第2节 DNA的结构-教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 生物学 年级 高一 学期 春季
课题 DNA的结构
教学目标
能用结构和功能相适应的观点认识DNA分子结构特征，树立生命观念。 通过分析科学史料，尝试构建DNA双螺旋结构模型，提高分析综合能力、建模能力和学科融合能力，形成科学思维的习惯。 通过建构DNA双螺旋结构模型，了解科学家的研究过程和方法，掌握科学探究的基本思路和方法。
教学内容
教学重点： DNA分子结构的主要特点。
2. DNA双螺旋结构模型的制作。
教学难点： 1. DNA分子结构的主要特点。
教学过程
一、创设问题情境，引出学习课题 呈现资料：“现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定，从而确定罪犯。” 由此提出问题：“为什么可以通过比对DNA来确定罪犯？”、“DNA作为遗传物质是怎样储存遗传信息的？” 设计意图：引起学生注意，充分调动学生的学习积极性，激发求知欲，使学生带着问题进入学习。 二、模拟科学探索历程，构建DNA结构模型 任务一：DNA结构的发现历程 1.构建DNA的基本单位 当时，科学界认识到DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G4种碱基。提问：脱氧核苷酸由哪些成分组成？脱氧核糖5个碳分别在哪？ 设计意图：通过复习核酸知识，分析掌握４种脱氧核苷酸之间的区别，为构建多核苷酸链模型做准备。?? 2.相邻的脱氧核苷酸如何形成长链 呈现脱氧核苷酸连接的3种方式，观察脱氧核苷酸的结构式，观察五碳糖的最上面的角上其实是一个氧，不具备可以脱水缩合的条件。再类比ATP，我们知道磷酸基团之间形成的化学键容易断裂，所以应该是磷酸与脱氧核糖相连。接着观察核苷酸之间酯键的位置，理解“３,５-磷酸二酯键”将两个脱氧核苷酸连接起来，由此多个脱氧核苷酸可以通过该键形成一条长链。?? 设计意图：通过建构DNA单链的结构模型，加深对“磷酸二酯键”的理解。 3.DNA分子有几条链？ 呈现资料：威尔金斯和富兰克林，使用Ｘ射线衍射技术，获得了高质量的DNA衍射图谱。简单介绍Ｘ射线衍射技术。进行模拟实验：用激光水平照射竖直的圆珠笔中的小弹簧，在墙上形成衍射图像。 学生发现该图像与DNA分子Ｘ射线衍射图像十分相似。推测DNA结构应该是螺旋形的。但经仔细观察比较后，发现富兰克林拍摄的照片中少了一层光斑。由此推测，DNA应该不止一条链。?? 呈现资料：富兰克林通过衍射图谱得出DNA螺旋的直径为2nm，经过显微镜测定DNA直径，2条链，3条链的直径都为2nm，由此他推测DNA可能由2条链或3条链构成。接着，他又分别测定2、3条链的含水量，结果2条链DNA与实际的含水量相符。由此推测DNA由两条链构成。 设计意图：Ｘ射线衍射技术对于学生来说比较抽象，利用身边的常见用品动手模拟衍射实验。使学生获得真实感，增强学生对DNA双螺旋结构的直观认识，了解DNA空间结构的发现与物理中干涉和衍射的原理密切相关。学生从中体会到任何学科都不是孤立的，现实中很多实际问题的解决都涉及多学科知识的综合。 4.DNA两条链的排列方式 教师提示：在磷脂双分子层结构中，亲水的头部和疏水的尾部是怎样分布的？ 脱氧核糖和磷酸具有亲水性，而碱基具有疏水性。 细胞中的DNA处于液体环境中，据此推导应该是碱基在内侧，磷酸在外侧。 查阅资料发现，DNA衍射图谱显示双链间的距离是不变的。化学资料表明，4种碱基的结构简式如下，嘌呤是双环的比较长，而嘧啶是单环的比较短。查哥夫测定了不同生物DNA中碱基的含量，发现A的数量等于T，G等于C，根据这样的数量关系，确定碱基的互补配对关系。再根据DNA衍射图谱翻转180°后与未翻转的一模一样，推测DNA是反向平行的。 设计意图：引导学生学会用建模的方法提出假说，并且检验假说，促进学生形成证据意识，发展科学思维能力，同时体会直觉思维在科学研究中的重要作用。 任务二：DNA双螺旋结构的主要内容 通过不断修正构建DNA的平面模型，据此总结出DNA双螺旋结构的主要内容，并完成学习任务单。 设计意图：通过问题探讨，引导学生形成结构与功能观；在小组合作探究中，提升学生处理信息的能力和归纳推理的能力。 任务三：DNA分子结构的特性 解决本节课关于DNA指纹技术的问题：DNA分子之间的差异体现在何处？它又为什么能够成为身份证明的关键？警方采取DNA分析比对，耗时较长，但是样本为什么仍能保存完好？通过对问题的解释引导学生理解DNA具有多样性、特异性和稳定性。 设计意图：引导学生归纳概括出DNA的分子特性，更加深入地理解DNA分子结构，同时渗透结构与功能观。引导学生、根据本节课程所学理论知识解释DNA鉴定能判断一个人身份的原因，使教学做到首尾呼应。? 三、总结回顾，解决问题 教师引导学生归纳总结DNA分子的模型建构过程和DNA双螺旋结构模型的特点，形成知识网络。接着教师继续设问启思：在 DNA结构研究人员中，沃森和克里克资历最浅，知识与经验最缺乏，但他们却在这场科学竞赛中赢得了胜利。你认为他们能超越他人获得成功的原因是什么？ 设计意图：激励学生学习科学家善于综合多学科成果、善于合作、坚持不懈等科学精神，自觉培养优良品格，全面提升自己，树立远大理想。