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利用模型的小组合作探究在“核酸是遗传信息的携带者”的教学应用
发布者: 发布时间:2021/3/30 阅读:163

利用模型的小组合作探究在“核酸是遗传信息的携带者”的教学应用

吴东艳(广州中学   广州   510000

摘要:通过社会热点事件,创设情境引入课堂,在课前布置前置性学习,让学生对学习内容形成感性认识,再通过小组合作探究模型的建构,在建构过程中,补充核酸发现过程的相关资料,帮助学生获得新知,提高学生的建模与自主探究能力。

关键词:模型;合作探究;教学应用

1.教学背景

1.1教材分析

《核酸是遗传信息的携带者》位于人教版新必修1《分子与细胞》第2章第5节,内容包括核酸的种类,功能,分布(实验:观察DNARNA在细胞中的分布)以及结构。本节是既蛋白质后又一生物大分子,具有承上作用,也有启下作用。本节内容与第3章第3节《细胞核的结构和功能》密切联系,在该节中提到细胞核的功能是遗传信息库,DNA是遗传信息的载体,也与必修2遗传与进化第3章基因的本质紧密联系,可以说,本节内容是必修2遗传与进化的基础。所以说,本节内容是后继学习的前提。

1.2学情分析

学生在初中生物学习中,已经知道DNA是双螺旋结构,并且对DNA的功能也有了初步的认识,携带遗传信息,可以用于亲子鉴定,罪犯确认等,但是,对DNA的结构并没有深入地理解,DNA怎么样携带信息,对于这个问题,大部分学生都不能回答出来。

由于学生尚未接触过有机化学,要理解核苷酸是怎样构成,以及核苷酸是如何连接成一条长链,这些方面都是比较困难的。因此,在本节教学过程中,通过模型的构建,突破本节难点。

2.教学目标

1)通过对社会事件的分析,意识到科学技术的重要性,增强了社会责任感。

2)动手操作,拼接核苷酸,以及把核苷酸拼接成长链,学会分析研究资料构建模型,提升动手操作与思维能力。

3)通过小组合作,交流,表达,提高团队合作意识,增强表达能力。

3.教学过程

3.1情景导入

“白银连环****案”,在1988年到2002年期间,有11名女性惨遭入室杀害,在案发现场也曾收集到犯罪分子的指纹和DNA。按照常理,一般案件在这时候都会取得重大突破,为什么却没有破案呢?

引发学生思考,讨论分析。

由此引出科学技术的重要性。案件当中运用了Y-STR技术,将收集到的DNA与录入数据库的DNA进行比对,发现罪犯的堂叔DNA与收集到的DNA最相似,确定是这个家族成员体系,从而找到了犯罪嫌疑人。在此时,展示DNA指纹比对,讲述DNA指纹法在世界的应用范围,主要在罪犯确认、血亲鉴定,确认遇难者身份等,为什么可以应用在这些方面?引入本节课内容。

设计意图:由社会热点事件引进入本节课的内容,引发学生对社会事件关注,提高学生社会责任意识,也让学生了解到科学技术发展的重要性。

3.2前置性学习的检测

通过课前预习,学生已经了解到核酸的种类、功能、基本单位,分布等,在课堂上五分钟内完成前置性检测,检验课前预习情况,共设置三道选择题和一道简单的大题,题目的设置主要是错误率较高的题目。

设计意图:在课堂中关注学生的理解误区,真正做到提高课堂效率。

3.3模型建构基本单位核苷酸

在预习过程中,学生已经了解核苷酸是由一分子五碳糖,一分子磷酸和一分子含氮碱基构成,那么这三者是怎么有机的结合?

探究一:提供DNA模型教具(图1),蓝色的小球代表五碳糖,白色的小球代表磷酸,圆柱形代表碱基,白色杆状代表化学键,小组内探究合作,完成核苷酸的模型结构并画出平面结构图,小组之间展示并互评存在的问题。

根据模型教具拼出来的模型会存在一个较大的问题,就是五碳糖的5号碳原子在本套模型中并没有展现出来,这也导致大部分小组画出来的平面图也会出现相应的问题(图2

这时提出质疑,该平面结构图正确吗?展示两种五碳糖的分子结构图(图3),学生很快发现了错误地方面,获得了正确的新知。

设计意图:通过这种方式,先尝试,体验错误,再通过认识错误,从而走向正确,通过这种方式让学生加深对五碳糖的理解。

那么构成DNA的核苷酸和构成RNA的核苷酸有什么不同呢?

