制作DNA双螺旋结构模型的教学设计.docx

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制作DNA双螺旋结构模型的教学设计

制作DNA双螺旋结构模型的教学设计

一、教学背景分析

【教材分析】

本实验既可加深学生对“DNA结构”的感性认识和理解，也可以培养学生的动手能力。

教材首先介绍了该实验的“实验原理”。

从制作DNA模型前应该考虑的问题、制作过程做了详细阐述。

教材接着说明了制作的“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该实验的“方法步骤”。

从制作“基本单位→脱氧核苷酸长链→DNA结构→DNA的空间结构”这一步骤详细地作了说明。

因此，我们从如下几方面对该实验做本质性的准备：

1．知识结构的联系：

要明确DNA的化学元素是C、H、O、N、P，由它们组成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，再由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子的含氮碱基组成基本单位一—脱氧核苷酸；再由脱通过聚合作用形成DNA分子。

2．掌握该实验的知识点：

对理解和掌握“DNA分子的功能（复制和表达）”、“遗传和变异”以及“基因工程”打下了较好的理论基础。

3．实验操作的关键：

该实验成败的关键是连接。

【学情分析】

学生在学习了相关的遗传物质的结构和功能之后，对DNA有了初步的了解，但是对于双螺旋结构的巧妙之处还是不能很好的掌握和理解，因此通过这个实验，怎样引导才能使学生对DNA知识有更深的理解是本课的关键所在。

二、教学目标

【知识目标】

（1）．初步学会制作DNA双螺旋结构模型，掌握制作技术。

（2）．进一步理解和掌握DNA分子的结构。

（3）．理解碱基互补配对原则。

【能力目标】

（1）．通过引导学生进行动手操作，并进行实验观察，培养学生投身科学实验的参与精神；

（2）．通过组织学生活动，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；

【情感态度与价值观目标】

（1）．培养学生科学探究的精神和严谨的科学态度；

（2）．培养学生用微观和宏观的不同角度来看待生物中的一些现象。

三、教学重难点

1、加深学生对碱基互补配对原则的理解

2、理解DNA的多样性和特异性

3、掌握制作“DNA双螺旋结构模型”的技术。

实施方案：

①对每小组进行关键步骤指导；②对连接方式进行讲解；板书说明制作的程序和重要环节；④诱导学生理解各步骤的连接及原理。

为了加深学生对知识的理解和应用，在学生动手操作的过程中，不能让他们按照模型里的说明书进行组装和操作，而是应该由教师给出一定的要求，让学生按照教师的相应的要求进行操作。

比如组装的顺序可以设计如下：

脱氧核糖核苷酸→脱氧核糖核苷酸链→双螺旋结构。

另外，不同的小组分别组装不同碱基对排列顺序的DNA模型。

四、实验实施准备

【教师准备】

硬塑方框2个（长约10cm），细铁丝2根（长约0.5m），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。

【学生准备】

1.预习实验“制作DNA双螺旋结构模型”，了解DNA结构的相关信息。

2.进行分组。

3.以组为单位展开交流学习，总结DNA双螺旋结构的组成、特点等知识。

通过课前准备，学生进一步提高学习兴趣，再次激发实验探究的热情；较大程度上节省了课堂时间；为探究实验的成功打基础。

五、教学方法

【教法】分析评价法、直观演示法

【学法】自主学习法、合作交流法

六、教学媒体

黑板、多媒体计算机

七、课时安排

由于该实验内容较为简单，无需提前进行预实验，故时长为一课时（40min）

八、教学过程

程序及时间安排

教师行为

预设学生

活动

设计意图

提出问题引入课题

5min

提出问题：

什么是生物主要的遗传物质?

科学家通过什么实验得以证明?

2．这种物质具有什么样的结构?

是谁发现的?

具有什么划时代意义？

想要解决以上的问题，同学们先完成课件上的【基础知识】。

幻灯片出示。

【基础知识】

1．组成DNA的基本单位是____________，它是由_____________、_____________、____________构成，这几种物质之间的连接方式可用图表示如下：

　　答案：

脱氧核苷酸　一分子含氮碱基　一分子脱氧核糖　一分子磷酸

　　2．在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间是在_____________部位连接成长链。

　　答案：

脱氧核糖和磷酸

3．DNA分子两条长链的方向是__________________________，它们之间的碱基按____________即A（_____________）一定与______（________）配对；______（_______）一定与__________（___________）配对并靠___________键相连接。

