学科核心素养引领下的教学设计探索 ----以《遗传信息的携带者—核酸》为例

发表时间:2020/11/24   来源:《教学与研究》2020年第22期   作者: 杨春华
[导读] 采用自主学习、边做边学、问题导学、游戏互动等方式,
       
        杨春华
        陕西省汉中市汉台中学
        摘要:采用自主学习、边做边学、问题导学、游戏互动等方式,并结合小组合作学习进行教学,以激发学生学习的主动性和参与性,将全体学生凝聚到学习活动中来,分享体验学习过程。
关键词:核苷酸;核酸;遗传信息;教学设计
        教材分析:在初中学习有关细胞的生活的内容时,学生已经知道细胞核内具有储存遗传信息的物质——DNA。但是受认知水平的限制,学生还不知道DNA的结构。因此在讲述核酸的结构时,要以学生已有的知识为基础,利用学生具有的化学知识,让学生看懂脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸结构图解,DNA和RNA在化学组成上的区别图解,以及核苷酸长链的特点,为《遗传与进化》模块的学习奠定基础。
        教学目标:
        1.通过比较DNA和RNA的组成,建立生命的物质性观念;
        2.通过归纳不同生物的细胞里碱基种类、核苷酸种类、核酸种类,培养学生对知识归纳总结的能力.
        3.通过“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验,培养学生利用显微镜完成观察类实验的操作技能,使学生具备科学思维、实验与探究的能力。
学科素养:
1.基础知识(核酸的种类、结构和功能)
2.基本技能(观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的原理及过程,注意染色剂的使用)
3.基本思想(利用核酸结构模型组件,引导学生抓住“三种小分子→核苷酸→长链-→核酸”的主线,把握核酸的构成(科学思维)?
4.基本活动经验(学会观察、分析图片、总结DNA结构、功能)
        教学重点:核酸的结构和功能
        教学难点: 观察DNA和RNA在细胞中的分布
        教具:  核酸模型组件、 DNA双螺旋结构的模型、 PPT,
学法指导:抓住“化学元素→三种小分子→核苷酸→核苷酸长链→核酸”的主线构建模型,把
握核酸的构成(科学思维);用比较法理解DNA和RNA的区别(科学思维);动手做实验,观察
DNA和RNA在细胞中的分布。
        教学过程:
【构建模型一】:小组成员每人领一套模型组件(代表磷酸基团的白色小球一个、代表五碳糖
的深蓝色小球一个、代表含氮碱基的彩色小圆柱一个),将3个“小分子”拼接成一个核苷酸。
PPT投放:介绍五碳糖的种类和特点【分析带烟囱的房子(五碳糖)的5个碳原子的位置,
强调第1、2、3、5号碳位的位置】;介绍5种含氮碱基的种类和特点。【形象记忆法记住碱基符号】
合作探讨:核苷酸有多少种?每种核苷酸的名称怎么命名?
【构建模型二】:组内合作探究:
        1.如何把组内各成员的核苷酸连接成一条长链呢?介绍相关化学键-----磷酸二酯键
        2.如何判断你组拼接的核苷酸长链是RNA还是DNA?
【构建模型三】两组内合作探究:
        3.看能不能把2条DNA的单链拼接成双链DNA?这个过程中碱基可以任意连接成碱基对吗?
        4.如果你们得到了双链DNA,把你们拼接的DNA和其他组的双链DNA进行比较,看一下链的长度和碱基对的排列顺序一样吗?
引出“遗传信息”的概念、“核酸多样性和特异性” 、“核酸的功能。”
        问题探讨:DNA指纹法在案件侦破工作中的重要用途。
        【构建模型四】5.如何把你的双链DNA拼接成环状DNA呢?
        小结:核酸的结构、种类和功能。
        实验探究:核酸在细胞中的分布
        实验目标:通过特殊染色,观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
        实验原理:甲基绿使DNA呈现绿色;吡罗红使RNA呈现红色。根据颜色在细胞中出现的部位,确认DNA、RNA在细胞中的分布。


        提出问题:核酸作为生物的遗传物质,是否所有的细胞都存在DNA或RNA?它们主要存在于细胞结构的哪一部分?是否可以用特定的染色方法染色,在显微镜下能观察到吗?你的问题?
        想一想:细胞中的遗传物质能够被碱性染料着色,如果选用不同的染料分别将DNA和RNA染上不同的颜色,在高倍显微镜下就很容易观察到。
        制订方案:1选择仪器、材料与试剂
        仪器: 大烧杯,小烧杯,温度计,滴管,消毒牙签,载玻片,盖玻片,铁架台,石棉网,火柴,酒精灯,吸水纸,镊子,解剖针,培养皿,显微镜。
        材料: 洋葱(或大蒜),新鲜动物肝脏,人的口腔上皮。
        试剂: 质量分数为0.9%的NaCl溶液,质量分数为8%的盐酸,甲基绿-吡罗红染色剂,蒸馏水。
        你认为该实验还需要的仪器和试剂有:
        2实验步骤要点?
        3预测结果?
        实验结论:真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
        拓展:原核细胞的DNA主要分布在拟核中,RNA主要分布在细胞质中。病毒的核酸DNA或RNA存在于病毒结构内部。
        课堂小结:
        一、核酸的种类和功能  1.种类:?DNA和RNA   2.功能:携带遗传信息
        二、核酸在细胞中的分布
        1.真核细胞:DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。
        2.原核细胞:?DNA主要分布在拟核中,RNA主要分布在细胞质中
        三、核酸的分子结构
1.组成元素:C、H、0、N、P           
2.基本组成单位:核苷酸
3.DNA与RNA的区别【列表比较】    
4.遗传信息
        知识检测:(PPT投影检测题)
        1.列表比较真核生物、原核生物、DNA病毒、RNA病毒的核酸种类和遗传物质。
        2.所有的核苷酸分子中都含有(    )
                A.核糖  B.含氮碱基   C.脱氧核糖  D.氨基酸
        3.有关概念图:①+②糖+③磷酸→④→⑤DNA的叙述中,正确的是(        )
        A.①表示的碱基有5种   B.②表示的是核糖
         C.④表示脱氧核苷酸     D.④表示核糖核苷酸
        4.在玉米根毛细胞、人体肝脏细胞、念珠蓝细菌、新冠病毒的核酸中含有碱基A、U、C、G的核苷酸各有(    )
        A.3种   B.4种   C. 5种  D.7种   E.8种
        教学反思:
        1.这节课的设计是以学生为主体的体验式教学设计,从学生已有的知识入手,抓住“化学元素→三种小分子→核苷酸→核苷酸长链→核酸”的主线构建模型,层层推进,逐渐深化知识,引导学生理解核酸的形成、了解核酸的种类和功能。然后再通过实验观察,获得感性认识,了解真核细胞里核酸的分布。在教学中也是这样实施,而且也达到了预期的教学效果。
        2.通过构建模型,引导学生理解核酸的形成,认识核酸的结构,了解DNA和RNA的区别;通过动手做实验观察DNA和RNA在细胞中的分布,对结果进行归纳总结得出结论。通过问题探讨唤起学生对遗传物质的记忆,联想细胞核是遗传的信息库,将抽象的知识变的直观化。同时有利于培养学生识图、对比、分析、总结能力。
参考文献:
1.普通高中课程标准实验教科书----教师教学用书。
2.普通高中生物实验操作与评价。
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