探究二:提供资料: 20世纪初,德国的科塞尔、俄国莱文等人,经过坚持不懈地努力,证实核酸中存在含氮碱基,并且确认共有五种(AGCTU),DNA中含有腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种碱基,RNA中含有腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种碱基。

根据资料,组内合作完成概念图


小组之间展示并互评是否存在问题,总结出核苷酸的命名方式:碱基+五碳糖+核苷酸=核苷酸的名称。

设计意图:很多学生学完本节内容后,大部分都对碱基有5种,核苷酸有8种理解不清,通过小组合作完成该概念图,能够加深学生对核苷酸的理解,减少概念之间的混淆情况。

3.4模型建构核苷酸长链

探究三:提供资料:经测定后发现核酸的分子量比较大,一般由几千到几十万个原子组成,分子量可达几十万至几百万以上,实验证明,两个核苷酸相连时,位于第三号的碳原子上的羟基和相邻核苷酸的磷酸会形成化学键,把该键称为磷酸二酯键。

小组探究合作,完成核苷酸长链的模型结构并画出平面结构图,小组之间展示并互评存在的问题。教师展示DNARNA的结构模型,并得出DNA由两条脱氧核苷酸链构成,RNA由一条核糖核苷酸链构成。

设计意图:通过资料分析,完成模型建构,加深学生对核苷酸长链的认识。

3.5核酸结构的多样性与其功能特性的关系

回顾:为什么可以通过DNA指纹法找到犯罪嫌疑人?学生回答:因为每个人的DNA都不一样,说明DNA具有特异性,进一步引申出结构应该多样性,那么结构的多样性具体又体现在DNA中哪个部分中呢?

探究四:提供资料:德国科塞尔的学生列文进行了DNA化学分析,实验结果使他认为DNA中的四种碱基(ATCG)的含量是相等的,因而提出了DNA分子是由这四种核苷酸相互连接而成的一个“四核苷酸”假说,后来证实核酸是大分子物质,这个假说也相应地进行了修正:构成DNA的基本单位不是单个的核苷酸,而是核苷酸按某种固定顺序(如ACGT)排成好的四个一组的所谓四核苷酸。思考,这个假说正确吗?原因是什么?

通过对材料分析,学生能得出,每个人的核苷酸的排列顺序是不同的,每个人的核苷酸也不是按某种固定顺序排成四核苷酸,因为这与DNA的多样性相矛盾,从而得出DNA的多样性与核苷酸的排列顺序有关,进而推出核苷酸的排列顺序储存着遗传信息。

设计意图:回顾情境,根据资料,引发学生深度地思考,深层次地剖析出核酸的结构与功能的关系。

3.6归纳总结

运用图表的形式比较DNARNA在基本组成单位,结构等异同,使学生进一步深化对该节内容的理解,并且精选习题进一步巩固学生对该节内容的掌握程度。

4.教学反思

本节课主要利用制作模型为主线,分为两大部分,其一为制作核苷酸,其二为将核苷酸连接成长链,并在其中补充部分的科学史,扩展了内容,这样的设置扩展了学生视野,使课堂活动更加丰富,真正做到学生自主探究学习,提高了学生科学探究能力,也让学生了解到科学是在不断修正中发展的。

参考文献

[1]王翠松.任务驱动型教学在高中生物学教学中的应用——以“遗传信息的携带者——核酸”一节为例.中学生物教学,2018(9)58~59

[2] 王丹.利用科学史,自主建构生物学概念——以“遗传信息的携带者——核酸”为例.中学生物教学,2019(7)78~79

[3]刘奋宇,龚大洁.基于生物科学史的“遗传信息的携带者——核酸”教学设计.生物学通报,2013481):22~24

[4]王云飞.科学史和模型在“遗传信息的携带者——核酸”教学设计中的应用.生物学教学,20194410):46~47

[5]邹家位. 探索培养核心素养的任务驱动式教学——以“遗传信息的携带者——核酸”为例.中学生物教学,2020(5):29~32

[6]余英.让思维跃上高阶的生物教学——以《遗传信息的携带者——核酸》一节教学为例.考试周刊,2020(60):133~134

 
 

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