3.2 DNA的结构教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 生物 年级 高一 学期 春季
课题 DNA的结构
教学目标
通过了解DNA双螺旋结构的探究历程，构建DNA平面模型和双螺旋模型。（科学探究，科学思维） 通过DNA结构双螺旋模型的观察，概括DNA分子的特征。（科学探究、生命观念）。 通过沃森、克里克等人不断探索、团结合作、共同发现DNA双螺旋结构的经历，培养学生勇于探索、严谨论证的科学态度和钻研态度。认同合作在科研中的重要性；体验科学探索需要锲而不舍。（科学探究、社会责任）
教学内容
教学重点： 1. DNA双螺旋模型的制作；
2. DNA分子结构的主要特点。
教学难点： 1. 从DNA分子的结构特点对DNA分子的特性进行概括。
教学过程
说教学过程 （一）情境导入 通过播放“用厨房日常用品提取草莓的DNA”的视频，启发学生思考：都是白色丝状物，为什么能携带不同生物的遗传信息呢？身边的DNA，微观结构究竟是怎样呢？ 【设计意图】视频导入，活跃课堂气氛，激发学生的探究热情。 DNA的微观结构是由沃森和克里克于1953年发表在nature杂志的，这一轰动的发现标志着遗传学的发展想着微观的分子生物学领域迈进了一大步。两位名不见经传的科学家怀着渺茫的希望，揭开了分子生物学（molecular biology）最根本的谜团。这一谜团是如何被解开的呢？让我们伴随着科学家们的脚步，使用模型构建的方法，逐步揭开迷雾。 （二）新知教授1—“脱氧核苷酸”模型构建 问：研究大分子的结构，首先要研究什么？引导学生回答：基本单位。 展示：列文和琼斯的研究成果。 复习： 1.DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基构成的。 2.脱氧核苷酸的种类：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 3.脱氧核糖是含有几个碳原子的糖？ 在形成脱氧核苷酸时，脱氧核糖的两个位置分别连了一个分子的磷酸基团和一个分子的含N碱基。到底哪里呢？现在我们无法精准描述，所以对有机物的碳骨架中的C原子进行编号。 4.对脱氧核苷酸结构式中的五个碳原子编号1'-5'，应该如何编号？ 脱氧核糖是一个五碳糖，如果按照图示对碳原子编号1'-5'。 每个脱氧核苷酸中，含氮碱基与1号'碳相连，磷酸与5'号碳相连。（引导学生说出） （三）新知教授2—“DNA平面模型”构建 剪一剪——组成脱氧核苷酸的小分子 教师引导学生观察脱氧核苷酸组成分子的结构，剪出相应小分子 【构建内容】观察图片展示的几种不同结构，根据比例关系，剪出：6个磷酸基团、6个脱氧核糖、4种含氮碱基各3个 【构建要求】观察学习任务单模型图，尽量等比例放大到合适尺寸，剪好后用白板笔标注好基团名称 【时间】5min 拼一拼——“脱氧核苷酸”模型构建 教师引导学生确定连接磷酸分子和含氮碱基的位置。 【构建内容】把三个不同小分子用白板笔连线 【构建要求】构建内容：注意区别碱基和磷酸分子所在的位置 【时间】1min 【一评】你的脱氧核糖核苷酸模型构建的正确吗？ 师：知道了基本组成单位，下一步要解决什么问题？ 引导回答：基本单位之间如何连接。 引导学生回忆氨基酸脱水缩合的过程，观察脱氧核苷酸的结构式，推测可能脱水缩合的部位。 连一连——“脱氧核苷酸链”模型构建 【构建内容】连接一条脱氧核苷酸单链 【构建要求】根据脱氧核苷酸脱水缩合位置，用白板笔划线代表化学键，连接多个相邻的脱氧核苷酸。 【用时】3min 【二评】对照正确的模型，评价、指正修改模型。 引导：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端叫做5’-端，另一端有一个羟基（-OH），称作3’-端。 【思考】我们构建的DNA单链模型，5’-端和3’-端各在哪里？ 师：知道了单链结构以后，下一步需要研究什么？ 引导学生思考：DNA有没有可能是单链，如果不是单链，还可能是几条链？ 可能是1、2、3条链。 教师从一条链开始引导学生推断，否定1条和3条的可能性。 材料2：早凋的“科学玫瑰”。1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克林提供了DNA的X射线衍射图谱。结论：DNA分子为螺旋结构，且DNA分子直径2nm。 结合之前的推导，学生得出DNA是双链的螺旋结构。 推理假说——“DNA平面”模型究竟是怎么样的呢？ 引导学生“DNA平面”模型的三种可能性。 碱基在外侧的双链模型，碱基同型配对模型，碱基互补配对模型。 资料3：奥地利著名生物化学家查哥夫研究发现： A=T G=C 资料4:克里克请数学家帮助计算，结果表明嘌呤有吸引嘧啶的趋势。 学生观察嘌呤比嘧啶要长，互补配对正好解释了双链之间的平行关系。 教师展示资料:X射线衍射图谱；奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出:腺嘌呤(A)的量一胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量一胞嘧啶(C)的量。 提出问题：四种碱基之间的数量关系怎么解释呢？分析刚才所建构的模型，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？教师引导:根据各个科学家之间结论的互相印证，应该得出一个什么样的双链？ 【构建内容】以单链模型为基础，合作构建DNA双链平面结构 【构建要求】注意两条链反向平行；碱基互补配对；碱基之间用白板笔画线表示氢键。 【时间】3 min 【设计意图】通过引导学生结合单链模型和科学家的研究成果进一步构建模型，培养学生的创造性思维和理性分析能力，学会结合不同形式的资料去推理判断。 （四）新知教授3—“DNA的双螺旋”模型构建 学生用提前准备好的模型来构建DNA双链结构，形成双螺旋结构。 【设计意图】展示、自评。让学生体会成功的快乐，激发学生自主探究的主动性、积极性。 新知教授4—模型分析 【模型分析1】教师展示PPT课件，请学生观察 DNA分子的结构模型，讨论：(1)构成DNA的两条链有怎样的关系 (2)DNA分子中，内侧、外侧分别由什么连接而成？(3)两条链之间碱基的连接有什么规律？学生依据模型分析，得出答案，教师给出答案、补充整理。 【模型分析2】请学生将自己构建的DNA平面模型与PPT上展示的DNA模型对比，发现碱基对排列顺序的不同，探究碱基对数量(n)和碱基对排列方式的关系，建立数学模型，引导学生总结出DNA的多样性特点。 （六）新知教授5—从结构到特性 学生分析自建模型结构，教师引导学生得出DNA分子的特性。 （七）新知教授6—遗传信息蕴含在碱基对的排列中 结合模型引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪 教师总结：通过以上分析可知，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。 思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴含在哪 碱基对的排列顺序中。 思考、反馈 热点思考：检验人员为何能在成千上万的样本中精确找到阳性样本呢？ 扩展延伸：请同学们课后搜集与DNA测序技术相关的应用，并在下节课展开讨论。 总结归纳 DNA分子的模型构建 DNA分子的结构特点：两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；外侧：脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变，构成DNA分子的基本骨架；3.内侧：碱基按遵循碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对 DNA分子的特性：稳定性；多样性；特异性