高中DNA的结构教案

这是一份高中DNA的结构教案，共6页。教案主要包含了教材分析，学情分析，教学策略，教学目标，教学重，教法设计，板书设计等内容，欢迎下载使用。
1、本节课的地位与作用：
《DNA分子的结构》是高中（人教版）生物必修2第3章第2节内容。 教材编排从自然界普遍存在的遗传和变异现象入手研究到染色体是遗传因子的载体，到组成染色体的两种成分中谁是遗传物质的探究，层层深入，使遗传学向着分子水平快速前进。DNA分子双螺旋结构的提出是生物发展史上具有最深远意义的事件，重温这段探究历史，明确DNA的结构和特点是接下去学习《DNA的复制》、《基因的表达》等生物的遗传和变异理论的基础。而且DNA独特的双螺旋结构保证了DNA具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的结构基础。
2、本节教材内容安排：
教材中采取讲故事的形式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，逐步呈现DNA双螺旋结构模型的要点，进而又以简洁的语言、图文并茂地概述了DNA分子的结构特征，最后让学生动手尝试构建DNA双螺旋结构模型。
二、学情分析
1、知识基础
（1）掌握DNA的基本单位及化学组成等基本知识
（2）知道DNA是由两条脱氧核苷酸链构成
2、能力基础
（1）具备一定的自主学习和合作探究能力
（2）具备一定的识图能力、比较分析能力和归纳总结能力
三、教学策略
【教法】
探究式教学法、任务驱动教学法、情景体验法、交互式教学法、多媒体辅助教学法等
【学法】
制作模型、合作学习、自我展示、阅读理解、查阅资料等
四、教学目标
1、在教师引导下，小组根据已学知识和科学史，建构DNA分子双螺旋结构模型。
2、通过对建构的DNA分子双螺旋结构模型的分析总结，准确说出DNA分子的结构特点。
3、在教师的指导下，通过画DNA分子的结构简图和学生间的讨论交流，得出碱基数量之间的关系。
五、教学重、难点
【教学重点】
1、DNA分子结构的主要特点
2、DNA分子的特性
3、构建DNA分子结构模型
【教学难点】
双链DNA分子中各种碱基的数量关系
六、教法设计
七、板书设计
一、构建DNA分子双螺结构模型
二、DNA分子的特性
三、DNA分子的结构
四、双链DNA分子中各种碱基的数量关系
教学内容
教师活动
学生活动
教学意图
情景导入
【动画展示】2004年雅典奥运会出现DNA激光螺旋
2004年雅典奥运会开幕式最为大胆、也最为成功。其中有这样的一幕，一位孕妇慢慢走向蔚蓝的大海，随着显现的星星升空，出现了DNA螺旋， “DNA螺旋效果”象征了人类知识深入的历程，不管我们人类来自哪里，我们的未来都将锁定在这个简单的DNA分子中。
这样一个代表着“奇迹与梦想”的DNA螺旋的结构究竟是怎样的呢？
引出新课：《第二节 DNA分子的结构》
观看视频
通过影片，吸引学生的注意力。使学生一上课就融入学习和探究的氛围中，为整堂课的教学奠定了一个轻松、和谐的氛围。
一、DNA分子双螺结构模型的构建
1950年前后，有这样一批科学家同时参与了DNA分子的研究当中，主要人物包括：英国剑桥大学卡文迪许实验室的沃森和克里克，美国加州理工学院的鲍林，以及英国皇家学院实验室的威尔金斯和富兰克林。鲍林在多肽方面的研究方法使沃森和克里克意识到模型建构的重要性，他们决定也采用硬纸板和金属片建构模型的方法，来解决DNA结构的问题。
在前行的道路上，他们遇到了一个又一个的难题，下面就让我们一起跟着科学家的脚步看他们是如何不气馁，不放弃，攻克一个又一个难题的。
学生听讲
创设情境，使学生融入构建DNA分子结构模型的氛围中.通过科学史引起学生探究DNA结构的兴趣。
当时科学界对DNA的认识：
【资料1】
DNA的元素组成：____________5种元素
组成DNA分子的基本单位是__________
1分子脱氧核苷酸=______+____+_____
【资料2】
DNA是由许多个脱氧核苷酸连接而成的长链。核苷酸与核苷酸之间是通过_____连接的。
学生回顾以往知识回答问题
从学生熟悉的知识出发，有利于学生更快进入学习状态
真正的研究是从资料三开始的。沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据，推测出DNA分子呈螺旋结构，经过无数次尝试之后，沃森和克里克最终认为DNA分子是由两条链构成的
学生听讲
沃森和克里克遇到的难题：
难题1、DNA分子由几条链构成？
【资料3】：威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据表明DNA分子呈螺旋结构
