高二生物实验十制作DNA双螺旋结构模型教案

一、教材分析

本实验既可加深学生对“DNA结构”的感性认识和理解，也可以培养学生的动手能力。

教材首先介绍了该实验的“实验原理”。从制作DNA模型前应该考虑的问题、制作过程做了详细阐述。

教材接着说明了制作的“目的要求”。要求通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结理解和认识。

教材第三部分清楚地列出了该实验所需要的“材料用具”。特别应明白用什么代表磷酸、什么代表糖、什么代表含氮碱基。以及用什么对它们进行连接。

教材第四部分更为详细地介绍该实验的“方法步骤”。 从制作“基本单位→脱氧核苷酸长链→DNA结构→DNA的空间结构”这一步骤详细地作了说明。

因此，我们从如下几方面对该实验做本质性的准备：

1．知识结构的联系：要明确DNA的化学元素是C、H、O、N、P，由它们组成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，再由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子的含氮碱基组成基本单位一—脱氧核苷酸；再由脱通过聚合作用形成DNA分子。

2．掌握该实验的知识点：对理解和掌握“DNA分子的功能（复制和表达)”、“遗传和变异”以及“基因工程”打下了较好的理论基础。

3．实验操作的关键：该实验成败的关键是连接。

二、教学目标

1  知识目标

①应用：碱基互补配对原则。

②掌握：制作DNA双螺旋结构模型的方法。

2  能力目标

通过制作“DNA双螺旋结构模型”培养学生的动手能力。

3  情感目标

①通过小组实验，培养学生的合作精神。

②通过实验，培养学生的实事求是精神。

三、重点·实施方案

1  重点  掌握制作“DNA双螺旋结构模型”的技术。

2  实施方案  ①对每小组进行关键步骤指导；　②对连接方式进行讲解。

四、难点·突破策略

1  难点  “DNA双螺旋结构模型”的制作。

2  突破策略   ①板书说明制作的程序和重要环节。②诱导学生理解各步骤的连接及原理。

五、实验原理

DNA分子具有特殊的空间结构一一规则的双螺旋结构，这一结构的主要特点是：

(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。

(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

(3)DNA分子两条链上的碱基按照互补配对原则两两配对，并且以氢键连接。

六、材料用具

硬塑方框2个(长约10cm)，细铁丝2根(长约0.5 m)，球形塑料片(代表磷酸)若干，双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干，4种不同颜色的长方形塑料片(代表4种不同碱基)若干，粗铁丝2根(长约10 cm)，订书钉。

七、做法指导

1  指导学生预习：结合教材的知识结构和实验目标预习该实验内容，从理论上理解和认识DNA分子结构特点。

2  指导学生制作：从基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基的代表物开始，通过钉书针连接成 “基本单位一—脱氧核苷酸”模型，然后把脱氧核苷酸模型按一定的碱基顺序依次穿在铁丝上构成一条DNA链，同样方法制作另一条，再按碱基互补配对方式用钉书针连好两条链，最后旋转。

八、课时安排

1课时

九、教学程序

（一）导课

师：复习提问

1．什么是生物主要的遗传物质?科学家通过什么实验得以证明?

2．这种物质具有什么样的结构?是谁发现的?具有什么划时代意义？

生：学生回答

1．DNA是主要的遗传物质、科学家通过肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验得以证实。

2．这种物质具有独特的双螺旋结构，是1953年，美国科学家沃森(LD．Watson，1928～)和英国科学家克里克(F．Crick，1916～)共同提出的，这节课我们共同来制作DNA的双螺旋结构模型。

（二）教学目标达成

师：同学们根据前面所学内容，先对如下问题进行思考

1．组成DNA分子的基本单位是什么?它是由哪几种物质构成的?这几种物质之间是在什么部位相互连接的?

2．在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间是在什么部位相互连接成长链的?

3．DNA分子两条链的方向是怎样的?它们之间的碱基是怎样连接的?DNA分子的立体构型是怎样的?

在学生思考、讨论搞清楚如上问题的基础上教师要求学生再熟悉制作DNA分子模型用的各种零件所代表的物质。其中：

球形塑料片——代表磷酸；

双层五边形塑料片——代表脱氧核糖；

4种不同颜色的长方形塑料片——代表4种不同碱基。

师：教师板书制作模型顺序

制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)。

生：学生动手

依黑板上程序和教材上的具体步骤进行连接。各种材料和用具都在实验台上，学生可自行选择。注意分工合作，一定把时间控制好。

师：教师指导(集体提示)

(1)制作“脱氧核苷酸模型”：按照每个脱氧核苷酸的结构组成，挑选模型零件，组装成若干个脱氧核苷酸。

(2)制作“多核苷酸长链模型”：按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成—条多核苷酸长链。在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要提醒学生注意两点：—是两条长链的单核苷酸数目必须相同；二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够相互配对，不能随意组装。这是实验成败的关键所在。

(3)制作DNA分子平面结构模型：按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来。

（三）实验效果检查与评定

由每小组选一个代表介绍本小组的作品并说明DNA分子结构特点：

(1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

参考评选条件：

1  科学性  要能够体现DNA的分子结构特点。包括DNA分子各个组件的比例是否科学，能否体现出碱墓配对的情况，能否灵活转动成双螺旋，以及每个螺旋中的碱基数目是否正确等等。

2  艺术性  要美观大方。

3  创造性  要能够突破老师或课本上提供的材料和制作方法。

4  实用性  便于拆卸，便于保存，能够反复使用。

1．制作DNA双螺旋结构模型时，基本单位之间在什么部位相互连接成长链的?

2．DNA分子平面结构模型的两条链是按什么方式盘旋的?    

讨论①：作为遗传物质，应该储存有大量的遗传信息。DNA分子只含有4种脱氧核苷酸，它是怎样储存足够量的遗传信息的?

讨论②：作为遗传物质，应该能够精确地复制自己。设想一下，DNA分子是如何复制自己的?

总结

这节课咱们模拟沃森和克里克发现的DNA分子结构制作它的模型。

从知识结构角度来说，一要加深对DNA分子化学组成的理解，二要掌握DNA分子结构的立体构型及特点；

从实验过程角度来说，一要理解各组成物质如何形成脱氧核苷酸长链，二要理解掌握碱基互补配对原则如何进行。

（六）板书设计