循科學家足跡 探究DNA結構

池 君

福建省南安第一中學 福建泉州 362300

人教版的《DNA分子的結構》一課由于教材編排的順序，很多一線教師會先介紹 DNA分子的結構，再讓學生進行DNA模型的制作，這種教學策略下的模型構建活動只能讓學生驗證剛剛學習過的知識。筆者認為，本節課教學內容較少，而且教材伊始又有DNA雙螺旋結構模型的發現史資料，所以我們在教學中可以嘗試通過科學史的學習搭建平臺，在此基礎上讓學生進行DNA模型的自主探究構建活動，以提升學生的科學素養和探究精神。

一、教學準備

（一）科學史資料的準備

由于篇幅限制，教材對科學史的介紹往往顯得比較簡單。因此教師在備課時可以查閱一些相關的課外資料，還可以鼓勵學生自行查閱資料，以充實豐富教材內容，使之更富有吸引力，更能體現教育價值。

（二）DNA模型組件準備

訂書釘（或別針）代表基團間的各種化學鍵。用卡紙作出以下形狀，分別代表脫氧核糖、磷酸和四種堿基。代表脫氧核糖，代表磷酸集團，代表胸腺嘧啶（T），代表腺嘌呤（A），代表胞嘧啶（C），代表鳥嘌呤（G）

二、教學思路

首先讓學生對DNA雙螺旋結構的發現史進行閱讀、交流和討論。然后再讓學生根據科學史內容進行模型自主建構，在教師的引導下一起尋找各種模型的錯誤之處并不斷改正。最后引導學生結合自己構建模型過程中形成的對DNA結構的認識，歸納DNA分子結構的特點。

三、主要教學過程

（一）學習DNA雙螺旋的發現史，交流學習心得

學生閱讀DNA雙螺旋的發現史，思考回答以下三個問題：

問題一：沃森和克里克利用了哪些他人的科學成果？

參考答案：威爾金斯和富蘭克林的DNA衍射圖譜；鮑林的用模型構建的方法研究大分子結構；查哥夫發現的A的量總是等于T的量，C的量總是等于G的量。

問題二：沃森和克里克在構建模型時出現過哪些錯誤，又是如何糾正的？

參考答案：錯誤一是建立三螺旋模型，應改正為雙螺旋模型；錯誤二是把堿基位于外部；應改正為堿基位于螺旋內部，磷酸—脫氧核糖位于螺旋外部；錯誤三是讓相同的堿基配對；應改正為A與T配對，C與G配對。

問題三：沃森和克里克成功的原因是什么？

參考答案：善于利用他人的研究成果和經驗；善于與他人交流溝通；對工作要有熱情和興趣；成員之間在知識上最好能互補；不同學科知識會相互滲透……

這部分的教學是本節課的重點之一，教師應該在課堂中留出充分的時間讓學生閱讀資料，回答問題，交流感想。不同的學生對不同知識的感觸點不一樣，有的孩子更關注DNA模型構建的線索，有的學生則更關注沃森、克里克在挫折中前行的艱辛，還有的學生會參考課外資料（如富蘭克林的故事）有所感悟。在課堂教學中，我們應該對各類學生的回答給予及時的肯定、修正、點評，循循善誘，達成教學目的。

（二）制作DNA雙螺旋模型，形成對DNA分子結構的初步認識

請學生根據在科學史中對DNA結構的了解，并結合課本對DNA分子結構的主要特點的描述，使用DNA模型組件構建DNA模型。

模型構建活動是本節課的重點之二，在學習完沃森和克里克科的故事之后讓學生們進行模型建構，可以讓學生在建立模型的思維過程中重走科學家的路。當學生們的思維隨著科學大師的軌跡前行時，他們能更深切地體會到科學家們富有創意的思維過程和巧妙的工作方法，并從中感悟科學探索的艱辛和樂趣。

（三）展示學生制作的DNA模型，共同評價和修改模型

展示模型前教師應先預設好學生可能出現的典型錯誤，然后選出有代表性的各種作品去上臺展示，共學生們交流討論。

學生制作的DNA模型（以下為模型平面圖）會出現以下幾種常見的錯誤情況。

錯誤一：沒有體現雙螺旋特征

錯誤二：磷酸基團的數目不對（如圖一、二）

錯誤三：未正確體現雙鏈的反向平行（如圖三）

對模型的交流、評價和修正是本節課的重點之三，在交流討論中學生的思維可以發生碰撞，一方面修正了錯誤的認知、加深了對DNA雙螺旋結構的理解，另一方面可以培養學生謙虛坦誠、團結協作的品質。這是作為一名成功科學工作者必需具備的素質。

四、教學反思

本節課的設計亮點有兩個方面：科學史的學習和模型構建的自主探究。

DNA發現史的學習和討論，是為后來的自主探究搭建跳板的必備環節。教師可以設計小組交流，組間PK等調動學生們的積極性，讓同學們感受科學家是如何在修正錯誤的過程中慢慢找到真理的科學歷程。

DNA模型構建活動的挑戰則是可能出現的各種不可預期的錯誤模型，這就要求教師日常教學時要注意觀察和積累，事先做好教學預設，不打無準備之戰。如果出現了教學預設外情況，教師也要注意巧妙處理：比如讓學生思考、討論、各抒己見；或者讓學生課后上網查閱課后交流等。