設(shè)計和制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型

1、設(shè)計和制作 DNA 分子螺旋結(jié)構(gòu)模型的教學案例教學指導(dǎo)思想及教學思路一、教學指導(dǎo)思想其一，孔子的教學思想偉大的教育家孔子說憤不啟，不悱不發(fā)， 舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也教學事必先讓學生認真思考，教師的啟發(fā)是 在學生思考的基礎(chǔ)上進行的，啟發(fā)之后，應(yīng)讓學生再思考，獲得進一步的領(lǐng)會。 （2）孔子把“學而知之”作為教學的根本指導(dǎo)思想。學是求知的惟一手段，知 是由學而得的?？鬃舆€說而不思則罔，思而不學則殆強調(diào)學習知識要 “學以致用其二，陶行知的教學思想學做合一在做上教，在做上學教學 做合一”是教育法，教的方法要根據(jù)學的方法，學的方法要根據(jù)做的方法，教與 學都要以做為中心。其三，布魯納的教學思想）布魯納

2、的認知結(jié)構(gòu)教學理論。布魯納認為， 教育主要是“培養(yǎng)學生的操作技能、觀察技能、想象技能以及符號運算技能”。 鼓勵學生發(fā)現(xiàn)自己猜想的價值和可修正性以實現(xiàn)試圖得出假設(shè)的激活效應(yīng)培 養(yǎng)學生運用心智解決問題能力的信心；培養(yǎng)學生的自我促進。）布魯納的發(fā) 現(xiàn)教學方法布魯納認為學生的認知發(fā)展主要是遵循其特有的認識程序?qū)W生 不是被動的知識接受者而是積極的信息加工者教師的角色在于創(chuàng)設(shè)可讓學生 自己學習的環(huán)境而不是提供預(yù)先準備齊全的知識使用發(fā)現(xiàn)法調(diào)學習過程， 強調(diào)直覺思維，強調(diào)內(nèi)在動機，強調(diào)信息提取。其四轉(zhuǎn)課堂”教學模式課堂”的特點之一為“重新建構(gòu)學習流 程常情況下，學生的學習過程由兩個階段組成：第一階段是“信息傳

3、遞 是通過教師和學生生和學生之間的互動來實現(xiàn)的二個階段收內(nèi)化 是在課外由學生自己來完成的轉(zhuǎn)課堂對學生的學習過程進行了重構(gòu) 息傳遞”是學生在課前進行的，老師可以及時輔導(dǎo)吸收內(nèi)化”是在課堂上通 過互動來完成的師能夠提前了解學生的學習困難堂上給予有效的輔導(dǎo)， 同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內(nèi)化過程。翻轉(zhuǎn)課堂的推動， 要打破現(xiàn)有的誰是教師就由誰來評價學生的學習狀況的傳統(tǒng)做法建立一種新型的評價機制。二、教學思路DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子領(lǐng)域的知識，這部分知識比較抽象，學生較難 掌握本節(jié)課通過讓學生設(shè)計和制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型旨在幫助學生理 解 DNA 分子的結(jié)構(gòu)及其特點。三、

4、理論依據(jù)江蘇省普通高中生物課程標準教學要求。四、教學特色1.從分子水平了解遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點。2.引導(dǎo)學生充分了解 分子的基本組成單位和 DNA 分子結(jié)構(gòu)的主要特點。 3.促進 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象的形成這樣學生既有形象直觀的認識又有抽象的理解，為進一步理解 DNA 分子如何儲備大量的遺傳信息打下基礎(chǔ)。 4.實驗過程完全以學生自主學習為主。實驗教學分析一、教學重點設(shè)計和制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。二、教學難點體現(xiàn) DNA 分子的平面結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)。三、主要教學策略本節(jié)實驗課采用了獨立學習與小組學習策略競爭與合作學習策略教師課 前布置學習任務(wù)，學生先自行思考設(shè)計和制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)

