設(shè)計(jì)和制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

1、設(shè)計(jì)和制作 DNA 分子螺旋結(jié)構(gòu)模型的教學(xué)案例教學(xué)指導(dǎo)思想及教學(xué)思路一、教學(xué)指導(dǎo)思想其一，孔子的教學(xué)思想偉大的教育家孔子說(shuō)憤不啟，不悱不發(fā)， 舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也教學(xué)事必先讓學(xué)生認(rèn)真思考，教師的啟發(fā)是 在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，啟發(fā)之后，應(yīng)讓學(xué)生再思考，獲得進(jìn)一步的領(lǐng)會(huì)。 （2）孔子把“學(xué)而知之”作為教學(xué)的根本指導(dǎo)思想。學(xué)是求知的惟一手段，知 是由學(xué)而得的?？鬃舆€說(shuō)而不思則罔，思而不學(xué)則殆強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)知識(shí)要 “學(xué)以致用其二，陶行知的教學(xué)思想學(xué)做合一在做上教，在做上學(xué)教學(xué) 做合一”是教育法，教的方法要根據(jù)學(xué)的方法，學(xué)的方法要根據(jù)做的方法，教與 學(xué)都要以做為中心。其三，布魯納的教學(xué)思想）布魯納

2、的認(rèn)知結(jié)構(gòu)教學(xué)理論。布魯納認(rèn)為， 教育主要是“培養(yǎng)學(xué)生的操作技能、觀察技能、想象技能以及符號(hào)運(yùn)算技能”。 鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己猜想的價(jià)值和可修正性以實(shí)現(xiàn)試圖得出假設(shè)的激活效應(yīng)培 養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用心智解決問(wèn)題能力的信心；培養(yǎng)學(xué)生的自我促進(jìn)。）布魯納的發(fā) 現(xiàn)教學(xué)方法布魯納認(rèn)為學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展主要是遵循其特有的認(rèn)識(shí)程序?qū)W生 不是被動(dòng)的知識(shí)接受者而是積極的信息加工者教師的角色在于創(chuàng)設(shè)可讓學(xué)生 自己學(xué)習(xí)的環(huán)境而不是提供預(yù)先準(zhǔn)備齊全的知識(shí)使用發(fā)現(xiàn)法調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程， 強(qiáng)調(diào)直覺(jué)思維，強(qiáng)調(diào)內(nèi)在動(dòng)機(jī)，強(qiáng)調(diào)信息提取。其四轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式課堂”的特點(diǎn)之一為“重新建構(gòu)學(xué)習(xí)流 程常情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程由兩個(gè)階段組成：第一階段是“信息傳

3、遞 是通過(guò)教師和學(xué)生生和學(xué)生之間的互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的二個(gè)階段收內(nèi)化 是在課外由學(xué)生自己來(lái)完成的轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行了重構(gòu) 息傳遞”是學(xué)生在課前進(jìn)行的，老師可以及時(shí)輔導(dǎo)吸收內(nèi)化”是在課堂上通 過(guò)互動(dòng)來(lái)完成的師能夠提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難堂上給予有效的輔導(dǎo)， 同學(xué)之間的相互交流更有助于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的吸收內(nèi)化過(guò)程。翻轉(zhuǎn)課堂的推動(dòng)， 要打破現(xiàn)有的誰(shuí)是教師就由誰(shuí)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況的傳統(tǒng)做法建立一種新型的評(píng)價(jià)機(jī)制。二、教學(xué)思路DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子領(lǐng)域的知識(shí)，這部分知識(shí)比較抽象，學(xué)生較難 掌握本節(jié)課通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)和制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型旨在幫助學(xué)生理 解 DNA 分子的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。三、

4、理論依據(jù)江蘇省普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)要求。四、教學(xué)特色1.從分子水平了解遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.引導(dǎo)學(xué)生充分了解 分子的基本組成單位和 DNA 分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 3.促進(jìn) DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象的形成這樣學(xué)生既有形象直觀的認(rèn)識(shí)又有抽象的理解，為進(jìn)一步理解 DNA 分子如何儲(chǔ)備大量的遺傳信息打下基礎(chǔ)。 4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程完全以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主。實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析一、教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)和制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。二、教學(xué)難點(diǎn)體現(xiàn) DNA 分子的平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)。三、主要教學(xué)策略本節(jié)實(shí)驗(yàn)課采用了獨(dú)立學(xué)習(xí)與小組學(xué)習(xí)策略競(jìng)爭(zhēng)與合作學(xué)習(xí)策略教師課 前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生先自行思考設(shè)計(jì)和制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)

