还原《DNA的结构》教学设计

还原教学设计《DNA分子的结构》的教学设计一、教材分析《DNA分子的结构》是高中生物（人教版）必修模块Ⅱ第三章第二节的内容，它由DNA双螺旋结构模型的构建过程、DNA分子的结构特点以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。学生以学习了DNA是主要的遗传物质为基础来学习本节内容，为学习下一节DNA的复制做准备。二、教学目标知识目标：1、阐述DNA分子作为遗传物质需要具备的特点。2、简述四种碱基的名称与简写。3、表述碱基互补配对的中心内容。4、阐述DNA分子的结构特征。能力目标1、尝试搭建DNA的结构模型。2、初步知晓科学探究的基本过程与基本方法。情感态度与价值观目标1、体验科学家锲而不舍、执着追求、合作交流的科学精神。2、认同人类对DNA的研究与应用是不断深化、不断完善的。3、增加对生命科学研究的兴趣与积极性。三、重点、难点重点DNA结构模型的搭建过程DNA的结构特点难点DNA的结构特点DNA结构模型的搭建四、方法和策略通过讲授科学家搭建DNA结构模型的过程，让学生体验发现一个完整科学成果的过程；通过学生与老师的讨论，学生与学生的讨论来解答学习DNA结构中所遇到的问题；通过小组讨论，来搭建DNA的结构模型，体验沃森和克里克搭建模型的过程。五、媒体的使用PPT课件、立体模型六、教学过程教学环节教师的组织和引导学生活动设计意图导入新课【引导学生回忆】上节课，我们已经讨论了构成染色体的两种成分哪一种是遗传物质的问题。通过对几个经典实验的分析，我们得到了什么样的结论？【提出问题】DNA是主要的遗传物质是实验证明的，那么请同学们思考这样一个问题，从理论上讲，DNA作为遗传物质要行使它的功能需要怎样的结构与理化性学生参与老师的互动，共同回答老师在复习过程中提复习上节课内容，集中学生的注意力，让质呢？DNA应该具备哪些特征才可以成为遗传物质？【简述】DNA具有强大的功能，这样的功能是不可替代的，它具有这样的功能，那么到底有什么样的结构呢？我们知道结构与功能是相适应的，而DNA的结构又是怎么被发现的呢？这就是我们这节课所要讨论的中心话题出的问题。学生积极思考，举手发言。学生了解这节课的内容DNA结构的发现过程【简述】在DNA结构的发现过程中有许多的科学家做出了卓越的贡献，下面先向大家介绍一位。发动生物学革命的物理学家——薛定谔，是量子力学理论的创定人之一，曾经发表了一本书《生命是什么——活细胞的物理学说》，在书中他提到，生命科学的理论和方法将出现重大突破，而且他建议将物理学，化学的理论和方法引入到生命科学的研究中去。因此当时很多人从物理学的研究转向了生物学的研究，包括了很多诺贝尔奖获得者。接下来我们来步入DNA结构的发现之旅，看看为什么有这么多的科学家来投身于DNA的研究之中，他们又做出了哪些贡献。【展示资料与简述】DNA与蛋白质都是大分子物质，研究蛋白质的时候是先研究它的基本组成单位-氨基酸，同样，研究DNA也应该先从比较简单的结构开始。1991年美国生物化学学家莱文和琼斯确定：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。并且经过化学分析，了解了脱氧核苷酸的结构如图所示：学生认真听老师对所展示资料的讲述，学习当时科学家的过程。让学生体验科学家的研究过程，提高对生命科学的兴趣。而构成脱氧核苷酸的含氮碱基有四种，分别是A-腺嘌呤，G-鸟嘌呤，C-胞嘧啶，T-胸腺嘧啶。因此根据含氮碱基的不同，可以将脱氧核苷酸分为以下四种：基本组成单位找到之后，DNA的研究还在继续进行。1951年科学家在实验室里得到了DNA结晶，DNA具有结晶结构的发现，加速了DNA结构的研究进程。同年，鲍林证实了DNA具有螺旋结构。（介绍鲍林）1952年威尔金斯和富兰克林确定：DNA具有双链结构。（简介富兰克林和威尔金斯）这两位曾经是合作者，在DNA的研究中做出了巨大的贡献。他们使用了X射线衍射的物理技术，对DNA进行拍照并且计算，获得了很多的数据。