5、模型的方案； 然后教師引導(dǎo)學生充分開展小組合作學習以小組為單位在課前準備好制作模 型所需要的材料；學生課上進行模型的拼裝和展示、說明，小組之間進行點評。 教師在整個過程中給予及時恰當?shù)闹笇?dǎo)和幫助制作模型的過程也是一個知識 內(nèi)化的過程本實驗注重聯(lián)系學生的生活實際利用常見且成本較低的材料充 分調(diào)動了學生自主學習的積極性，點燃了學生動手操作的熱情。教學目標一、知識性目標通過設(shè)計 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作方案深學生對 DNA 子結(jié)構(gòu)特點的理解和認識。二、技能性目標通過制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，培養(yǎng)學生的動手操作能力。三、情感性目標交流討論 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型制作過程中需要注意的

6、問題一步養(yǎng)成 學生的小組合作學習習慣，培養(yǎng)學生的審美能力。教學準備學生要在課前積極思考充分開展小組合作學習好制作模型的方案， 準備好制作模型需要使用的各種材料。教學過程一、教學步驟1.學生小組內(nèi)交流討論設(shè)計方案師：課前已經(jīng)讓大家自己先設(shè)計好制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的方案下面請 大家在小組內(nèi)交流自己的設(shè)計方案后以小組為單位提供一個組內(nèi)普遍認可的 方案。生： 小組內(nèi)交流討論。師： 在小組間巡視，給予幫助。2.每個小組派代表向全班匯報本組的主要設(shè)計方案師： 請各個小組簡要說明自己的設(shè)計方案。小組 我們組選取橡皮泥和回形針作為主要材料來制作 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模 型，色彩鮮艷，標示明顯。小組 我們

7、組選取食物來制作 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，因為食物很好取材， 成本也很低有些食物還有特殊顏色能體現(xiàn)出各個結(jié)構(gòu)還有一大優(yōu)勢就是剩 下的食物還可以吃笑）小組 我們組是用人來做的模型，先保密，一會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 分子的解旋將會使大家眼前一亮我們發(fā)現(xiàn)拉鏈可以體現(xiàn)這 一特點，并以此為突破點，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：剛才各個組都已經(jīng)把自己的設(shè)計方案向大家做了匯報下面就請每個小組全 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，自評互評師： 現(xiàn)在就請各個小組把成果展示給大家，并要介紹出本組模型的特點。 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；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 號碳，以及磷酸二酯鍵、氫鍵等。其中要特別注意五號碳的表示，以及氫鍵的數(shù) 量表示，A T 之間是 2 氫鍵，G 和 C 間是 個氫鍵。我們的模型最大的特 點就是各個結(jié)構(gòu)表示的非常清楚并且色彩鮮艷帶著大家進入了一個童話般的 世界，我們把模型命名為“童話王國但是我們的模型的缺點就是只能

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：童話王國實驗設(shè)實驗教師計思路材料、制作過程說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)點以 示 DNA 的平 面結(jié)構(gòu)彩 鮮艷滿 趣缺無 法展示 DNA此 組制 作的 模型 沒有 體現(xiàn) 出脫 氧 核膠帶泥做成長方形，的立體結(jié)構(gòu)。 DNA糖 核 苷酸 的 各個 組 成白板分別代表四種堿 基 A、G、C； 黃色回形針代表改進方案將 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 種化學鍵。且反向；注意遵 循堿基互補配對 原則?？吹狡矫娼Y(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，著實費 了我們不少功夫手舉起來向全班同學展示，全班“哇掌聲）我們用牙簽 表示各種化學鍵，比如堿基中間用牙簽表示氫鍵， 和 之間是 2 個氫鍵G 和 C 之間是 3 個氫鍵。我們模的最大優(yōu)點就

