《DNA分子的结构》教学设计
一、设计思路
?新课标理念下的高中生物教学，要在面向全体学生的基础上，重视探究性学习和知识的获得过程，培养学生的动手能力。同时注重培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养。基于新课程的这些理念，在设计这节课时我没有照搬教材顺序，而是大胆将学生的动手实验分解成详细的很多步骤，同时融入科学家的科学研究过程，逐步探究，让学生在认识脱氧核苷酸的基础上，逐步发现如何构建单链，进一步构建平面双链和立体空间结构，同时总结出DNA分子结构的主要特点。探究活动和讨论均以生物小组为单位进行，然后进行小组间的发言和交流。在边探究边动手制作模型的过程中，还使学生亲身体验了模型构建这一科学研究方法。模型制作完毕后通过小组间模型的比较分析，引导学生总结出DNA分子结构的多样性和DNA的遗传信息就是碱基对的排序。
二、教学分析
1.教材分析
本节课主要讲述了DNA分子的结构。教材先是以故事叙述的形式介绍了美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建DNA双螺旋结构模型的研究过程，旨在使学生了解科学家的研究过程，学习和体会科学家们善于捕获和分析信息、合作研究及锲而不舍的科研精神。教学中，学生通过阅读其故事总结这两位科学家所运用的多种研究方法，同时也导入对DNA分子结构的学习。关于DNA分子结构这部分知识，内容比较抽象，不容易理解，教材在概述DNA分子双螺旋结构的特点后，安排了一个制作DNA双螺旋结构模型的实验，以加深学生对这一结构的感性认识和理解。
DNA分子的结构特点是DNA特定功能的基础，因此在讲述DNA分子结构及其特点时，除了以DNA模型为依托外，在利用PPT多媒体讲课时辅助以动画，让学生能更好的理解DNA分子结构及其特点。《DNA分子的结构》是对已学孟德尔遗传定律和减数分裂知识的进一步深入，DNA分子独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力与DNA分子的复制有密切关系。本课的内容与有丝分裂、减数分裂、生物的生殖等知识有关系，更是学习整个遗传部分的基础，因此是本节教材的教学重点。该内容几乎每年高考都有涉及。
教学的重点：理解并掌握DNA分子的双螺旋结构模型的特点。
教学的难点：学习制作DNA双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点。
2.学情分析
在《DNA分子的结构》这节课学习之前，学生已掌握核酸的类型及脱氧核苷酸的相关知识，明确DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。高中学生具备一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。我校的生源基础较为薄弱，学生的学习能力和动手能力都比较一般，具备初步实施探究式教学的条件，所以对本节课的学习要采用直观教学法、问题探究教学和实验教学法。
三、教学目标
1.知识目标（生命观念、理性思维）
①概述DNA分子结构的主要特点；②了解模型构建的科学研究方法。
2.能力目标（理性思维、科学探究）
①对图片及模型的观察和分析能力；
②合作学习的能力；
③用文字和图形表达观点的能力；
④正确制作DNA双螺旋结构模型的能力。
3.情感、态度、价值观目标（社会责任）
①了解科学家构建模型的研究历程，体会持之以恒的奋斗精神；
②体验合作学习和交流在知识、技能学习中的重要性。
四、教学策略?
组织学生自主探究、小组合作探究和充分的课堂交互活动。
五、教学流程
?
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
投影图片：DNA雕塑???????
?
引言：荧幕上展示的是“DNA双螺旋结构雕塑”，它是矗立在北京中关村高科技园的标志性雕塑。而在北京大学生命科学学院，也有一座类似的雕塑，可北大的这个雕塑却因旋转方向的问题，使北京大学惹上了官司，这是怎么回事！
?
（教师对下列两个问题简要说明，然后引出本节课题）案件发生的原因是什么？该公司制作的雕塑螺旋方向有何不妥？
新课导学：科学家是如何揭示DNA分子结构的？DNA的结构是怎样的，有什么特点？
展开讨论：
?
DNA双螺旋为右手反向双螺旋结构。
?
?
