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DNA和RNA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(A、G、C、T、U)，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DNA和RNA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DNA与RNA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

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