5、模型的方案； 然后教師引導(dǎo)學(xué)生充分開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)以小組為單位在課前準(zhǔn)備好制作模 型所需要的材料；學(xué)生課上進(jìn)行模型的拼裝和展示、說(shuō)明，小組之間進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。 教師在整個(gè)過(guò)程中給予及時(shí)恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助制作模型的過(guò)程也是一個(gè)知識(shí) 內(nèi)化的過(guò)程本實(shí)驗(yàn)注重聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際利用常見(jiàn)且成本較低的材料充 分調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，點(diǎn)燃了學(xué)生動(dòng)手操作的熱情。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)性目標(biāo)通過(guò)設(shè)計(jì) DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作方案深學(xué)生對(duì) DNA 子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)。二、技能性目標(biāo)通過(guò)制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。三、情感性目標(biāo)交流討論 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作過(guò)程中需要注意的

6、問(wèn)題一步養(yǎng)成 學(xué)生的小組合作學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的審美能力。教學(xué)準(zhǔn)備學(xué)生要在課前積極思考充分開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)好制作模型的方案， 準(zhǔn)備好制作模型需要使用的各種材料。教學(xué)過(guò)程一、教學(xué)步驟1.學(xué)生小組內(nèi)交流討論設(shè)計(jì)方案師：課前已經(jīng)讓大家自己先設(shè)計(jì)好制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的方案下面請(qǐng) 大家在小組內(nèi)交流自己的設(shè)計(jì)方案后以小組為單位提供一個(gè)組內(nèi)普遍認(rèn)可的 方案。生： 小組內(nèi)交流討論。師： 在小組間巡視，給予幫助。2.每個(gè)小組派代表向全班匯報(bào)本組的主要設(shè)計(jì)方案師： 請(qǐng)各個(gè)小組簡(jiǎn)要說(shuō)明自己的設(shè)計(jì)方案。小組 我們組選取橡皮泥和回形針作為主要材料來(lái)制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模 型，色彩鮮艷，標(biāo)示明顯。小組 我們

7、組選取食物來(lái)制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，因?yàn)槭澄锖芎萌〔模?成本也很低有些食物還有特殊顏色能體現(xiàn)出各個(gè)結(jié)構(gòu)還有一大優(yōu)勢(shì)就是剩 下的食物還可以吃笑）小組 我們組是用人來(lái)做的模型，先保密，一會(huì)兒再給大家驚喜班大笑） 小組 我們組想制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型如何能夠創(chuàng)新呢？于是我們想到 如果能體現(xiàn)出 DNA 分子的解旋將會(huì)使大家眼前一亮我們發(fā)現(xiàn)拉鏈可以體現(xiàn)這 一特點(diǎn)，并以此為突破點(diǎn)，用純手工制作模型。3.小組合作制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型師：剛才各個(gè)組都已經(jīng)把自己的設(shè)計(jì)方案向大家做了匯報(bào)下面就請(qǐng)每個(gè)小組全 員合作，快速的把你們的模型制作完成。生： 小組全體成員合作完成模型制作。師： 在小組間巡視，

8、給予幫助。4.交流展示，自評(píng)互評(píng)師： 現(xiàn)在就請(qǐng)各個(gè)小組把成果展示給大家，并要介紹出本組模型的特點(diǎn)。 小組 我們組用橙色的橡皮泥表示磷酸；用紅色的橡皮泥表示脫氧核糖，而且 兩條鏈中放置的方向不同，體現(xiàn)出了平行且反向的特點(diǎn)；用粉色、黃色、紫色和 綠色的橡皮泥分別表示 A、T、G、C 四種堿基；再用不同顏色的回形針表示出五 號(hào)碳，以及磷酸二酯鍵、氫鍵等。其中要特別注意五號(hào)碳的表示，以及氫鍵的數(shù) 量表示，A T 之間是 2 氫鍵，G 和 C 間是 個(gè)氫鍵。我們的模型最大的特 點(diǎn)就是各個(gè)結(jié)構(gòu)表示的非常清楚并且色彩鮮艷帶著大家進(jìn)入了一個(gè)童話般的 世界，我們把模型命名為“童話王國(guó)但是我們的模型的缺點(diǎn)就是只能

