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第三章第二节DNA分子的结构教学设计
福建省福州延安中学 授课教师：庄蓉 授课班级：高二（5）班 人教版高二年级生物
一、教学分析
1、教材分析
“DNA分子的结构”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第3章第2节的内容，由DNA模型的构建、DNA分子结构的特点及制作DNA模型三部分内容构成。其中的碱基互补配对原则是DNA复制及基因表达过程中遵循的重要原则。而DNA分子的双螺旋结构更是学生理解生物的多样性、特异性的物质基础。
2、学情分析
通过上节课的学习，学生能够已经知道了DNA是主要的遗传物质，因此引导学生思考“DNA作为遗传物质应该具备怎样的结构？”，启发学生学习本章节的兴趣，还有学生通过必修一的学习已经掌握了核酸的基本组成和元素等相关知识，这也为进入本章节的学习奠定了基础。
二、教学目标
1、知识目标：概述DNA分子结构的主要特点。
2、能力目标：学会制作DNA分子双螺旋结构模型。
3、情感态度与价值观目标：通过讨论DNA结构模型的构建历程，认识到学科间的综合及科学家间的互助合作在科学研究中的重要性。
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
DNA分子结构的主要特点。
五、教具准备：
1、《DNA分子的结构》课件；
2、DNA双螺旋结构模型组件（一组一套）；
3、自制的DNA展示模型；
4、DNA双螺旋结构大模型。
六、课时安排：
1课时
七、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
回顾知识；
课题引入；
创设情景；
启发兴趣。
师：上节课我们通过学习了解了：通过实验证明生物的主要遗传物质是什么？
师：那么在20世纪30年代，科学家们就已经确定了DNA的基本单位，接着，科学家进一步思考，究竟DNA应该具备什么样的结构才可以履行其遗传的功能呢？这就是这节课的主要内容，我们就一起来了解DNA分子的结构。
师：首先，大家来一起看两张图片，大家看看这两张照片它们的灵感来自于哪里？
生：DNA
在教师的引导下，学生根据图片和预习的知识可以回答出”DNA”，双螺旋结构。
跟随科学家的足迹，探寻DNA分子的结构
师：沃森和克里克1953年提出的DNA的双螺旋结构模型，他们的这个发现被誉为20世纪以来生物学最伟大的发现之一。
那么他们两是如何建立DNA的双螺旋结构模型的？ 今天，让我们一起沿着科学家们的足迹来体验构建DNA双螺旋结构模型的过程。
首先，复习一下DNA的单位——脱氧核苷酸的结构：
师：脱氧核苷酸由几部分组成？哪三部分？
P
教师利用多媒体课件和自制的脱氧核苷酸组成成分的模型讲解：
1、 脱氧核糖是一个五边形环状的空间结构，中间的尖的部分是氧原子；突出的部分是5号碳原子，然后逆时针旋转依次是4、3、2、1号碳原子；
2、 含氮碱基是一类有机化合物，分子结构复杂，根据结构的不同可以分为嘌呤和嘧啶，嘌呤有两个环，嘧啶只有一个环。嘌呤包括A\G,嘧啶包括T\C.
【学生活动一】
1、 请一个同学来连接脱氧核苷（自制模型）酸的各个部分
2、 其他同学两人为一组在自己的位置上，利用发给大家的模型盒里的DNA各个组成部分，连接成一个脱氧核苷酸。
模型盒中的各个组分代表：
白色圆球：代表磷酸
蓝色圆球：代表脱氧核糖
四种含氮碱基
绿色：
蓝色：
黄色：
红色：
白色短棒：代表不同连接的化学键
教师点评：脱氧核苷酸各个部分的连接
【模型】
A\T\G\C
P
O
师：DNA的基本单位只有四种脱氧核苷酸，如此简单，而它们又是如何担负其不简单的遗传功能的呢？沃森和克里克建立了怎么样的模型结构使DNA能够满足作为遗传物质的特性？
师：那么请大家阅读课本P47-48的资料，思考以下几个问题：
1、沃森和克里克在建立DNA双螺旋结构模型的过程中，借鉴了他人的哪些经验和成果？
2、他们因此提出来了怎么样的模型？
生：三部分
生：脱氧核糖、含氮碱基，磷酸。
【学生活动】
1、 一个学生自制模型展示连接脱氧核苷酸的三个部分的过程
2、 其余学生利用模型盒动手拼接一个脱氧核苷酸
学生自主学习和阅读课本的资料，带着思考问题进行学习。
学生分小组讨论，思考问题。
教师观察各个小组学生，让学生互相讨论，多听取别人有何想法，再结合自己的思考分析。
教师点评简单介绍：
1、威尔金斯和富兰克林X射线衍射图；
2、著名化学家查哥夫得到的腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量
