制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)設(shè)計(jì)

1、制作dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)背景分析【教材分析】本實(shí)驗(yàn)既可加深學(xué)生對“dna結(jié)構(gòu)”的感性認(rèn)識(shí)和理解，也可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。 教材首先介紹了該實(shí)驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)原理”。從制作dna模型前應(yīng)該考慮的問題、制作過程做了詳細(xì)闡述。 教材接著說明了制作的“目的要求”。要求通過制作dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，加深對dna分子結(jié)理解和認(rèn)識(shí)。 教材第三部分清楚地列出了該實(shí)驗(yàn)所需要的“材料用具”。特別應(yīng)明白用什么代表磷酸、什么代表糖、什么代表含氮堿基。以及用什么對它們進(jìn)行連接。 教材第四部分更為詳細(xì)地介紹該實(shí)驗(yàn)的“方法步驟”。 從制作“基本單位脫氧核苷酸長鏈dna結(jié)構(gòu)dna的空間結(jié)構(gòu)”這一步驟詳細(xì)地作了說

2、明。 因此，我們從如下幾方面對該實(shí)驗(yàn)做本質(zhì)性的準(zhǔn)備： 1知識(shí)結(jié)構(gòu)的聯(lián)系：要明確dna的化學(xué)元素是c、h、o、n、p，由它們組成磷酸、脫氧核糖和含氮堿基，再由1分子磷酸、1分子脫氧核糖和1分子的含氮堿基組成基本單位一脫氧核苷酸；再由脫通過聚合作用形成dna分子。 2掌握該實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)：對理解和掌握“dna分子的功能（復(fù)制和表達(dá))”、“遺傳和變異”以及“基因工程”打下了較好的理論基礎(chǔ)。 3實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵：該實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是連接。【學(xué)情分析】學(xué)生在學(xué)習(xí)了相關(guān)的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之后，對dna有了初步的了解，但是對于雙螺旋結(jié)構(gòu)的巧妙之處還是不能很好的掌握和理解，因此通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，怎樣引導(dǎo)才能使學(xué)生對

3、dna知識(shí)有更深的理解是本課的關(guān)鍵所在。二、教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】（1）初步學(xué)會(huì)制作dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，掌握制作技術(shù)。（2）進(jìn)一步理解和掌握dna分子的結(jié)構(gòu)。（3）理解堿基互補(bǔ)配對原則?！灸芰δ繕?biāo)】（1）通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，培養(yǎng)學(xué)生投身科學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與精神；（2）通過組織學(xué)生活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；【情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)】（1）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；（2）培養(yǎng)學(xué)生用微觀和宏觀的不同角度來看待生物中的一些現(xiàn)象。三、教學(xué)重難點(diǎn)1、加深學(xué)生對堿基互補(bǔ)配對原則的理解2、理解dna的多樣性和特異性3、掌握制作“dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的技術(shù)。

4、 實(shí)施方案：對每小組進(jìn)行關(guān)鍵步驟指導(dǎo)； 對連接方式進(jìn)行講解；板書說明制作的程序和重要環(huán)節(jié)；誘導(dǎo)學(xué)生理解各步驟的連接及原理。為了加深學(xué)生對知識(shí)的理解和應(yīng)用，在學(xué)生動(dòng)手操作的過程中，不能讓他們按照模型里的說明書進(jìn)行組裝和操作，而是應(yīng)該由教師給出一定的要求，讓學(xué)生按照教師的相應(yīng)的要求進(jìn)行操作。比如組裝的順序可以設(shè)計(jì)如下：脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸鏈雙螺旋結(jié)構(gòu)。另外，不同的小組分別組裝不同堿基對排列順序的dna模型。四、實(shí)驗(yàn)實(shí)施準(zhǔn)備【教師準(zhǔn)備】硬塑方框2個(gè)(長約10cm)，細(xì)鐵絲2根(長約0.5 m)，球形塑料片(代表磷酸)若干，雙層五邊形塑料片(代表脫氧核糖)若干，4種不同顏色的長方形塑料片(代表

