1、第二节DNA 分子的结构 一、教材分析 DNA 分子的结构是人教版高中生物必修第三章第二节的内容，它 由 DNA 双螺旋结构模型的构建、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。与原教材相比，本节教材没有直接讲述 DNA 分子 的结构特点，而是以故事讲述的方式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主 线，逐步呈现 DNA 双螺旋结构模型的要点，并通过学生动手尝试建构 DNA 双 螺旋结构模型，加深对 DNA 分子结构特点的理解。 本节教材在编排体系上体 现了人们对科学观念的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。 DNA 分子的双螺旋结构模型已经成为分子生物学的象
2、征。从知识结构的 角度看，本节内容既是对孟德尔遗传定律和减数分裂等相关生物学知识的深化 理解，也是现代生物遗传学学习的基础，其中碱基互补配对原则是 DNA 结构、 DNA 复制以及 DNA 控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。学生通过科学的有 效的学习，准确理解 DNA 分子的结构特点可以为以后相关知识的学习和理解奠 定良好的基础。 二、教学目标 1、知识目标：（1）认识 DNA 分子的结构模型 双螺旋结构模型； （2）概述 DNA 分子的结构的特点。 2、能力目标：制作 DNA 双螺旋结构模型。 3、情感、态度与价值观： （1）体验模型构建在科学研究中的重要性； （2）体验合作在科学研究中的
3、重要性； （3）体会科学探索过程的艰辛和乐趣。 （4）认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过 程 三、教学重点 1、DNA 分子结构的主要特点。 2、制作 DNA 分子双螺旋结构模型。 四、教学难点 碱基互补配对原则。 五、重难点的突破方法 通过已知知识的复习，学生在了解 DNA 分子结构探索历程的同时，尝试 构建 DNA 分子结构的模型，在体验科学探索的过程中获得新知。教学过程中 以“基本单位脱氧核苷酸长链平面脱氧核苷酸双链立体双螺旋结构”为 主线逐步深入，以“基本单位是什么” ， “脱氧核苷酸如何构成脱氧核苷酸长链” ， “ 脱氧核苷酸长链如何构成 DNA 分子” 、 “碱基排列
4、在螺旋内侧还是外侧” 、 “碱基对如何连接”等一系列质疑为切入点，激发学生的探索热情，引导学生 动手构建模型并在观察分析的基础上总结并理解 DNA 分子的结构特点。 六、教学方法 探究法针对制定的教学目标和学生已有的知识，采用引导式的教学模 式，以问题激发学生探究，在探究中发现问题，各个击破解决问题。 模型构建法学生在体验科学史的同时进行 DNA 分子结构的模型建构， 亲历科学探索的历程，充分发挥学生学习的主体性。 教学过程中注意教师与学生的互动，以及学生和学生之间的互动，适时地 引导学生，让学生自己去体验“发现”的乐趣。通过严密的逻辑推理层层深入， 引导学生思考、活跃学生思维，增强学生对本课
5、内容的兴趣，从而完成既定的 教学目标。 七、学情分析 （1）学生已经了解了核酸的元素组成和 DNA 的基本单位，理解了有丝分 裂、减数分裂和受精作用等过程的特点，懂得 DNA 是主要的遗传物质，这为学 习新知识奠定了认知基础。 (2) DNA 分子的结构是抽象的立体空间结构，学生的空间想象能力相对较 弱，在教学过程中可通过学生自己动手制作模型、观察模型来认识 DNA 分子的 双螺旋结构模型的结构要点以及特性。 （3）高中学生具备了一定的认知能力，对事物的探究欲比较强烈，但往往 对探究的目的、过程以及结论的形成缺乏理性的思考，所以教师在学生探究的 过程中要进行适当的引导。 八、学习方法 模型构建
