中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 教材分析
“DNA分子的结构”一节教学内容是依据《普通高中生物课程标准（实验）》必修模块2“遗传与进化”的第二个主题“遗传的分子基础”具体内容标准“概述DNA分子结构的主要特点”和活动建议“搜集DNA分子结构模型建立过程的资料，并进行讨论和交流；制定DNA分子双螺旋结构模型”进行设计的。
DNA分子模型构建史是生命科学史中的经典，而DNA分子的双螺旋结构是分子生物学领域的知识，较为抽象，为此教材安排了较大篇幅的科学史料，旨在让学生体悟“模型建构”科学研究方法，体验科学家解决问题的思想方法及锲而不舍的科研精神。在此基础上，教材还安排了“模型建构”活动，让学生亲自动手构建DNA的物理模型，从而促进其空间构造能力、个人决策和团队合作能力的提高和发展。
2 学情分析及教学策略
2.1 学生认知及能力基础分析
通?^初中及高中必修1有关内容的学习，学生已经获取了一定的知识和具备了一定的能力：① DNA是主要的遗传物质，主要分布在细胞核；② DNA是高分子化合物，基本单位是脱氧核苷酸，元素组成为C、H、O、N、P；③ 具备一定的模型制作能力，具有一定的分析科学史、得出相关结论的能力（如分析细胞学说建立的过程、分析光合作用的探究历程）；④ 具备一定的认知能力，同时也具备了一定的逻辑思维能力。
学生未知的知识是：DNA规则的双螺旋结构模型是如何一步一步构建出来的？DNA具有哪些特性？
2.2 教学策略
针对本节教材的特点，结合学情，笔者以科学史料为主线，将史料研读、分析、探究与小组模型建构紧密结合起来，沿着“DNA双螺旋结构”发现旅程展开教学。教师带领学生“穿越”历史，和科学家一起思考、一起探究、一起解决问题；然后以构建好的DNA模型为依托，让学生根据教师提出的问题分析模型、主动探究得出DNA结构的有关知识，再由学生总结出DNA双螺旋结构的主要特点。
3 教学目标
知识目标：说明DNA分子的结构层次；概述DNA分子双螺旋结构的基本要点；阐明DNA分子的稳定性、特异性和多样性。
能力目标：能分析史料，运用已有知识进行假设、模拟、修改和完善DNA双螺旋结构模型。
情感、态度与价值观目标：体验模型方法在科学研究中的作用；体验小组合作学习中交流、合作的价值；进一步树立“结构与功能相适应”的学科思想； 培养崇尚科学、勇于拼搏的精神。
4 教学重点和难点
教学重点：① 动手制作DNA双螺旋结构模型，体验沃森克里克构建DNA分子双螺旋结构模型；② 通过观察DNA分子结构，总结DNA分子结构主要特点。
教学难点：DNA分子结构的主要特点。
5 教学过程
5.1 创设意境，自然导入
在课堂开始之前，在背景音乐《安妮的仙境》中，教师用PPT滚动播放《DNA的赞美诗》：
“因为，有了你/寂寥的荒原才散发出生命的气息/因为，有了你/生命才如同滔滔的长江黄河――奔流不息/因为，有了你/大千世界才如此缤纷绚丽/处处充满生机。”
师：上一节课，我和大家进行了一次时空“穿越”，我们认识了格里菲思、艾弗里、蔡斯和赫尔希等科学家。他们富有智慧的实验设计和不畏困难的科学探究精神感染和感动着我们，让我们懂得DNA承担的重要功能――主要的遗传物质。那么，作为遗传信息载体的DNA分子，应该具有怎样的结构，才能承载着如此重要的功能呢？
设计意图：通过情境创设，把学生带入富有生命气息和生物情趣的“学习场”中。导入设计简约而富有逻辑，遵循教材编辑的逻辑主线：先引出DNA的功能，然后探究其结构。“结构决定功能、结构与功能相适应”的学科思想渗透得有力而有效。
5.2 宏观介绍DNA结构发现史，激发探究欲望
过渡语：20世纪中叶，科学家确定了DNA是主要的遗传物质后，全球有名的实验室及众多科学家聚焦于DNA的结构研究（教师展示富兰克琳、威尔金斯、克里夫、鲍林、沃森、克里克等科学家的一组照片）。
师：你们知道，最终是谁摘得了科学界的最高桂冠？
生：沃森、克里克。
过渡语：两位跨国合作的年轻才俊采用了哪种研究方法获得了成功？他们的成功又借助于哪些科学家的研究成果并获得启示呢？
教师展示图1，让学生体悟科学史料的主络脉。
师：如果你们是沃森、克里克，已经获知上述资料、研究方法的前提下，你们会怎么做？
生：进行DNA模型建构！
师：好的，本节课就让我们像沃森、克里克一样，进行模型建构吧！
设计意图：教师将沃森和克里克进行“DNA模型建构”这一想法产生的背景宏现地展现出来，一方面让学生对整个的历史主线有一定的感知，同时体验到“朋友圈”的重要性、对重要信息的敏锐捕捉和巧妙利用。
5.3 借助史料，小组合作建构模型
教师充分利用史料，调动学生感知，按照从简单到复杂的构建逻辑：“脱氧核苷酸→脱氧核苷酸链→平面DNA双链→立体DNA双链”，从自主构建到2人一组再到多人合作交流，让学生体会合作产生的价值，在积极、有序的氛围中开展合作学习。
5.3.1 构建1个脱氧核苷酸分子模型