师：很好，那我们看看根据前人的这些成果，沃森和克里克先后提出了什么样的模型？
【流程】
模型 特点 是否成立
三螺旋 外侧：碱基； 否定（违反研究的结构数据）
内侧：磷酸和脱氧核糖
双螺旋 外侧：磷酸和脱氧核糖；否定（违反了查哥夫的研究数据）
（基本骨架）
内侧：碱基(A-A,T-T)
双螺旋 外侧：磷酸和脱氧核糖；正确（与X射线衍射图谱一致）
生：借鉴了威尔金斯报告时的X射线衍射图；还有；著名化学家查哥夫得到的腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量
教师引导学生进行分析、回答。
直观观察，动手尝试构建脱氧核苷酸的长链。
过渡：那我们现在已经了解了沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的过程，也连接了DNA的基本单位脱氧核苷酸，那么现在让我们继续来逐步动手尝试拼接DNA长链。
师：大家先思考一下，脱氧核苷酸之间如何形成长链呢？（看多媒体PPT）第一个脱氧核苷酸的什么部位和第二个脱氧核苷酸的什么部位链接？
师：因为磷酸和脱氧核糖形成骨架在外侧，第一个磷酸和脱氧核糖接下来连接第二个磷酸和脱氧核糖。所以第一个脱氧核糖和第二磷酸相连接，以此类推，第二个的脱氧核糖和第三个磷酸相连接，以此类推，这样就形成了一条长链。
师：DNA有几条链？（两条链），那么DNA的另一条链怎么形成？
【学生活动2】
先以一个脱氧核苷酸为例，一个同学上来展示，其他同学自己也利用模型组分进行拼接。
【模型】
A\T\G\C
【模型】
A\T\G\C
生：根据PPT图示回答第一个脱氧核糖与第二个磷酸相连接，以此类推。
生：第一个的磷酸和第二个的脱氧核糖相连接。
【学生活动】
学生使用纸质模型展示
其他同学自己也利用模型组分进行拼接。
归纳总结DNA的分子结构特点结构
师点评：
1、 脱氧核苷酸链，反向平行；
2、 外侧——基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接——磷酸二酯键；
3、 内侧——碱基对——碱基互补配对原则——氢键连接
师：我们知道DNA的立体模型是怎么样的？
【模型展示】
师：大家来看我手中拿到的这个模型，这是一个平面结构。螺旋的方式有几种，我可以这个方向拧也可以这个方向拧，那样你们对比（多媒体图片）一下应该是哪一种？DNA是右手向上的螺旋。
师：好的，这是我们分析的DNA的结构，那么现在请同学们一起来总结一下DNA分子结构的特点。【多媒体展示】
【板书】二、DNA的分子结构
生：双螺旋
生：右手
生：结合多媒体回答
动手组装DNA模型；亲身体验模型构建
模型展示
分析模型
师：好了，我们一起总结了DNA结构的特点，并且大家也动手拼接了一组脱氧核苷酸，那么请你们小组合作继续完成连接的DNA双链，完成DNA的立体结构。
【学生活动3】继续拼接DNA模型
师点评：按照三个特点点评，
1、 立体结构：双螺旋方向；
2、 平面结构：两条链平行，方向反向；
3、 再看基本骨架，碱基配对方式。
注意碱基的排列顺序可以不同。
教师引导学生分析DNA分子的特性是什么？
1、 稳定性；2、多样性；3、储存大量的遗传信息；4特异性。
学生小组合作，拼接DNA模型
生展示模型
总结，情感升华
我们这节课首先通过DNA分子双螺旋结构模型的构建过程，体验了科学家的科学精神、科学方法和科学态度。【这过程中我们知道了：A在科学研究的时候不要急于求成；B要一步一步探索，不要气馁；C要善于借鉴他人的经验与成果；D另外呢在研究的过程中要注意合作，因为集体的智慧和力量是巨大的。E多学科交叉，放宽思路】。其次，我们从中也分析了DNA结构的基本内容，总结DNA的主要特点。最后通过DNA的模型制作，我们进一步直接理解了DNA结构的特点，也总结了DNA的结构特性。
布置课后作业
我们今天知道了遗传物质DNA的双螺旋结构，那么大家推测一下一下作为遗传物质，DNA又是如何进行精确的复制的？
八、板书设计
第二节 DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
模型 特点 结果
三螺旋 外侧：碱基；内侧：磷酸和脱氧核糖 否定（违反研究的结构数据）
双螺旋 外侧：磷酸和脱氧核糖；内侧：碱基(A-A,T-T) 否定（违反了查哥夫的碱基数据）
（基本骨架）
双螺旋 外侧：磷酸和脱氧核糖；内侧：碱基(A-T,G-C) 正确（与X射线衍射图谱一致）
二、DMA的分子结构
三、制作DNA双螺旋模型
【副板书】
脱氧核苷酸 【板书】
A\T\G\C
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