的复制需要消耗能量B．RNA分子可作为DNA合成的模板C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期4．(2010·常州质检)一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A．44% B．24% C．14% D．28%5．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是()6．(2011·安徽理综，5)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次7．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U－A、A－T、G－C、C－G。推测“P”可能是()A．胸腺嘧啶 B．腺嘌呤C．胸腺嘧啶或腺嘌呤 D．胞嘧啶题组二基因、DNA和染色体之间的关系8．人类第14号染色体信息已破译，总计含87410661个碱基对，研究报告称，第14号染色体含有1050个基因和基因片段。则平均每个基因含有的碱基数为()A．83248 B．166496C．1050 D．不能确定9．下列关于基因的说法，正确的是(多选)()A．基因是控制生物性状的DNA的功能单位B．基因是DNA的随机片段，与DNA是局部与整体的关系C．基因中脱氧核苷酸的排