9、體現(xiàn)出 DNA 分子的平面結(jié)構(gòu)，而不能體現(xiàn)出它的立體結(jié)構(gòu)。第一組：童話王國(guó)實(shí)驗(yàn)設(shè)實(shí)驗(yàn)教師計(jì)思路材料、制作過(guò)程說(shuō)明成果展示自我反思建議用具用 不 同顏 色 的橡 皮 泥捏 成 不同 的 形狀表橡皮泥回形針剪刀紅色的橡皮泥做 成五邊形，代表 脫氧核糖；橙色 的橡皮泥做成圓 形，代表磷酸； 四種顏色的橡皮優(yōu)點(diǎn)以 示 DNA 的平 面結(jié)構(gòu)彩 鮮艷滿 趣缺無(wú) 法展示 DNA此 組制 作的 模型 沒(méi)有 體現(xiàn) 出脫 氧 核膠帶泥做成長(zhǎng)方形，的立體結(jié)構(gòu)。 DNA糖 核 苷酸 的 各個(gè) 組 成白板分別代表四種堿 基 A、G、C； 黃色回形針代表改進(jìn)方案將 橡皮泥固定 在同一形狀分 子的 立體 結(jié)成分不 同 顏色

10、 的 回形 針 代氫鍵；其他部分 用藍(lán)色回形針連 接。左右兩條單 鏈的擺放要平行的泡沫板上， 構(gòu) 并把模型 做 成雙螺旋結(jié) 構(gòu)樣能表 各 種化學(xué)鍵。且反向；注意遵 循堿基互補(bǔ)配對(duì) 原則。看到平面結(jié) 構(gòu)能到 立體結(jié)構(gòu)。小組 我們組的模型“舌尖上的 DNA們用大櫻桃表示磷酸； 用蘋(píng)果刻成五邊形表示脫氧核糖也注意到了兩條鏈的平行且反向的問(wèn)題用西 瓜皮刻成 A、T、G、C 形狀表示四種堿基，四種堿基的雕刻很不容易，著實(shí)費(fèi) 了我們不少功夫手舉起來(lái)向全班同學(xué)展示，全班“哇掌聲）我們用牙簽 表示各種化學(xué)鍵，比如堿基中間用牙簽表示氫鍵， 和 之間是 2 個(gè)氫鍵G 和 C 之間是 3 個(gè)氫鍵。我們模的最大優(yōu)點(diǎn)就

11、是可以吃全班笑聲）但是我們和 第一組一樣，也不能體現(xiàn)出 DNA 分子的立體結(jié)構(gòu)。其他組學(xué)生： 們做的太短了吧？就是堿基對(duì)的數(shù)目太少了吧？我查過(guò)資料， 應(yīng)該做 10 個(gè)堿基對(duì)比較好。很多學(xué)： 什么？其他組學(xué)生： 螺旋結(jié)構(gòu)中，一般每轉(zhuǎn)一圈有 10 個(gè)核苷酸對(duì)，雙螺旋總 處于能量最低狀態(tài)若正常 DNA 雙螺旋額外的多轉(zhuǎn)或少轉(zhuǎn)幾圈使每轉(zhuǎn)一圈的核 苷酸數(shù)目大于或小于 10，就會(huì)出現(xiàn)雙螺旋立體結(jié)構(gòu)的改變，在 DNA 分子中產(chǎn)生 額外的張力。（掌聲）第二組：舌尖上的 DNA實(shí)驗(yàn)設(shè)實(shí)驗(yàn)制作過(guò)計(jì)思路材料、程說(shuō)明成果展示自我反思教師建議用具靈 感 來(lái)櫻桃蘋(píng) 果 做 成優(yōu)點(diǎn)以展此 組 制 作源 蘋(píng)五邊形示 DNA

