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文本内容:
“DNA的分子结构和特点”教学设计
一、教材分析.本小节主要讲述了分子的结构内容1DNA关于分子的结构,由于这部分内容比较抽象,不容易理解,教材在概述分子双螺旋DNA DNA结构的特点后,安排了一个“制作双螺旋结构模型”的实验,以加深学生对这一结构的感性DNA认识和理解.本小节内容与其他章节的联系2与《组成生物体的化合物》中核酸知识有关;1与《细胞增殖》一节知识相联系2与后面的《生物的遗传定律和变异》相联系3
三、教学目标.知识目标1分子基本单位的化学组成识记lDNA B:分子的结构特点理解2DNA C:.能力目标2通过重现结构模型建立的科学史来培养观察能力「分析推理能力1DNA培养创造性思维的能力:通过探索求知、讨论交流激发独立思考、主动获取新知识的能力
四、2教学重难点重难点分子的结构发现的推理过程
1.lDNA
五、难点突破策略.突破策略1采用支架式教学,从学生的现有认知水平出发,搭建有效的学习平台,达到更高的潜在发展水平搭建范例支架、情境支架、问题支架、建议支架、工具支架、图表支架等
六、教学程序1创设教学情境情境支架一起凶杀案,案情扑朔迷离,犯罪嫌疑人却提供了不在现场的证据这时法医在现场找到了留在被害人指甲中的一些皮肤组织,想一想该如何破案?生从皮肤细胞中提取到DNA,利用DNA鉴定技术协助破案师对,DNA鉴定技术现已成为警察破案的得力助手那么为什么DNA可以作为破案的依据呢?从上节课的学习我们知道,DNA是人体的遗传物质,同一个人的不同细胞中DNA都是相同的,不同人的DNA则是不同的,这些都与DNA的分子结构有关意图由于材料贴近学生生活,很大一部分学生对DNA鉴定技术有所知晓,但对DNA为何可作为破案的依据不甚清楚,这样导入新课,能造成学生认知冲突,有效地激发学生学习DNA的分子结构的欲望,激发学生的学习动机,同时领会结构与功能相统一的生物学科思想,提升学生生物学习力2搭建学习支架学生的主动学习才是有意义的,被动学习只能暂时奏效,不利于学生长期内化为自身的知识因此,教师在设计教学程序时,必须要考虑到学生的现有学习水平和潜在的学习水平,根据“最近发展区”理论要求建立起跟主题紧密相连的概念框架,充分考虑学生的具体学习情况,适当地选择教学支架的难易程度与数量,搭建适宜的支架体系,才能提升学生学习能力如上述课题中要探究DNA的分子结构是怎样的教师应当先构建有效的教学支架,如建立以下问题支架⑴DNA的分子是由什么基本组成单位构成2四种基本组成单位如何形成脱氧多核甘酸单链?⑶DNA的分子由几条链构成?⑷两条链中碱基排列在内侧还是外侧呢?⑸两条链中碱基如何配对呢?⑹DNA的分子有什么特点?意图通过搭建问题支架,让学生针对每一个问题,联系所学生物学知识,作出科学假设,进行合情推理,以培养学生发现问题、作出假设、分析问题和解决问题的能力3尝试自主探究学生通过提供的教学支架,理解掌握概念的框架,理顺解决问题的线索,借助蛋白质的空间结构的学习过程,尝试自主探究DNA的分子结构及特点在探究过程中,教师可以适当地给出一些提示与建议,帮助学生顺利完成概念的同化和顺应
3.1DNA的分子是由什么基本组成单位构成?建议支架20世纪初,科塞尔1910年,诺贝尔生理医学奖等人证明了“核素”是由糖、磷酸与碱基等成分组成后来人们发现,“核素”具有酸性,因此更名为“核酸”1909年,美国生物化学家欧文发现,核酸中的碳水化合物是由5个碳原子组成的核糖分子1930年,他又发现米歇尔所发现的“胸腺核酸”中的糖分子比塞勒从酵母菌中发现的“酵母核酸”中的糖分子少一个氧原子,因此将这种糖分子称作“脱氧核糖”;1934年,欧文将核酸分解成许多亚单位一一“核昔酸”学生分析后得出结论DNA的基本组成单位是由脱氧核糖、磷酸、碱基三部分组成,称为脱氧核糖核甘酸图表支架四种脱氧核甘酸和核糖核甘酸结构示意图学生观察后,分析得出组成脱氧核昔酸的碱基有A、G、C、T四种以及碱基之间的不同腺喋吟和鸟喋吟两种碱基具有双环结构,胞喀咤和胸腺喀咤两种碱基是单环结构这4种类型的脱氧核甘酸仅在碱基上有所差别,所以我们可以根据碱基为其命名核糖核甘酸与脱氧核甘酸的区别五碳糖不同(脱氧核糖和核糖),碱基(U和T)范例支架同学们能不能以人体为模型模拟四种脱氧核甘酸?