通过设问，开启DNA结构的探索之旅。
激发学生对DNA双螺旋结构的学习兴趣
研读科学家的研究历程
（课件展示文字：在德国生化学家米歇尔最早发现DNA存在之后的近一个世纪里，许多科学家投身到DNA的化学组成和结构的研究中。 在沃森和克里克创建DNA双螺旋结构之前，科学界对DNA的认识是：以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链。
之后，引导阅读关于DNA双螺旋结构模型构建的故事。并思考和分组讨论48页的两个旁栏思考题，还有49页方框内的思考与讨论题，然后完成学案相应内容。
讲故事：错颁的诺贝尔奖
思考与讨论：（单独提问，补充回答）
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？他们分别位于DNA的什么部位？
3、DNA的碱基位于DNA的什么部位？它们是如何配对的？
看视频，听故事，思考启示。
体会科学家善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。为自主探究做准备。
引发学习兴趣，全面真实了解发现史，学习科学探究的精神。
回顾知识
1、DNA的基本单位是什么？
2、基本单位的种类有哪些？由哪些小分子物质组成？如何连接？
课件又展图：。
利用图片带领学生回顾脱氧核苷酸的相关知识，请同学上黑板画出另三种脱氧核苷酸的简图。其他同学完成学案相应内容。
随机提问回答，及时纠正。
同学书写，如图：
、、
?（学生分组交流，教师巡视并参与。）
及时复习已学知识，为构建DNA分子的结构做准备。
创设探究情景一
讨论结束后，在ppt上展示6个游离的脱氧核苷酸（涵盖4个种类，且碱基排序与课本平面图不同，为探究DNA结构的多样性做铺垫，如图：），
?
设问：黑板上画有6个游离的脱氧核苷酸，应怎样将它们连接成一条脱氧核苷酸链？是把这个脱氧核苷酸的碱基和下一个脱氧核苷酸的碱基连接，还是把磷酸基团连接，再或者是连接五碳糖？（边指图中相应部位，边提出疑问）
学生开始小组讨论：4种脱氧核糖核苷酸是如何连接形成一条长链的？
创设情景，引导学生自主探究脱氧核苷酸链的连接方式。
实施探究并进行交流总结
?
要学生用1分钟研究并讨论课本图3-11的DNA分子平面结构模式图。学生完成学案相应内容。
?
（随机抽查各小组学案后，刻意先请出错的同学上黑板连接，其他同学点评后出示正确连接方式，同时引导学生总结连接方式：磷酸与五碳糖交替连接。）
?
研读课本后展开讨论；?
将学案上板图正确连接，如图：
分步探究，体会构建过程。为学生的自主探究活动指明方向并做好恰当的组织引导，避免盲目探究。
创设探究情景二
在板图已有脱氧核苷酸链的右边，画一条相同的链，如图：? ??）。
?
设问：黑板上这两条链，可否构成DNA分子？
追问：如果不行，请说出理由；并讨论两条链之间的连接方式。
多次提问，展开思维碰撞。
一部分同学回答：可以。?
追问后很多同学再次研究图3-11并讨论，之后统一回答：不行。
?
碱基的位置不对、两条链碱基配对关系不对等。
创设新的情景，引导学生探究两条脱氧核苷酸链的构建方式。
实施探究并进行交流总结
引导学生再聚焦图3-11，关注内侧的碱基，小组讨论交流后ppt展示正确的连接方式，并总结碱基互补配对原则和碱基间连接的氢键数。
学生在学案上完成板图： 注意三点原则：碱基互补配对、氢键数目、反向连接。
分步探究，体会构建过程。为学生的自主探究活动指明方向并做好恰当的组织引导，避免盲目探究。
针对性自测
PPT展示：观察DNA结构图示，回答问题（2小题）
自主作答，提问回答，流答案。
及时有效检测学生对DN分子结构的理解、握情况。
小组探究活动（布置任务）
各小组的桌子上，有事先分类整理好的制作DNA双螺旋结构模型的材料和用具。本次课要以生物小组为单位，进行自主探究和讨论，并动手制作DNA的结构模型。在完成模型的过程中，总结出DNA分子结构的主要特点等相关知识。
（明确任务、要求，小组之间竞争，及时有效评价）。
观察材料，思考问题：1、哪些材料代表DNA分子的磷酸、脱氧核糖和碱基？如何连接？2、小组合作，构建模型（10个碱基对）。（各小组比一比，又快又准确）3、小组间合作，完成双螺旋模型。
各小组展示成果。
明确探究任务，提升小组合作探究能力、动手能力。
创设探究情景三
观察图3-11，小组讨论DNA分子的结构特点（小组讨论，分析原因）。
(1)稳定性(2)多样性 (3)特异性
充分思考交流，允许各种答案呈现，各小组及时补充评价。
充分理解DNA分子的结构特点。
归纳总结：构建思维导图
教师结合学生探究活动开展情况和探究成果进行总结。
学生参与总结。
突出强调重点知识。
当堂达标检测
小卷自测（6小题，5分钟）
自主完成，限时训练。
及时巩固知识。
情感升华
所有同学站立，大声诵读。
齐读《DNA赞美诗》。
体会DNA的魔力。
课后作业
布置分层作业。
完成作业。
巩固知识。
?