12、的平的 模 型 沒(méi)尖上西瓜表 脫 氧 核面結(jié)構(gòu)料有 體 現(xiàn) 出的 土豆糖代唾手可得DNA 分的用 各 種不 同 的果 蔬 制作 出 脫小番茄胡蘿卜紫薯筍瓜表磷酸 瓜 皮 分 別雕 刻 成 四 種堿基 A、象直觀 即可食用 點(diǎn)展示 DNA 的 立 體立體結(jié)構(gòu)。 DNA 雙旋 結(jié)構(gòu)中一 般 每 轉(zhuǎn) 一氧 核 糖核 苷 酸等果蔬 G 的 形狀結(jié)構(gòu)放時(shí) 間短簽容圈有 10 個(gè) 核苷酸對(duì)。的 各 個(gè)組 成 成分。牙簽白板小刀代 表 化 學(xué) 鍵兩 條 單 鏈 的擺 放 要 平 行且反向； 注 意 遵 循堿 基 互 補(bǔ) 配對(duì)原則。易脫落進(jìn) 方案 :可彈 性 較 好 的 塑 料 棒 代 替 牙 簽料棒 兩 端

13、 做 成 鉤 子蘋(píng)果等 結(jié) 構(gòu) 不 易 脫此 組 制 作的 模 型 中 只有 4 個(gè)核 苷酸對(duì)需 要改進(jìn)脫 氧 核 糖 中的 五 號(hào) 碳 沒(méi)有體現(xiàn)。落。（小組 3 全體成員及其他組個(gè)別成員，共計(jì) 人，用人體組裝模型）小組 們組的模型絕對(duì)高大上們還有一個(gè)響亮的名字“superman 合 （全班笑聲我們用乒乓球拍表示磷酸用身上的五邊形卡紙表示脫氧核糖我 們兩排同學(xué)一排面向大家一排面向黑板表示出了 DNA 子兩條鏈的平行且反 向的特點(diǎn)；我們用胳膊上的長(zhǎng)方形卡紙表示 、T、G、C 四種堿基；用卷起來(lái)的 紙棒表示氫鍵及數(shù)量用胳膊的彎曲表示出五號(hào)碳用腿表示出磷酸二酯鍵的部 分結(jié)構(gòu)班同學(xué)不約而同的喊“旋轉(zhuǎn)、

14、旋轉(zhuǎn)” ）呵呵，這個(gè)還真轉(zhuǎn)不了。 第三組：superman 組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料、制作過(guò)程說(shuō)明成果展示自我反思教師建議思路用具用 人 體作 為 最主 要 的模 型 工具。人卡紙乒乓球拍身 體 代 表 脫 氧 核 糖 ， 正 面面立 體現(xiàn) DNA 分 子 的 兩 條 單 鏈 平 行 且 反 向乓拍優(yōu) 點(diǎn) ：可 以 展示 DNA的 平 面結(jié) 構(gòu) 。創(chuàng) 意 極佳 ， 胳此 組 制作 的 模型 沒(méi) 有體 現(xiàn) 出DNA 分子的 立 體結(jié) 構(gòu) 。代表磷酸 胳 膊 上 貼 上 彩色卡紙 別 代 表 四 種 堿基 A、 T；紙作為 氫鍵膊 腿 用 做 各 種 連接結(jié)構(gòu) 意 遵 循 堿 基 互 補(bǔ) 配 對(duì) 原 則

15、。膊 和 腿的 使 用絕 佳 ，并 能 借助 樓 梯進(jìn) 行 展示 。 缺點(diǎn) ： 無(wú)法 展 示DNA 的立 體 結(jié)構(gòu)。DNA 雙螺旋 結(jié) 構(gòu)中，一般每 轉(zhuǎn) 一圈 有 10個(gè) 核 苷酸對(duì)。此組 制 作的 模 型中只有 5個(gè) 核 苷酸對(duì)，需要改進(jìn)。小組 請(qǐng)大家看我們的純手工制作的 DNA 子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，我們把它命名 為“家鄉(xiāng)美這里要特別感謝我們組的兩位女生，是她們一針一線的縫制出 了我們組的模型我們用藍(lán)色的扣子表示磷酸用玫紅色的五邊形布包表示脫氧 核糖，我們也注意了平行且反向的問(wèn)題；用四種不同顏色的長(zhǎng)方形布包表示 、 T、G 四種堿基；用編好的繩子表示五號(hào)碳、磷酸二酯鍵等；用粗的水彩筆在 拉鏈上

