[活动课]制作DNA双螺旋结构模型教案

第三章 遗传的分子基础
[活动] 制作DNA双螺旋结构模型
潘建勋（永嘉中学）
一、教材分析
DNA结构在高中生物遗传物质这一节中是最基础的内容，对学生以后学习DNA的复制及遗传规律有很大促学作用。本活动是在学生学习了DNA分子的结构特点以后安排的活动，DNA模型的制作，有利于提高学生的动手能力，有利于学生由形象思维发展为抽象思维，可加深学生对DNA结构的感性认识和理解。教材首先介绍了该实验的“实验原理”。接着说明了制作的目的要求，要求通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。教材第三部分清楚地列出了该实验所需要的材料用具。特别应明白用什么代表磷酸、什么代表脱氧核糖、什么代表含氮碱基，以及用什么对它们进行连接。教材第四部分更为详细地介绍了该实验的方法步骤。
二、学情分析
学生在必修1已经学习了DNA的组成单位和组成元素，但这些基本单位即脱氧核苷酸如何构建成DNA分子的空间结构没有学习，在本章的前一节刚学习了DNA是遗传物质的证据，而DNA结构如何呢？教材安排DNA分子结构特点的学习，但DNA分子结构特点较抽象，学生难以了理解。因此顺理成章安排了本活动，化抽象为形象，化微观为宏观，通过制作DNA模型，能使学生学得生动活泼，激发起学习的动机。
三、教学目标
1．知识目标：①使学生明确４种脱氧核糖的根本区别在于含氮碱基的不同。②让学生理解DNA分子的结构特点。③知识深化，使学生在DNA的碱基计算问题上不但知道有A＝T、G=C，以及演化出的A＋G＝T＋C，并能具体运用在实际计算中。
2．技能目标：①培养学生的动手操作能力 ，学会并运用建构模型的科学方法。②培养学生提出问题的能力。
3．情感目标：①培养学生的团队合作精神。②感悟DNA双螺旋结构对称、简洁、和谐的科学美。
四、重点、难点
1．重点和难点，掌握制作DNA双螺旋结构模型的技术，学会并运用建构模型的科学方法
2．解决方法：.对每小组进行关键步骤指导，对连接方式进行讲解突出重点；板书说明制作的程序和重要环节。诱导学生理解各步骤的连接及原理等方法来突破难点。
五、课前准备
1．学生准备：预习，以及掌握DNA分子结构特点的知识准备。
2．教师准备：活动用的各种材料：硬塑方框2个（长约10 cm），细铁丝2根（长约0.5 m），球形塑料片（代表磷酸）若干，双层五边形塑料片（代表脱氧核糖）若干，4种不同颜色的长方形塑料片（代表4种不同碱基）若干，粗铁丝2根（长约10cm），订书钉等。
六、教学过程
教学流程 教师活动 学生活动 教学意图
引入 （讲述）自从沃森和克里克发现DNA的结构以来，标志着人类对生命的研究深入到了分子的水平。DNA是高科技成就的象征，是科技研究最活跃的领域。因此，我们有必要牢固掌握DNA的结构和特点。这节课我们共同来制作DNA的双螺旋结构模型。 激发学生的兴趣，开门见山提出本课时的目的
复习回顾 （讲述）根据前面所学内容，思考如下问题：1.组成DNA分子的基本单位是什么？它是由哪几种物质构成的？这几种物质之间是在什么部位相互连接的？2.在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接成长链的？3.DNA分子两条链的方向是怎样的？它们之间的碱基是怎样连接的？DNA分子的立体构型是怎样的？ 学生积极回顾，在脑子里搜索知识要点 引导学生回顾本活动的知识准备
新课教学 出示各材料 在学生思考、讨论搞清楚如上问题的基础上，要求学生再熟悉制作DNA分子模型用的各种零件所代表的物质。其中球形塑料片——代表磷酸；双层五边形塑料片——代表脱氧核糖；4种不同颜色的长方形塑料片——代表4种不同碱基。 教师出示材料，引导学生清晰他们所代表的物质转入本活动的教学
学生操作 （板书）制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）。 依黑板上程序和教材上的具体步骤进行连接。各种材料和用具都在实验桌上，学生可自行选择。注意分工合作，一定把时间控制好。 教师总体指导，指明制作思路。
学生操作 （1）制作脱氧核苷酸模型：按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。（2）制作多核苷酸长链模型：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要提醒学生注意两点：一是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。这是实验成败的关键所在。（3）制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来。（4）制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）：把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。 学生制作过程有的遇到困难，教师再详细分步指导
活动效果检查与评定： 下列评选条件仅供参考：A.科学性 要能够体现DNA的分子结构特点，包括DNA分子各个组件的比例是否科学，能否体现出碱基配对的情况，能否灵活转动成双螺旋，以及每个螺旋中的碱基数目是否正确等等。B.艺术性。要美观大方。C.创造性。要能够突破老师或课本上提供的材料和制作方法。D.实用性。便于拆卸，便于保存，能够反复使用。E.超前性。利用该模型还可以作为DNA分子复制的适宜模型。 由每小组选一代表介绍本小组的作品并说明DNA分子结构特点：（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。（3）DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定规律：A（腺嘌呤）一定与T，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对 及时反馈，给学生适当正确的评价，让学生体会到成功的喜悦，从而激发学生的学习兴趣。
七、板书设计
制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）。
八、作业设计
1．某同学制作一DNA片段模型，现准备了10个碱基A塑料片，8个碱基T塑料片，40个脱氧核糖和磷酸的塑料片，那么至少还需准备碱基C塑料片的数目是（ ）
A．8 B．12 C．16 D．24
2．经统计，在制作好的DNA双螺旋结构模型中，A≠G，则下列推断正确的是（ ）
A．(A+T)/(C+G)＝1 B．(A+C)/(G+T)＝1
C．(A+G)/(T+C)≠1 D．(G+C)/(A+T)＝1