5、4種不同堿基)若干，粗鐵絲2根(長約10 cm)，訂書釘?！緦W(xué)生準(zhǔn)備】1.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“制作dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”，了解dna結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息。2.進(jìn)行分組。3.以組為單位展開交流學(xué)習(xí)，總結(jié)dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的組成、特點(diǎn)等知識(shí)。通過課前準(zhǔn)備，學(xué)生進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)興趣，再次激發(fā)實(shí)驗(yàn)探究的熱情；較大程度上節(jié)省了課堂時(shí)間；為探究實(shí)驗(yàn)的成功打基礎(chǔ)。五、教學(xué)方法【教法】 分析評價(jià)法、直觀演示法【學(xué)法】 自主學(xué)習(xí)法、合作交流法六、教學(xué)媒體 黑板、多媒體計(jì)算機(jī)七、課時(shí)安排由于該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為簡單，無需提前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，故時(shí)長為一課時(shí)（40min）八、教學(xué)過程程序及時(shí)間安排教師行為預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖提出問題引入課題5mi

6、n提出問題：什么是生物主要的遺傳物質(zhì)?科學(xué)家通過什么實(shí)驗(yàn)得以證明? 2這種物質(zhì)具有什么樣的結(jié)構(gòu)?是誰發(fā)現(xiàn)的?具有什么劃時(shí)代意義？想要解決以上的問題，同學(xué)們先完成課件上的【基礎(chǔ)知識(shí)】?；脽羝鍪??！净A(chǔ)知識(shí)】1組成dna的基本單位是_，它是由_、_、_構(gòu)成，這幾種物質(zhì)之間的連接方式可用圖表示如下：答案：脫氧核苷酸一分子含氮堿基一分子脫氧核糖一分子磷酸2在dna分子中，每個(gè)脫氧核苷酸之間是在_部位連接成長鏈。答案：脫氧核糖和磷酸3dna分子兩條長鏈的方向是_，它們之間的堿基按_即a（_）一定與_（_）配對；_ （_）一定與_（_）配對并靠_鍵相連接。dna分子的立體構(gòu)型是_。答案：反向平行堿基互補(bǔ)

7、配對原則腺嘌呤t（胸腺嘧啶）g（鳥嘌呤）c（胞嘧啶）氫規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)思考思考、回答問題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及探究熱情，主動(dòng)思考回顧基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)探究20min現(xiàn)在我們大家共同來進(jìn)行試驗(yàn)一個(gè)課題“制作dna雙螺旋模型”。1.實(shí)驗(yàn)原理首先請同學(xué)說出本實(shí)驗(yàn)的原理。教師對學(xué)生的回答做出表揚(yáng)并完善答案：（1）dna雙螺旋結(jié)構(gòu)組成成分含有磷酸、堿基、核苷酸；（2）dna雙螺旋結(jié)構(gòu)以4種堿基，按堿基互補(bǔ)配對的原則（3）堿基與磷酸基團(tuán)之間以3,5磷酸二酯鍵進(jìn)行連接；而堿基與堿基之間以氫鍵進(jìn)行連接。2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的思考（1）自主設(shè)計(jì)。讓學(xué)生設(shè)計(jì)模型的樣式，并根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評。（2）提出問題。本實(shí)驗(yàn)

8、進(jìn)行中需要注意哪些問題？ 讓學(xué)生小組討論，形成小組的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)圖。學(xué)生回答問題，然后由興趣小組成員展示實(shí)驗(yàn)圖，并解釋此設(shè)計(jì)的構(gòu)思。 （3）實(shí)施實(shí)驗(yàn)。注意事項(xiàng)：按照實(shí)驗(yàn)方案分工合作， 教師實(shí)驗(yàn)進(jìn)行引導(dǎo)建議，實(shí)驗(yàn)過程中注意安全。學(xué)生回答討論、思考激發(fā)學(xué)生的探究思維對模型制作進(jìn)行點(diǎn)評打分10min學(xué)生們相互之間進(jìn)行點(diǎn)評打分：打分的原則如下：1科學(xué)性：要能夠體現(xiàn)dna的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。包括dna分子各個(gè)組件的比例是否科學(xué)，能否體現(xiàn)出堿墓配對的情況，能否靈活轉(zhuǎn)動(dòng)成雙螺旋，以及每個(gè)螺旋中的堿基數(shù)目是否正確等等。 2藝術(shù)性：要美觀大方。 3創(chuàng)造性：要能夠突破老師或課本上提供的材料和制作方法。 4實(shí)用