16、畫(huà)出氫鍵然要特別意氫鍵的數(shù)目條單鏈上各有一個(gè)游離的磷酸。 下面請(qǐng)我的兩個(gè)助手旋轉(zhuǎn)一下示出 DNA 分子的立體結(jié)構(gòu)助手展示 分子的立體結(jié)構(gòu)我們組的創(chuàng)新之處在于當(dāng)我們把拉鏈拉開(kāi)的時(shí)候就能夠體現(xiàn) 出解旋位助手拉開(kāi)拉鏈）實(shí)際上 分子是邊解旋邊復(fù)制的，而且可以從 多個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，別的組你們能解旋嗎？（自豪的微笑）其他組學(xué)生你們剛才旋轉(zhuǎn)體現(xiàn)立體結(jié)構(gòu)的時(shí)候?yàn)槊从沂窒蛴倚笫窒蜃?旋，而不反過(guò)來(lái)旋轉(zhuǎn)？小組 這個(gè)我們查過(guò)資料一般 的二級(jí)結(jié)構(gòu)分為兩大類一類是右手旋， 如 A-DNA B-DNA，其中 B-DNA 是最常見(jiàn)的；另一類是左手螺旋，如 Z-DNA。而 我們剛才的旋轉(zhuǎn)方式就體現(xiàn)的是右手螺旋。（掌聲）第四組：家

17、鄉(xiāng)美實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)材料、制作過(guò)程說(shuō)明成果展示自我反思教師建議思路用具根 據(jù) 家鄉(xiāng) 特 色制 作 布藝 DNA，利 用 布料 和 繩子 制 作出 各 種形 狀 ，體 現(xiàn) 出脫 氧 核糖 核 苷酸 的 各個(gè) 組 成成分。布包扣子繩子拉鏈線紅色五邊形布 包代表脫氧核 糖；圓形扣子 代表磷酸；四 種顏色的長(zhǎng)方 形布包代表四 種堿基 A T拉上畫(huà)上 氫鍵數(shù)目（還 可體現(xiàn)解旋 編好的繩子用 作各種連接結(jié) 構(gòu)。左右兩條 單鏈要平行且 反向；注意遵優(yōu)點(diǎn)：可以展示 DNA的平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)。并能體現(xiàn)解旋。形象直觀，柔軟可旋轉(zhuǎn)。此 模 型在 兩 條單鏈上、下 輔 助了 2 根棍子，用來(lái)保 持 雙鏈 的 平行，這樣

18、模 型 就方 便 旋轉(zhuǎn)了。而且 體 現(xiàn)出 了 當(dāng)?shù)?的 傳循堿基互補(bǔ)配 對(duì)原則。統(tǒng) 手 工布 藝 特色。師： 展示教具模型師： 請(qǐng)大家總結(jié)一下 DNA 分子的結(jié)構(gòu)特征。多個(gè)學(xué)總結(jié)1.DNA 分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤(pán)旋成雙螺旋結(jié) 構(gòu)。2.DNA 分子中的脫氧核和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿 基在內(nèi)側(cè)兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 5.總結(jié)學(xué)生能夠積極開(kāi)動(dòng)腦筋大膽想象利用所學(xué)知識(shí)和身邊可以找到的各 種材料，設(shè)計(jì)和制作 DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，且效果顯著，實(shí)驗(yàn)很成功。 二、教師的組織和引導(dǎo)課前布置學(xué)生先自行思考設(shè)計(jì)和制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的方案以 小組為單位交流討論 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作方案，準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)材 料課上指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步交流討論設(shè)計(jì)和制作方案并在學(xué)生制作模型的過(guò)程中 給予及時(shí)恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助制作完成后學(xué)生展示各自小組的