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)。其他組學生： 們做的太短了吧？就是堿基對的數(shù)目太少了吧？我查過資料， 應(yīng)該做 10 個堿基對比較好。很多學： 什么？其他組學生： 螺旋結(jié)構(gòu)中，一般每轉(zhuǎn)一圈有 10 個核苷酸對，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實驗設(shè)實驗制作過計思路材料、程說明成果展示自我反思教師建議用具靈 感 來櫻桃蘋 果 做 成優(yōu)點以展此 組 制 作源 蘋五邊形示 DNA

12、的平的 模 型 沒尖上西瓜表 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 間短簽容圈有 10 個 核苷酸對。的 各 個組 成 成分。牙簽白板小刀代 表 化 學 鍵兩 條 單 鏈 的擺 放 要 平 行且反向； 注 意 遵 循堿 基 互 補 配對原則。易脫落進 方案 :可彈 性 較 好 的 塑 料 棒 代 替 牙 簽料棒 兩 端

13、 做 成 鉤 子蘋果等 結(jié) 構(gòu) 不 易 脫此 組 制 作的 模 型 中 只有 4 個核 苷酸對需 要改進脫 氧 核 糖 中的 五 號 碳 沒有體現(xiàn)。落。（小組 3 全體成員及其他組個別成員，共計 人，用人體組裝模型）小組 們組的模型絕對高大上們還有一個響亮的名字“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；我們用胳膊上的長方形卡紙表示 、T、G、C 四種堿基；用卷起來的 紙棒表示氫鍵及數(shù)量用胳膊的彎曲表示出五號碳用腿表示出磷酸二酯鍵的部 分結(jié)構(gòu)班同學不約而同的喊“旋轉(zhuǎn)、

14、旋轉(zhuǎn)” ）呵呵，這個還真轉(zhuǎn)不了。 第三組：superman 組實驗設(shè)計實驗材料、制作過程說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 ：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 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 配 對 原 則

15、。膊 和 腿的 使 用絕 佳 ，并 能 借助 樓 梯進 行 展示 。 缺點 ： 無法 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 核 苷酸對。此組 制 作的 模 型中只有 5個 核 苷酸對，需要改進。小組 請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題；用四種不同顏色的長方形布包表示 、 T、G 四種堿基；用編好的繩子表示五號碳、磷酸二酯鍵等；用粗的水彩筆在 拉鏈上

16、畫出氫鍵然要特別意氫鍵的數(shù)目條單鏈上各有一個游離的磷酸。 下面請我的兩個助手旋轉(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)新之處在于當我們把拉鏈拉開的時候就能夠體現(xiàn) 出解旋位助手拉開拉鏈）實際上 分子是邊解旋邊復(fù)制的，而且可以從 多個點開始，別的組你們能解旋嗎？（自豪的微笑）其他組學生你們剛才旋轉(zhuǎn)體現(xiàn)立體結(jié)構(gòu)的時候為么右手向右旋左手向左 旋，而不反過來旋轉(zhuǎn)？小組 這個我們查過資料一般 的二級結(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)美實驗設(shè)計實驗材料、制作過程說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 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 種顏色的長方 形布包代表四 種堿基 A T拉上畫上 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：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?shù)?的 傳循堿基互補配 對原則。統(tǒng) 手 工布 藝 特色。師： 展示教具模型師： 請大家總結(jié)一下 DNA 分子的結(jié)構(gòu)特征。多個學總結(jié)1.DNA 分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋成雙螺旋結(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氫鍵連接成堿基對遵循堿基互補配對原則。 5.總結(jié)學生能夠積極開動腦筋大膽想象利用所學知識和身邊可以找到的各 種材料，設(shè)計和制作 DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，且效果顯著，實驗很成功。 二、教師的組織和引導(dǎo)課前布置學生先自行思考設(shè)計和制作 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，準備好相關(guān)實驗材 料課上指導(dǎo)學生進一步交流討論設(shè)計和制作方案并在學生制作模型的過程中 給予及時恰當?shù)闹笇?dǎo)和幫助制作完成后學生展示各自小組的