6、法学生在分析相关资料的基础上动手构建物理模型，化抽象 为形象。 分析归纳法学会将模型建构过程中获得的信息进行汇总和分析，得出 结论，养成善于分析，善于讨论交流的习惯。 合作学习法在实践中提高合作能力、合作技巧，学会发扬各自特点， 优势互补，资源共享，达到共同进步。 九、设计思想 “大胆尝试是成功的一半。 ” 本节课以新课程教学理念为指导，充分利用教材资源，创设情景，让学生 围绕 DNA 分子结构的探索史开展自主探究活动。组织学生尝试构建 DNA 分子 的结构模型，引导学生在探究中发现问题、积极思考、解决问题，让学生在 “创造”中获取新知识，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程。在构 建模型
7、的探究中注意引导学生之间进行合作学习和讨论交流，共同完成探究过 程；并在观察思考的基础上进行比较和归纳，水到渠成得出 DN A 分子结构的 主要特点，同时体会科学发展史中蕴含的科学方法和科学思想，达到在探究活 动中获得知识的教学目标。 十、课前准备 1课件：DNA 分子的结构的相关课件。 2教具准备：学生准备制作 DNA 分子结构的材料。 十一、教学过程 教师的组织和引导 学生活动 教学意 图 创设情景 导入新课 【展示图片】美国冷泉港 DNA 的雕塑 【设问】 （1）这是矗立在被誉为“世界生命科 学圣地”的美国冷泉港实验室的一 个具有独特形状的雕塑，你以前 见过这样的雕塑吗？ 这就是 DNA
8、 分子的结构模型 学生观察 通过图 片和提 问引入， 激发学 生学习 兴趣。 【提出问题】请同学们仔细观察这个雕塑有 什么特点？） 通过学习，我们已经知道 DNA 是主要的遗 传信息携带者。那么 DNA 分子是怎样储存 遗传信息的呢？要回答这些问题，首先需要 弄清 DNA 的结构。 探究一 DNA 的 基本单位 是什么？ 模型构建 一- 脱氧核苷 酸 上学期我们已经学习了一些有关 DNA 的相关内容，我们一起来回顾一下。 【提问】1、组成 DNA 的基本单位是什么吗？ （脱氧核苷酸） 2、每个脱氧核苷酸是由哪几部分 构成的？ 讲述圆形硬纸片代表磷酸基团， 五边形代表脱氧核糖，四种 颜色的长方形
9、代表四种碱基， （1 分子脱氧核糖+1 分子碱基=1 分子脱氧核苷；1 分子脱氧核 苷+1 分子磷酸=1 分子脱氧核 苷酸） 展示脱氧核苷酸的结构示意图 （先展示核苷的结构，再连接磷酸分子） 3、组成 DNA 的碱基有哪几种？ （A腺嘌呤，T胸腺嘧啶， C胞嘧啶，G鸟嘌呤） 展示四种碱基的结构示意图，比 较嘌呤（双环）和嘧啶（单环）分子结构的 差异。以及腺嘌呤脱氧核苷酸的结构示意图。 学生思考回 答 学生思考， 并从准备的 模拟实验材 料中找出对 应的模型。 学生动手 复习回 顾，为 新内容 的学习 奠定基 础 培养学 生动手 能力 培养学 生的判 断能力 【讲述】 略长些的代表嘌呤，短的代表
10、嘧 啶；可以用双面胶模拟化学键，请 同学们将这些小分子连接起来，制 作出脱氧核苷酸模型。 【提问】脱氧核苷酸有几种？（四种）那么 请同学们分组完成四种脱氧核苷酸的模型制 作。 【引导】教师用多媒体展示正确的链接方法。 （重点讲解碱基、磷酸与脱氧核 糖的碳原子的位置关系） 制作 DNA 的基本单位 模型。 探究二 4 种脱氧 核苷酸如 何形成 DNA 分 子？ 模型构建 二- 脱 氧核苷酸 链 探究三 【提问】1、4 种脱氧核苷酸怎样才能连接成 DNA 分子呢？ 【展示】用多媒体出示连接的方法。 【引导】引导学生观察幻灯片以及自己制作 的模型，发现脱氧核苷酸链中碱基 的排列顺序是可以不相同的这一