3.2四种基本组成单位如何形成脱氧核昔酸单链?建议支架氨基酸之间如何构成多肽链?学生分析推导脱氧核甘酸之间脱水缩合后形成磷酸二酯键构成脱氧核甘酸单链
3.3DNA分子的空间结构是怎样的呢?师在上个世纪这一具有伟大科学价值的研究课题吸引了全世界各国科学家的目光为揭开这一重要生命物质的神秘面纱,科学家们展开了探索DNA结构的竞赛大家知道是谁率先摘取了这一科学界的桂冠吗?生:沃森和克里克师课件展示图片,沃森和克里克构建DNA结构模型的历史回首这段历史,沃森和克里克的成功给我们留下了哪些启示呢?学生回答后师生总结:
①创新思维是成功者必备的素质,要敢于向权威挑战
②要善于吸收别人的成果,博采众家之长
③要有合作探究的意识
④要选择科学的研究方法师:想想当时沃森和克里克,在嘲笑声中用铁皮和铁丝构建了世界上第一个DNA分子模型,揭开了DNA分子结构的神秘面纱那么现在的同学们,你们是未来的大学生,比沃森更年轻,你们能不能象沃森和克里克那样分析提出DNA分子结构的模型呢?同学们有没有信心?我们四人一组,模拟沃森和克里克小组进行分组讨论
①DNA分子是几条链构成的呢?建议支架在自然界,一切最主要的事物如机体内部的各种器官,甚至是细胞内的染色体都是成双成对的图表支架20世纪50年代,伦敦大学物理学家威尔金斯和化学家富兰克林得到了DNA的X射线晶体衍射图像,提示DNA为双螺旋结构,由A、G、C、T四种脱氧核昔酸组成威尔金斯和富兰克林提供的一张极好的DNA分子的x射线衍射图谱照片,科学家得出DNA分子是螺旋结构,同时测算出DNA分子即使翻转180,看起来还是跟原来一样学生分析讨论反思后得出结论如果是DNA是一条链组成,不可能得出这样的结论,如果是两条链,同向排列依然与该结论不符,如果是三条链,翻转180后都不可能与之前相同,所以DNA为两条链
②两条链中碱基排列在内侧还是外侧呢?建议支架碱基具有疏水性,磷酸和脱氧核糖具有亲水性请同学们回忆细胞膜流动镶嵌模型中磷脂分子的排布方式学生推出碱基排列在内侧范例支架事实上,当时富兰克林根据x射线衍射图谱也推算出磷酸和脱氧核糖应排在外侧
③两条链中碱基如何配对呢?是相同的碱基配对,还是同类的碱基配对,还是其他情况呢?建议支架DNA螺旋直径为2Onm,螺距为34nm,每个螺距有10个碱基对,两个相邻碱基对平面的垂直距离为Oo34nm学生结合四种脱氧核糖核甘酸结构示意图分析得出喋吟和喀咤配对,教师叙述A只和T配对、C只和G配对,这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则
3.4DNA分子结构的特点拆除支架结合以上探究过程,请学生总结DNA分子结构的特点1DNA分子含有两条脱氧核糖核甘酸链,两条链按照反向平行方向并向右盘旋成双螺旋表演游戏请过道两边的两列同学平行起立,面朝黑板,模拟DNA的两条链,每个同学模拟成一个脱氧核糖核甘酸,一条链上的同学将左手搭在前一位同学的左肩上,另一条链的同学同样演示,下一步,请两列同学把右手手掌张开,五指并拢,右手臂平举,模拟碱基,如果代表两条链的同学站立方向相同,手臂代表的化学键又不能扭曲,这样平行的碱基可以相连吗那其中一列同学该如何调整站立方向2DNA分子中的脱氧核糖和磷酸通过磷酸二酯键交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基在内侧3两条链上的碱基通过氢键连结起来,形成碱基对,且遵循碱基互补配对原则即A与T配对,G与C配对,A与T间二个氢键相连,G与C间三个氢键相连
3.5DNA分子特点工具支架出示DNA结构实物模型师:DNA结构中什么是稳定不变的,什么是千变万化的这体现DNA分子的什么特点?稳定性和多样性对于每一个生物个体来说,它的DNA分子又有其特定的碱基排列顺序,这就又构成了个体DNA分子的特异性所以DNA鉴定技术可为破案提供依据师生总结这节课我们共同探究了DNA分子的组成和结构,并通过同学们回顾探究历史,体验了科学家们研究DNA分子结构的艰辛和成功的喜悦意图通过蛋白质结构的建议支架,提高学生知识迁移、类比和比较的思维能力通过沃森和克里克的范例支架,对学生进行学习毅力和自信心方面的熏陶,通过游戏的范例支架,激发学生学习动机,主动参与课堂活动;通过图表支架培养学生的观察能力和获取信息和信息处理能力,通过人体模型为范例支架,提升学生模型构建能力,通过提供建议支架、工具支架等,利用学生最近发展区,提升学生发现问题和解决问题的能力,提升学习吸收力,学习转化力,学习反思力,学习创造力,通过小组分工合作和小组竞赛,提升学生学习合作力
七、教学反思基于最近发展区理论,支架式教学设计必须要进行科学合理的定位由于高中生个体发展层次水平存在明显差异,需要根据学生自身的具体情况,设置符合学生实际需求的教学支架,提高课堂教学的有效性同时,采用的图表、建议、范例、问题或工具等教学支架,并不是随意地组合在一起,而是一个能够顺应学生发展具有教学功能的有机整体因此,在支架式教学环节,必须要充分了解教材的编写意图与学生学习能力,紧紧围绕新课程三维教学目标,整合各种教学支架,帮助学生进行有意义的知识构建,才能提升学生的生物学学习力参考文献陈珊霞.支架式教学提高生物课堂的有效性初探.华南师范大学学报(自然科学版),
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