9、性：便于拆卸，便于保存，能夠反復(fù)使用。 5超前性：利用該模型還可以作為dna分子復(fù)制的適宜模型。課堂訓(xùn)練：如下圖所示，下列制作的dna雙螺旋模型中，連接正確的是（ ）思考、討論認(rèn)同生物學(xué)知識(shí)在實(shí)踐，并培養(yǎng)其在多方面綜合考慮問題的習(xí)慣。結(jié)束min討論：作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)該儲(chǔ)存有大量的遺傳信息。dna分子只含有4種脫氧核苷酸，它是怎樣儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息的? 討論：作為遺傳物質(zhì)，應(yīng)該能夠精確地復(fù)制自己。設(shè)想一下，dna分子是如何復(fù)制自己的?思考引起學(xué)生思考，激發(fā)興趣板書設(shè)計(jì)dna雙螺旋結(jié)構(gòu)一、 dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與討論二、 dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作九、教學(xué)設(shè)計(jì)反思本實(shí)驗(yàn)課，經(jīng)過以上這樣的教

10、學(xué)設(shè)計(jì)之后，我覺得可以達(dá)到以下幾個(gè)目的：、可以排除學(xué)生簡單的按照模型說明書上的圖示進(jìn)行模仿，使他們能動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合，符合新課程對教學(xué)行為的要求，教師真正起到了主導(dǎo)的作用，也真正體現(xiàn)出了學(xué)生的主體性；、經(jīng)過幾個(gè)小組組裝出的不同的dna的比較。、通過教師給出具體的要求，比如一條脫氧核糖核苷酸鏈上的堿基排列順序，這樣不僅可以加深學(xué)生對dna多樣性的理解，對于今后解決“某dna含有100個(gè)堿基，這樣的dna可以有多少種？”會(huì)有更多的體會(huì)。同時(shí)，通過講練結(jié)合，使知識(shí)落實(shí)的更加到位。因此，這節(jié)實(shí)驗(yàn)課經(jīng)過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)之后，更加符合新形勢下新課改的要求，也更能體現(xiàn)新課標(biāo)的精神。十、本實(shí)驗(yàn)近十年參考文獻(xiàn)1.

11、向義和.“ dna雙螺旋結(jié)構(gòu)是怎樣發(fā)現(xiàn)的”.物理與工程2005年02期2.吳圣潘.制作dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型實(shí)驗(yàn)材料的篩選.生物學(xué)教學(xué)2009年第05期十一、近十年相關(guān)考題（2012山東）5.假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32p標(biāo)記的噬菌體dna由5000個(gè)堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31p的大腸桿菌，共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是a.該過程至少需要3×105個(gè)鳥嘌呤脫氧核苷酸b.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等c.含32p與只含31p的子代噬菌體的比例為1：49d.該dna發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變【答案】c（2012四川）2.將大腸桿菌

12、的質(zhì)粒連接上人生長激素的基因后，重新置入大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)，通過發(fā)酵就能大量生產(chǎn)人生長激素。下列敘述正確的是（ ）a發(fā)酵產(chǎn)生的生長激素屬于大腸桿菌的初級代謝產(chǎn)物b大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長激素的變異可以遺傳c大腸桿菌質(zhì)粒標(biāo)記基因中腺嘌呤與尿嘧啶含量相等d生長激素基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)需要解旋酶和dna連接酶【答案】b。（2012江蘇）2.人類對遺傳物質(zhì)本質(zhì)的探索經(jīng)歷了漫長的過程，下列有關(guān)敘述正確的是（ ）a. 孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子并證實(shí)了其傳遞規(guī)律和化學(xué)本質(zhì)b. 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)比肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)更具說服力“漢水丑生的生物同行”超級群公益作品c. 沃森和克里克提出在 dna 雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)不等于

13、嘌呤數(shù)d. 煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)說明所有病毒的遺傳物質(zhì)是 rna【答案】b（2012福建）5.雙脫氧核苷酸常用于dna測序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與dna 的合成，且遵循堿基互補(bǔ)配對原則。dna 合成時(shí)，在dna 聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的gtacatacatc的單鏈模板.胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸，則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有（ ）a.2種 b.3種 c.4種 d.5種【答案】d（2011上海）27某雙鏈dna分子含有400個(gè)堿基，其中一條鏈上a：t：g：c1：2：

