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学生已经掌握DNA分子组成元素、基本单位等基础知识,但对核苷酸单体如何组成DNA多具体没有微观概念,由于没有相关的化学等知识,学生很难理解为什么碱基在内侧,为什么两条链反向平行。
DNA双螺旋结构模型组件。
生命观念:结合DNA双螺旋结构模型,阐明DNA分子作为遗传物质所具有的特征。
科学思维:基于科学事实,推理分析并尝试构建DNA双螺旋结构模型。
科学探究:通过制作DNA双螺旋结构模型,提高实践能力,发扬团队合作精神。
社会责任:积极参与制作模型和模拟活动。
教学重点:概述DNA分子双螺旋结构的特点;制作DNA双螺旋结构模型。
教学难点:制作DNA双螺旋结构模型。
小组合作讨论法;
类比法;
模型制作法;
活动模拟法。
播放飞机坠毁的视频,创设问题情境:有些尸体模糊难以辨认,需要提供家属DNA做对比。提出问题:为什么通过对比家属DNA,可以鉴定死者身份?
设计意图:通过生活中的实际案例引出主题,激发学生好奇心和求知欲,且视频刺激性更强,更能把学生代入情境中。
PPT展示问题1:组成DNA分子的基本单位是什么?
然后再展示问题2:组成脱氧核苷酸的小分子物质是什么?
活动1:教师课前准备了代表相应小分子物质的卡纸,学生在黑板上拼出四个脱氧核酸,用粉笔画出相应的化学键相连。
通过两个问题回顾旧知,再通过活动让学生初步认识单个脱氧核苷酸连接成链的过程,紧接着布置任务:构建DNA单链模型。
制作完成后,观察单链模型思考3个问题:
问题1:有几个游离的磷酸?
问题2:每个磷酸与几个脱氧核糖相连?
问题3:每个脱氧核糖与几个磷酸相连?
设计意图:锻炼学生的观察能力和表达能力,为突破教学重难点,即反向平行做铺垫。
该环节是教学过程的核心,将探究过程用5个层层递进的问题串成主线,通过展示资料、教师讲授、模拟活动,引导学生讨论、分析,进而完成模型制作。
问题1:DNA由几条链组成。
PPT展示两组资料。资料已:1951年科学家测出,DNA分子的直径保持不变为2nm,该直径比单链直径大。资料二:沃森和克里克起初认为是三链模型,但模型中含水量与正常含水量不符,遭到质疑。经过多次探讨和分析,沃森和克里克开始尝试制作双链模型。
问题2:两条单链之间的连接方式有哪些可能?
学生利用手中的模型展示出3种可能的连接方式。
教师过渡:哪一种最可能呢?随即PP展示细胞膜模型结构图。
设计意图:引导学生通过类比,分析出碱基排列在内侧,磷酸和脱氧核糖在外侧,同时培养学生知识迁移能力。
教师过渡:研究发现,碱基之间存在相互的吸引力,连接在一起,那么,任意两个碱基之间都可以连接吗?
PPT展示资料三:1952年奥地利生物化学家查哥夫,通过研究多种生物DNA中各种碱基所占相对比例,分析发现:A=T,G=C。
随后,教师引导学生分析碱基互补配对原则。
设计意图:激发学生学习的主动性,引导学生自己分析资料,得出碱基对应关系。
教师过渡:现在我们确定了碱基排列在内侧,磷酸和脱氧核糖排列在内侧,构成基本骨架。因为DNA分子直径保持不变,所以两条骨架在数学关系上,是平行的。
引出问题3:两条链的平行方向如何?现在我们做一个模拟活动:
上身躯干代表脱氧核糖,左手握拳代表磷酸,右手手掌代表含氮碱基。教师引导学生排成两列,每列6名同学构成一条DNA单链。
随后,这两条单链形成一个双链,碱基要连接排在内侧,学生自己思考怎么做。接着,教师提示用手指相连,代表碱基连接形成氢键,应该伸几根手指?最后,引导学生观察站立方向是相反的,得出DNA两条链反向平行的结论。
设计意图:这是本片段教学的重点和难点,采取模拟活动来突破。通过具体的活动使所有学生参与其中,学生在活动中分析、理解反向平行,该模拟活动将微观抽象知识宏观形象化,突破了教学难点。
在上述学习的基础上,教师PPT展示DNA平面结构图,并设问:在生物体内,DNA是这样的平面结构吗?
引出问题4:DNA的空间结构是怎么样的?
PPT展示DNA衍射图谱,这部分知识较抽象,学生没有相应的背景知识,以教师讲授为主,说明DNA呈螺旋结构。
综合以上分析,安排任务:以小组为单位,制作DNA分子双螺旋结构模型。教师巡视指导。
设计意图:在这个过程中,学生是基于生物学的事实和证据,自主制作物理模型,达到了巩固新知,突出重点,突破难点的目的。
引导学生对比不同小组的模型,并思考问题:相同之处和区别是什么?
紧接着,提出问题1:生物体内,DNA为什么可以储存大量的遗传信息?
以此引出遗传信息储存在碱基排列顺序中。分析DNA分子的多样性和特异性。
设计意图:学生观察自己制作的模型,更直观的认识DNA分子的结构特点。
观察实验室正规的DNA双螺旋结构模型,有利于学生进一步领悟微观抽象的知识,达到了巩固新知的目的。
思考课初的问题,为什么通过对比家属和逝者的DNA能鉴定身份?
选择有针对性的练习题目进行知识小结。
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