为其他的研究者提供了珍贵的材料。1953年沃森和克里克构建DNA双螺旋结构。（简介沃森和克里克）克里克也是受到了薛定谔《生命是什么》的影响后，从物理学转向生物学研究的。沃森在16岁时获得了芝加哥大学的动物学理学学士，从小就展示了生命科学的天赋，22岁在英国剑桥大学结实了克里克，从此开始了两位科学家的传奇生涯。早在1951年就开始收集大量资料，开始搭积木的工作。搭积木我们都搭过吧？这两位科学家摆脱了威尔金斯和富兰克林纯粹的计算过程，而开始了构建。这一步，是关键性的一步。搭建模型【引导学生】注意每组的桌子上有模型，大家看下这是什么模型？对，是脱氧核苷酸。我想让大家重温一下沃森和克里克搭建DNA双螺旋结构的过程。【提出问题】我们有的信息是DNA是双链螺旋结构，那么你们认为在搭建过程中还有什么问题？【资料分析与解答问题】沃森和克里克是在很简陋的条件下搭建的，也碰到了很多问题，这些问题需要一些信息来解决。1952年美国分析化学家查尔加夫提供了他早年研究的成果。如下学生的积极性被激发，通过思考，提出自己的问题。积极思考老师在解答学生提出的问题时为了解决问题而提出的一些小问题，配合让学生尝试搭建模型，从而能够对DNA的结我们可以找到什么样的信息？对，各种含氮碱基数量不同，A与T含量相当，G与C含量相当。因此他提出了两点；A+G=T+C;A=TG=C这是沃森和克里克后来提出的碱基互补配对原则的中心内容。1952年美国理论化学家古伦德向他们解释了他自己的研究成果，他认为含氮碱基是以氢键相连的。非常重要的一条是1953年威尔金斯向沃森和克里克提供了富兰克林的DNA衍射照片及数据。他们得出的结论是碱基在螺旋的内侧，糖-磷酸在外侧。而克里克根据这组照片得出DNA的两条单链的走向是相反的。【提供信息指导构建模型】有了这么多的信息，请同学们分工合作，尝试着搭建DNA结构。老师回答。解决一些基本问题之后，学生开始分小组搭建模型。构特点有一个更好的把握与更深刻的印象。模型展示【组织学生展示作品】下面，请各小组将各自的作品向大家展示，并且适当解释。各小组学生展示各自小组的模型，激发学生的成就感，提高兴趣，并且能够（引导学生说出搭建过程中遇到的问题。）并且在展示的过程中向大家解释搭建的原因。更形象的解决一些知识点上的问题。总结DNA结构特点【提出问题】各小组所构建模型的相同之处？不同之处？【解答问题与总结】磷酸和五碳糖首尾相连，形成两条链状结构；含氮碱基满足碱基互补配对原则通过氢键相连，形成了DNA比较稳定的双链结构，体现了之前所说的DNA分子需要具有相对稳定的结构。遗传信息储存在DNA碱基对的排列顺序当中，而碱基对的排列顺序多种多样，所以DNA分子储存了无数的遗传信息，这体现了之前所说的DNA分子需要具有多样性。而DNA作为遗传物质还需要能够自我复制，这个内容会在之后的教学中来进行。【展示模型】通过展示DNA的立体模型，向同学们介绍DNA分子的螺旋方式（右手螺旋）以及具体数值（旋转一周有10个脱氧核苷酸对，螺距3.4nm，螺旋的直径2nm），像学生说明，这样精确的数值就代表着生命科学。【展示图片】课外扩展【简述】DNA结构模型的发现标志着分子生物学的开端，从此人类开始进入了设计生命改造生命的阶段。目前来讲，DNA的研究与应用还在仅继续进行当中。【提出问题并且引导学生回答】同学们对DNA的研究与应用有什么了解？请同学们展开想象力，思考你们希望DNA的研究与应用能再给人类带来什么样的好处？【简述】DNA的研究还在不断的进行，生命科学就是这样的生生不息，而生命科学的发展一定是在其发展到一定阶段的产物，也需要众多学科的新的理论，新的方法来支持。最重要的是，依靠科学家创造性的劳动才能够有这样的结晶。所以希望更多的对生命科学感兴趣的学生能够投身到对生命科学的研究中去，为我们人类自己以及其他生物来谋求福利。学生积极回答问题，展示自己的想象力以及对课外知识的积累。了解学生课外知识的情况，提高学生对生命学科这门学科的兴趣，初步建立一些科学素养。