14、3：4。下列表述錯(cuò)誤的是a該dna分子的一個(gè)堿基改變，不一定會(huì)引起子代性狀的改變b該dna分子連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸120個(gè)c該dna分子中4種堿基的比例為a：t：g：c3：3：7：7d該dna分子中的堿基排列方式共有4200種（2010上海）4細(xì)胞內(nèi)某一dna片段中有30的堿基為a，則該片段中ag的含量為30 bu的含量為30c嘌呤含量為50 d嘧啶含量為40（2010江蘇）1.下列關(guān)于核酸的敘述中，正確的是a.dna和rna中的五碳糖相同b.組成dna與atp的元素種類不同c. t2噬苗體的遺傳信息貯存在rna中d.雙鏈dna分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)【答案】d（2009廣東

15、）24. 有關(guān)dna分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是a. dna分子由4種脫氧核苷酸組成 b. dna單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接“漢水丑生的生物同行”超級群公益作品（漢水丑生2012-7-13標(biāo)記）c. 堿基與磷酸基相連接 d. 磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成dna鏈的基本骨架（2008上海）26某個(gè)dna片段由500對堿基組成，at占堿基總數(shù)的34%，若該dna片段復(fù)制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個(gè)數(shù)為a330 b660c990 d1320答案：c（2007山東）7.dna分子經(jīng)過誘變，某位點(diǎn)上的一個(gè)正常堿基（高為p）變成了尿嘧啶，該dna連續(xù)復(fù)制兩次，得到的4個(gè)子代dna分子相應(yīng)位點(diǎn)上的堿基對分

16、別為u-a、a-t、g-c、c-g，推測“p”可能是a胸腺嘧啶 b腺嘌呤c胸腺嘧啶或腺嘌呤 d胞嘧啶【答案】d（2007上海）24.已知某dna分子含有1 000個(gè)堿基對，其中一條鏈上agtc=1234。該dna分子連續(xù)復(fù)制2次，共需要鳥嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)是a.600個(gè)b.900個(gè)c.1200個(gè)d.1800個(gè)【答案】d。附： dna雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生命科學(xué)學(xué)院 2011級生物技術(shù) 201111001086 張媛夢一、 實(shí)驗(yàn)原理依據(jù)沃森和克里克提出的dna分子雙螺旋結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)如下：（1）每個(gè)dna分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。脫氧核苷酸長鏈的兩端

17、是不同的，一端是脫氧核糖上羥基，另一端是磷酸基，而dna分子兩條長鏈的同一端，一個(gè)是磷酸基，另一個(gè)則是羥基，因而兩條長鏈的方向是相反的。(2)dna分子的外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連結(jié)構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基對。(3)dna分子兩條鏈上的內(nèi)側(cè)堿基按照堿基互補(bǔ)配對原則(a配t，g配c)兩兩配對，通過氫鍵互相連結(jié)。二、 實(shí)驗(yàn)材料硬塑方框2個(gè)(長約10 cm或視兩個(gè)通過氫鍵連接的脫氧核苷酸模型寬度而定，方框也可用其他硬質(zhì)材料代替)，細(xì)鐵絲兩根(長約0.5 m或視制作的長鏈長度而定)，圓形塑料片(代表磷酸)若干、雙層五邊形塑料片(代表脫氧核糖)若干、4種不同顏色的長方形塑料片(代表四種不同堿基)若干，

18、這些塑料材料也可用其他材料如硬紙板、泡沫板、卡紙等代替。粗鐵絲兩根（長約10 cm或視兩個(gè)通過氫鍵連接的脫氧核苷酸模型寬度而定）、訂書器、訂書釘。三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟(1)預(yù)習(xí)dna分子結(jié)構(gòu)dna分子的基本組成單位是脫氧核苷酸。一分子脫氧核苷酸由一分子含氮堿基、一分子脫氧核糖和一分子磷酸基組成。脫氧核糖上的羥基與含氮堿基結(jié)合生成脫氧核苷，脫氧核苷另一位置上羥基與磷酸酯化生成脫氧核苷酸，它們的連接部位如圖641所示。在dna分子中，脫氧核苷酸分子之間通過磷酸與脫氧核糖之間的氫鍵相互連接而成長鏈，鏈的方向是從磷酸基到脫氧核糖，但兩條鏈走向相反，兩條鏈內(nèi)側(cè)的堿基通過氫鍵配對連接，這樣方向相反的兩條平行長鏈盤旋而成的規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)，這就是