板书设计：????? DNA分子的结构
?
一、构建模型的过程
二、DNA分子的结构
?1. 双链，反向平行，螺旋
?2. 基本骨架：脱氧核糖和磷酸交替连接（外侧）
?3.碱基互补配对原则：A与T,G与C（内侧）
三、DNA分子结构的特点???
?稳定性、多样性、特异性
课件34张PPT。第3章 基因的本质第2节 DNA分子的结构开启DNA分子结构的探索之旅……思考分析：此案件发生的原因是什么？
新课导学：科学家是如何揭示DNA分子双螺旋结构的？ 20世纪40年代末和50年代初，在DNA被确认为遗传物质之后，生物学家们不得不面临着一个难题：DNA应该有什么样的结构，才能担当遗传的重任？科学探索：DNA双螺旋模型的发现史自主探究：阅读教材P47-48页，思考DNA双螺旋结构模型的构建过程？沃森和克里克 一、DNA双螺旋结构模型的构建
1．构建者： 。富兰克林沃森和克里克查哥夫威尔金斯。。。。。。脱氧核苷酸DNA衍射图谱外部骨架相同碱基A=T，G=CTC2．构建过程稳定的直径A、T、G、C复制通过以上的探究学习，思考并讨论：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？他们位于DNA的什么部位？
3、DNA的碱基位于DNA的什么部位？它们是如何配对的？ 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。这是伟大的发现！由于沃森和克里克在DNA分子研究方面的卓越贡献，他们分享了1962年的诺贝尔生理学奖。
事实上，关于DNA的发现，这只是我们看到的一部分。错颁的诺贝尔奖，DNA双螺旋结构背后的真实故事！七嘴八舌：结合DNA模型的构建历程和视频小故事，思考一下科学家曲折的科学研究之路带给了我们什么启示？1、机会总是留给有准备的人；
2、要善于利用他人的研究成果和经验；
3、要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；
4、科学的探索之路要有追求，要持之以恒，不畏困难；
5、不怕失败，永不放弃。
…… 启示：老师寄语：科学的探究之路永无止境，没有人能随随便便攀上高峰，我们要向科学家学习，努力具备科学探索的优秀品质，才能取得学业上的成功！回顾知识：
1、DNA的基本单位是什么？
2、基本单位的种类有哪些？由哪些小分子物质组成？如何连接（画出简图）？二、DNA分子的结构合作探究：观察教材P49页-DNA分子的结构模式图，进行小组讨论。
1、4种脱氧核糖核苷酸是如何连接形成一条长链的？
2、DNA的双链是如何连接的？连接相邻脱氧核苷酸的化学键：磷酸二酯键一条链的连接：两条链的连接：氢键连接注意：1、碱基的配对方式；
2、配对碱基的氢键数目；
3、 两条链的连接方向。DNA分子由平面结构到立体结构：
右旋反向双螺旋结构。动手画出含A、G、C、T四种碱基对的DNA平面图。C、H、O、N、P碱基脱氧核糖磷酸脱氧核苷酸反向平行脱氧核糖磷酸碱基互补配对胸腺嘧啶腺嘌呤胞嘧啶鸟嘌呤2、如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：小组活动：动动手 动动脑 制作DNA双螺旋结构模型1、观察材料，思考问题：哪些材料代表DNA分子的磷酸、脱氧核糖和碱基？如何连接？（A：蓝色 G：红色 T：棕色 C：绿色）2、小组合作，构建模型（10个碱基对）。（各小组比一比，又快又准确）3、小组间合作，完成双螺旋模型。DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变；固定的双螺旋结构。DNA分子中碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序多种多样，构成了DNA的多样性。每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。遗传信息：碱基对的排列顺序就代表遗传信息。归纳总结——DNA分子的结构思维导图小卷自测（5分钟）DADBCC平面立体(或空间)一条脱氧核苷酸单链片段腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核糖磷酸氢键A(腺嘌呤)T(胸腺嘧啶)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶)规则的双螺旋反向平行因为，有了你，
寂寥的荒原，
才散发出生命的气息；
因为，有了你，
生命才如同滔滔的长江黄河
——奔流不息；
因为，有了你，
大千世界才如此缤纷绚丽
处处充满生机。
你，——如同一个，
恪尽职守的守更老人，
为了生命的延续，
默默地，默默地
将生命的钟点敲响，
送走晨曦。啊！DNA，
上苍赐给你舞蹈家的身姿，
你，随意地——
将生命的彩练挥洒自如，
在苍茫的键盘上奏响了生命强音，
那是大地赋予了你钢琴家的灵气。
啊！DNA，
你有魔术家的聪睿，
凡人捕捉不到你的踪迹，
你却悄悄融入了每一个肌体。
你潇洒地翻转着生命的魔方，
展现给世人一个美妙绝伦的天地。
啊！DNA，
——生命的遗传物质，
我，赞美你！科学诗：《DNA赞美诗》齐读赞美诗，体会DNA的魔力。生命不息，探索不止！
愿同学们在科学的探索之路上，奋勇当先，勇攀高峰！《DNA分子的结构》评测练习