11、特 点。 【提问】脱氧核苷酸构成长链结构是当时科 学界的共识。那么脱氧核苷酸长链是如何构 成具有独特双螺旋结构的 DNA 分子的呢？ 【资料】当时的很多科学家都积极参与了探 索 DNA 分子结构的研究，其中最为执着的 引导学生讨 论寻找解决 问题的办法， 学生动手连 接脱氧核苷 酸长链，并 展示成果 阅读相关资 料，了解科 激发学 生积极 思考， 探究问 题的能 力 探究 DNA 分 子的碱基 排列位置 模型构建 三- 脱 氧核苷酸 双链 是沃森和克里克。他们以威尔金斯和富兰克 林提供的 DNA 衍射图谱为基础，推算出 DNA 呈螺旋结构。他们尝试构建过很多双 螺旋和三螺旋的模型，构建了双螺旋
12、结构模 型。新的问题聚焦在“碱基排在螺旋外侧， 还是螺旋内侧” 。 【展示】碱基排在双螺旋外侧的示意图 【提问】碱基排列在外侧的模型合理吗？要 求学生阅读教材 P48 相关材料，然后构建碱 基排在双螺旋内侧的 DNA 结构模型。 【展示】完成情况较好的模型以及碱基排列 在双螺旋内侧的示意图 学探索的历 史 学生积极思 考并尝试构 建碱基排列 在螺旋内侧 的模型 探究四 探究 DNA 分 子的双螺 旋结构 模型构建 四-DNA 分子的双 螺旋结构 【提问】碱基对通过怎样的方式连接起来？ 【展示】学生制作模型中两种不同的碱基配 对方式。 【资料】奥地利著名生物化学家查哥夫研究 得出：腺嘌呤（A）的
13、量总是等于胸腺嘧啶 （T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧 啶（C）的量。 【展示】按照碱基互补配对原则连接的结构 模型。 【引导】如何将 DNA 分子的平面结构转变 学生根据资 料和组间评 价，修改模 型，并构建 DNA 结构 立体模型。 培养学 生思考 和动手 能力 为立体的双螺旋结构？ 【展示】DNA 分子的双螺旋结构模型。 探究五 观察 DNA 分 子的双螺 旋结构的 特点 【观察】学生观察 DNA 分子的结构模型。 【提问】DNA 分子的双螺旋结构有什么特 点？ 【展示】结合 DNA 的双螺旋结构模型，逐 点展开 DNA 分子的结构要点： 两条链反向平行盘旋为双螺旋结 构； 外侧为
14、磷酸和脱氧核糖交替连接 构成基本骨架； 内侧为氢键连接成碱基对，以碱 基互补原则配对。 （由此引出稳 定性？） 学生观察讨 论 培养学 生观察 能力 探究六 模型分析： DNA 分子 的结构具 有多样性 和特异性 【引导】学生比较相邻组制作的模型是否相 同，并尝试寻找出现差异的原因。 【总结】碱基排列顺序的多样性构成 DNA 分 子的多样性，特定的碱基排列顺序构成了每 一个 DNA 分子的特异性。稳定性、多样性和 特异性是 DNA 分子的双螺旋结构的三大特点。 对比模 型，发现 DNA 分子结 构的不同体 现在碱基对 的排列顺序 不同。 观 察模型， 总结结 论。 学生活动 【习题】出示相关的试题 学生思考回 答 培养学 生对新 知识应 用能力 归纳总结 【小结】引导学生对本节内容进行总结 【提问】本节课你们学到了哪些知识？ 学生总结 培养学 生的归 纳总结 能力 十二、板书设计： 第二节 DNA 分子的结构 一、DNA 分子的结构 脱氧核苷酸脱氧核苷酸长链DNA 分子的双螺旋结构 （基本单位） （平面结构） （空间结构） 二、DNA 分子的结构要点 1、.两条链；反向平行的双螺旋结构 2、.外侧：磷酸脱氧核糖基本骨架 3、 内侧：碱基对（碱基互补配对：A=T, CG） 三、DNA 分子的特性 1、.稳定性 2、.多样性 3、 特异性