DNA分子的立体构型是_________________________。

　　答案：

反向平行　碱基互补配对原则　腺嘌呤　T（胸腺嘧啶）　G（鸟嘌呤）　C（胞嘧啶）　氢　规则的双螺旋结构

思考

思考、回答问题

激发学生学习的兴趣及探究热情，主动思考

回顾基础知识

实验探究

20min

现在我们大家共同来进行试验一个课题“制作DNA双螺旋模型”。

1.实验原理

首先请同学说出本实验的原理。

教师对学生的回答做出表扬并完善答案：

（1）DNA双螺旋结构组成成分含有磷酸、碱基、核苷酸；

（2）DNA双螺旋结构以4种碱基，按碱基互补配对的原则（3）碱基与磷酸基团之间以3,5磷酸二酯键进行连接；而碱基与碱基之间以氢键进行连接。

2.引导学生进行探究实验的思考

（1）自主设计。

让学生设计模型的样式，并根据学生的设计进行点评。

（2）提出问题。

本实验进行中需要注意哪些问题？

让学生小组讨论，形成小组的实验方案，设计出实验图。

学生回答问题，然后由兴趣小组成员展示实验图，并解释此设计的构思。

（3）实施实验。

注意事项：

按照实验方案分工合作，教师实验进行引导建议，实验过程中注意安全。

学生回答

讨论、思考

激发学生的探究思维

对模型制作进行点评打分

10min

学生们相互之间进行点评打分：

打分的原则如下：

1．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，能否体现出碱墓配对的情况，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。

2．艺术性：

要美观大方。

3．创造性：

要能够突破老师或课本上提供的材料和制作方法。

4．实用性：

便于拆卸，便于保存，能够反复使用。

5．超前性：

利用该模型还可以作为DNA分子复制的适宜模型。

课堂训练：

如下图所示，下列制作的DNA双螺旋模型中，连接正确的是（）

思考、讨论

认同生物学知识在实践，并培养其在多方面综合考虑问题的习惯。

结束

min

讨论①：

作为遗传物质，应该储存有大量的遗传信息。

DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它是怎样储存足够量的遗传信息的?

讨论②：

作为遗传物质，应该能够精确地复制自己。

设想一下，DNA分子是如何复制自己的?

思考

引起学生思考，激发兴趣

板书设计

DNA双螺旋结构

一、DNA双螺旋结构模型的设计与讨论

二、DNA双螺旋结构模型的制作

九、教学设计反思

本实验课，经过以上这样的教学设计之后，我觉得可以达到以下几个目的：

Ⅰ、可以排除学生简单的按照模型说明书上的图示进行模仿，使他们能动手动脑相结合，符合新课程对教学行为的要求，教师真正起到了主导的作用，也真正体现出了学生的主体性；Ⅱ、经过几个小组组装出的不同的DNA的比较。

Ⅲ、通过教师给出具体的要求，比如一条脱氧核糖核苷酸链上的碱基排列顺序，这样不仅可以加深学生对DNA多样性的理解，对于今后解决“某DNA含有100个碱基，这样的DNA可以有多少种？

”会有更多的体会。

同时，通过讲练结合，使知识落实的更加到位。

因此，这节实验课经过这样的教学设计之后，更加符合新形势下新课改的要求，也更能体现新课标的精神。

十、本实验近十年参考文献

1.向义和.“DNA双螺旋结构是怎样发现的”.《物理与工程》2005年02期

2.吴圣潘.制作DNA双螺旋结构模型实验材料的筛选.《生物学教学》2009年第05期

十一、近十年相关考题

（2012山东）5.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。

用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。

下列叙述正确的是

A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸

B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等

C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1：

49

D.该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变

【答案】C

（2012四川）2.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。

下列叙述正确的是（）

A．发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物

B．大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传

C．大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等

D．生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶

【答案】B。

（2012江苏）2.人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是（）

A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质

B.噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品

C.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA

【答案】B

（2012福建）5.双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。

DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。

在人工合成体系中，有适量的GTACATACATC的单链模板.胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸，则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（）

A.2种B.3种C.4种D.5种

【答案】D

（2011上海）27．某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A：

T：

G：

C＝1：

2：

3：

4。

下列表述错误的是

A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变

B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个

C．该DNA分子中4种碱基的比例为A：

T：

G：

C＝3：

3：

7：

7

D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种

（2010上海）4．细胞内某一DNA片段中有30％的碱基为A，则该片段中

A．G的含量为30％B．U的含量为30％

C．嘌呤含量为50％D．嘧啶含量为40％

（2010江苏）1.下列关于核酸的叙述中，正确的是

A.DNA和RNA中的五碳糖相同

B.组成DNA与ATP的元素种类不同

C.T2噬苗体的遗传信息贮存在RNA中

D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数

【答案】D

（2009广东）24.有关DNA分子结构的叙述，正确的是

A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成

B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）

C.碱基与磷酸基相连接

D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架

（2008上海）26．某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为