[针对性练习]
基本组成元素
组成物质
[①] ，[②] ，[③]
基本组成单位
[④] ，共 种
整体结构
由两条链按 方式盘旋成双螺旋结构
结构
特点
外侧
由 和 交替连接组成基本骨架
内侧
碱基之间通过氢键连接；遵循 原则，即T( )一定与[⑥] 配对，C( )一定与[⑦] 配对
[当堂检测]
1．判断对错
(1)组成DNA分子的基本单位是4种脱氧核苷酸，其中所含的碱基是A、U、G、C。( )
(2)在DNA分子中一定存在如下关系C===T，A===G。( )
(3)双链DNA分子中的每个磷酸都与2个五碳糖连接。( )
2．下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中，正确的是( )
A．威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像
B．沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型
C．查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系
D．富兰克林和查哥夫发现A的量等于T的量、C的量等于G的量
3．如图表示某同学在制作DNA双螺旋结构模型时，制作的一条脱氧核苷酸链，下列表述不正确的是( )
A．能表示一个完整脱氧核苷酸的是图中的a或b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个
C．相邻脱氧核苷酸之间通过化学键③连接起来
D．从碱基上看，缺少的碱基是T
4.如图是DNA片段的结构图，请据图回答下列问题：
（1）图中的1、2、5、7的名称分别是什么？
（2）DNA分子结构的基本骨架是怎样构成的？
（3）每个DNA片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数是多少？
（4）为什么DNA分子中G与C碱基所占的比例越高，DNA分子结构的稳定性越强？
[当堂达标]
1．下面为含有四种碱基的DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是( )
A．③有可能是碱基A
B．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架
C．①②③中特有的元素分别是P、C和N
D．与⑤有关的碱基对一定是A—T
2．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．每个DNA分子都是以4种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着两个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连
D．双链DNA分子的两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对
3．下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是( )
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA的一条单链上相邻的碱基之间通过氢键连接
C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
D．DNA分子两条链反向平行
4．关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种
B．脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
5．下图为某同学在学习DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(其中○代表磷酸)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：该图没有什么物质和结构上的错误
B．乙说：该图有一处错误，就是U应改为T
C．丙说：该图有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖
D．丁说：如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的
6．如图为DNA片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：②__________________、
⑤__________________。
(3)从图中可以看出，DNA分子中的______________和________________交替连接排列在外侧，构成基本骨架。
(4)连接碱基对的⑦是________，碱基配对的方式如下：即________与________配对；________与________配对。
(5)从图甲可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成______________结构。