教师呈现资料1：20世纪30年代，科学家认识到：组成DNA分子的单位是 ？且每个脱氧核苷酸由 、 、 三部分组成（在必修1已经获知）。 教师提出问题：依据这则资料，你能试着构建出脱氧核苷酸结构模型吗？请同学们从模型盒中拿出1个白色小球（代表脱氧核糖）、一个蓝色的小球（代表磷酸）、1个带凹凸的圆柱（代表碱基）、1个粗棒和1个细棒（代表化学键），试着构建1个脱氧核苷酸模型。
同小组间相互交流，说出自己搭建的脱氧核苷酸的组成及名称。
5.3.2 构建1条脱氧核苷酸长链模型
教师设置悬念，讲述“沃森的烦恼”：① 磷酸基与脱氧核糖的什么位置相连？如图2所示，有下列几种可能性。
② DNA分子到底有几条链？这些链如何放置？
教师呈现史料2：1951年，科学家通过计算认识到，脱氧核苷酸之间是在磷酸和脱氧核糖的部位连接。
学生2人一组，利用刚才完成的若干脱氧核苷酸模型，试着构建脱氧核苷酸链。学生代表展示成果，小组同学补充发表意见；教师点评，并利用课件展示正确的连接方式。
设计意图：教师利用“沃森的烦恼”素材，一方面进一步激活学生在模型建构过程中思维的主动性；另一方面体验到科学家在研究过程中要遇到多少艰辛和困苦，多少次重复和坚持，利用此资料渗透情感、态度和价值观目标，润物无声。
5.3.3 两条脱氧核苷酸链的连接
教师呈现史料3：展示奥地利生物化学家查哥夫对DNA分子的碱基分析量表（表1）。
教师展示出上述数据后，启发学生进行思考与小组交流：
① 分析表1中的的数据，你得到哪些结论？
② 科学家的这种研究精神，对我们将来进行科学研究有何启发？
③ 这些数据对研究DNA的结构有何帮助？
设计意图：“数据表格”分析让学生体会到查哥夫采用了“定量分析法”，体会到科学研究从“定性”走向“定量”。在分析基础上的小组交流，学生感悟出：不同生物的DNA分子中嘌呤含量与嘧啶含量基本相等，这为后期DNA分子结构的研究奠定了基础。
教师呈现史料4：富兰克琳给DNA拍了好多张X射线衍射图谱，她发现DNA在翻转180°之后图谱看起来还是一样。沃森与克里克在得到这一信息后，意识到两条链是反向平行的。
根据资料，小组合作建构DNA双螺旋结构模型。
5.3.4 修正模型，形成概念
师：模型构建正确与否关键要看是否与DNA原型一致，DNA原型又是怎样的呢？
教师呈现史料5：1951年，英国科学家威尔金斯和富兰克琳提供的DNA的X射线衍射图谱，科学家从图谱中推算出DNA应呈螺旋结构。
教师启发学生修正：应如何修改体现DNA的双螺旋结构呢？提醒学生与课本“图3-11 DNA分子的结构模式图”进行比对。
师生共同总结“DNA双螺旋模型的基本要点”（表2）。
5.3.5 应用模型，拓展升华
这是课堂的“豹尾”，是课堂成果的展示与交流阶段。教师鼓励各小组走上讲台，分别展示小组合作构建的双螺旋模型成果。此时，教师展示思考题：
（1） 请大家仔细观察每个小组所建模型的共同之处在哪里？（目的是引出DNA的基本骨架：磷酸与脱氧核糖交替排列）
（2） 小组间所构建的DNA模型不同之处又在哪里？（目的是让学生悟出：碱基对的排列顺序不同，导致DNA分子的特异性与多样性）
（3） 有报道称DNA可以在土壤中保存40万年。这说明DNA具有什么特性？（目的是引出DNA分子的稳定性）
教师要求4个学生将各自组的碱基对排列顺序写在黑板上，其他组学生写在纸上。学生通过观察会发现碱基对排列顺序确实不同。接着，让学生先比较各组的第一个碱基对，试分析第一个碱基对的可能情况。教师进一步提出问题：第二个碱基对可能是什么呢？若这两个碱基对连起来共有几种排列方式？从而让学生根据上述问题，探究碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。
教师引导学生思考：DNA作为主要的遗传物质，其遗传信息蕴藏在哪儿？
教师总结：通过以上分析可知，碱基对的排列顺序是千变万化的，碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性。
5.3.6 评价与总结
教师对各小组构建的模型进行评价，尤其对“模型建构”这种科学研究方法再次进行点拨。教师利用史料6，引出下一节课题：1953年4月，英国Nature杂志刊登了沃森和克里克的大约1 000字的文章“核酸的分子结构―――脱氧核糖核酸的一个结构模型”。在文章的最后有一句名言：“我们还注意到我们所提出的特殊配对模式，提供了一种遗传物质可能的复制机制。”DNA又是如何复制的？下一节课，我们继续探讨。
6 教后反思
教材有知识主线，学生有认知主线，而教学主线是串联教材和学生的枢纽，是课堂生命活动的“动脉”。本节课将“制作DNA双螺旋结构模型”融入“DNA双螺旋结构模型的构建（科学史）”，在模?M模型建构的操作过程中建立DNA分子结构的概念；然后在学生模型作品展示中，分析DNA分子结构的主要特点；最后，进行人文与科学方法的拓展，以深化方法、领悟与情感体验，并融入“假说―演绎”逻辑体系中。
美国教育家杜威说过：“教学绝不仅仅是一种简单的告诉，教学应该是一种过程的经历，一种体验，一种感悟。”本节课，自始至终以科学史料作为探究素材，不是让学生“听历史”，而是“学中做”、“做中悟”，不断地将自己的思维历程、动手操作与科学家们产生共振，取得了较好的效果。