DNA分子由两条链构成
那么问题接踵而至，两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？正当他们百思不得其解时，富兰克林为他们提供了一个很重要的信息，指出DNA是一个亲水分子。碱基疏水，磷酸-脱氧核糖骨架亲水，这样就意味着A、B两种模型中B模型是正确的
难题2、两条链中的碱基是排在外侧，还是在内侧？
【资料4】：富兰克林指出DNA是一个亲水分子，碱基疏水，磷酸-脱氧核糖骨架亲水
两条链中的碱基排列在内侧
难题3、碱基是如何配对？同型配还是异型配？
沃森和克里克在信息不明朗的情况下将相同的碱基进行了配对，但是化学家指出这种配对方式违反了化学规律，很快这个模型就被否定了
为什么A与A（嘌呤碱基与嘌呤碱基）不能配对，T与T（嘧啶碱基与嘧啶碱基）不能配对呢？
由于嘌呤碱基A和G是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱基T和C是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有始终是嘌呤碱基与嘧啶碱基配对，才能保证DNA分子具有稳定的直径。
碱基是异型配
难题4、碱基应该是G配C，A配T；还是A配C，G配T？
这个时候新的数据又来了，1952年春天，奥地利的著名生物生物化学家查哥夫访问了剑桥大学，沃森和克里克从他那里得到了一个重要的信息
【资料5】：1952年，奥地利著名生物化学家查哥夫研究得出：
A=T，G=C
碱基应该是G配C，A配T
难题5、DNA的两条链是同向的还是反向的？
【资料6】： 1952年11月，富兰克林提出了一份报告，其中说明DNA的对称性，意思是DNA的结构即使翻转180°之后看起来还是一样。
DNA的两条链是反向的
当他们利用这些信息用金属材料制作的模型与拍摄的X射线衍射照片比较时，发现两者完全相符
至此，所有难题被攻克了，沃森和克里克很快于1953年在英国《自然》杂志上刊载了他们的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》。并于1962年，同威尔金斯一起获诺贝尔生理学或医学奖。富来克林因病去世而未享此殊荣。
学生听老师讲解，思考，并回答相关问题
以问题串的形式将科学家们在构建DNA模型时遇到的问题呈现给学生，一方面可以让学生了解科学史，另一方面可以提高学生分析问题，解决问题的能力
二、DNA分子的特性
经过了一番思维碰撞，下面让我们的双手也动起来，构建DNA分子平面结构模型
学生活动1：构建DNA分子平面结构模型
【展示学生的平面模型】
教师提出问题：
1、不同模型之间的相同点是什么？
引出DNA分子的稳定性
2、不同模型之间最大的不同点是什么？
引出DNA分子的多样性
【讲解：】
稳定性：双螺旋结构+氢键+碱基互补配对。
多样性：不同的DNA分子碱基对的排列顺序不同。
DNA分子中有四种碱基对，所以DNA分子的多样性可以用公式4n (n表示碱基对数)表示
特异性：特定的DNA具有特定的碱基序列。 可以用来亲子鉴定，刑侦等方面
学生活动：
1、构建的DNA分子平面结构模型（2-3min）
2、讲述模型的内容
3、思考并回答问题
体验建构模型的过程，回顾DNA分子结构的相关知识
三、DNA分子的结构
我们构建的模型是DNA的平面模型，怎么变成DNA的立体结构呢？
下面我们就一起来学习本节课的重点内容：DNA分子的结构特点
学生活动2：DNA分子的结构特点
1、DNA分子是由___条链组成，这两条链按________盘旋成______结构。
2、___________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；_____排列在内侧。
3、碱基通过____连接成碱基对，并遵循____ 原则。
学生活动3：画平面结构
教师点拨：一个DNA有几个游离的磷酸集团，反向平行怎么体现？
学生回答：旋转一定的角度
学生根据构建模型用到的知识来回答问题
学生画平面结构
在体验模型构建后学习DNA分子的结构特点，更有利于学生加深理解
及时反馈，检测学生掌握的情况，有利于学生掌握本节课的学习重点
四、双链DNA分子中各种碱基的数量关系
1、A=T C=G
即 两个不互补配对的碱基比例之和等于50%
A+C=T+G= 50% 或A+G=T+C =50%
学生活动四：推导两不互补碱基在整个DNA分子中以及在两条互补链中的比值分别是多少？
五、课堂检测
完成练习题
巩固知识
六、课堂小结
展示DNA模型教具，总结本节课学习的内容
学生总结
利用教具更加直观的呈现DNA分子的结构，使学生更好的梳理本节课所学的内容