姜濤 熊洪林 陳嶙

摘要：文章在課程思政的理念下，從教學構思、教學設計等方面，對“DNA分子的結構”一節(jié)的思政元素進行深入挖掘.設計融入課程思政元素的教學活動，在教育教學過程中不僅能較好地引導學生學習“DNA分子的結構”知識，培養(yǎng)學生科學思維和動手能力，而且能夠在課堂中潛移默化幫助學生領悟合作意識和科學精神、接受馬克思主義哲學思想指導、遵守社會規(guī)范等.

關鍵詞：思政元素；DNA分子的結構；教學設計；高中生物

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）33-0133-03

“DNA的結構”是人教版高中生物學教材必修2中第3章第2節(jié)的內容.在本節(jié)內容之前學生已經(jīng)掌握了基因與染色體的關系、DNA是主要的遺傳物質等知識，這些知識為本節(jié)的學習打下了堅實基礎.牢固掌握本節(jié)的知識對于學生后面學習“DNA的復制”“基因的表達”“基因突變”等知識至關重要.本節(jié)內容蘊含了許多思政元素，在教學過程中教師不僅要傳授學生知識，還應該深入挖掘本節(jié)隱含的思政元素，把教書與育人結合起來，將立德樹人落到實處.

1 教學目標

（1）說出四種脫氧核苷酸構成DNA分子雙螺旋結構的方式；闡述 DNA分子的結構特點；闡明堿基互補配對的原則及意義[1].

（2）觀察DNA 分子的直觀結構模型，培養(yǎng)觀察和分析判斷能力；嘗試制作DNA雙螺旋結構模型，培養(yǎng)動手能力，初步知曉科學探究的基本方法.

（3）認同合作及鍥而不舍的精神在科學研究中的重要性；學習“DNA分子的雙螺旋結構模型”建構的科學史及體驗模型建構的科學研究方法.

2 思政元素挖掘

2.1 合作意識與科學精神

經(jīng)過多個科學家的不懈努力，建構出了DNA分子的結構模型，由此可與科學史聯(lián)系起來.科學家根據(jù)已有知識、經(jīng)驗的啟示或預見，不斷探索未知，為了更有效地完成任務，科學家們還會相互協(xié)作和支持，由此可與合作意識和科學精神聯(lián)系起來.

2.2 馬克思主義哲學思想

DNA分子的雙螺旋結構模型的建構過程不是一蹴而就的，而是通過許多科學家的努力與合作不斷完善而形成的，說明科學是不斷發(fā)展的.由此可與馬克思主義哲學的辯證法聯(lián)系起來，即事物是發(fā)展變化的，要經(jīng)歷量變到質變的過程.

2.3 道德意識和法規(guī)思想

DNA的兩條脫氧核苷酸鏈上的堿基是根據(jù)堿基互補配對原則配對的，堿基互補配對就是DNA分子的構成規(guī)則，沒有這個規(guī)則，DNA分子就無從談起.人類社會的構成就是在一定的意識形態(tài)、道德規(guī)范和一系列法律法規(guī)下組成的，社會成員必須遵守這些道德規(guī)范和法律法規(guī)，人類社會才能正常運轉.

3 教學過程

3.1 復習舊知，問題導入

教師引導學生回憶：DNA是主要的遺傳物質.提出疑問：既然DNA是主要的遺傳物質，那么它是如何存儲遺傳信息的呢？生物體內的DNA分子是千篇一律，還是千變萬化的呢？為什么通過鑒定DNA可以判斷親屬關系？為什么通過DNA鑒定可以定位犯罪嫌疑人？

設計意圖：由這一連串的問題激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望.要回答這些問題就要先弄清楚DNA的結構，由此引入課題“DNA分子的結構”.

3.2 引入科學史教學，提升學生合作意識及科學精神

教師首先播放介紹威爾金斯與富蘭克林合作研究DNA分子結構的視頻，之后根據(jù)視頻材料提問：1951年的時候人們對DNA結構的認識是什么？預設學生回答：DNA分子是一種長鏈且以四種脫氧核苷酸為單位，這四種脫氧核苷酸分別含有A、G、T、C四種堿基.教師繼續(xù)提問：脫氧核苷酸的基本化學成分是什么？它的組成又是怎樣的？預設學生回答：脫氧核苷酸的基本化學成分是C、H、O、N、P；脫氧核苷酸由磷酸、脫氧核糖、含氮堿基組成；含氮堿基有四種，分別是A、T、C、G.

教師接著和學生探討沃森和克里克著手建構DNA雙螺旋結構的可能性.教師提示：就在沃森和克里克建構DNA結構模型的關鍵時候，富蘭克林的一張DNA的清晰X光衍射圖，成為了DNA結構模型建構的關鍵證據(jù).然后視頻播放沃森和克里克得到了富蘭克林提供的關鍵證據(jù)后，他們嘗試了多種不同類型的雙螺旋和三螺旋結構模型，但這些模型都被否定了.視頻播放完后，教師又和學生探討如何安排堿基位置以及確定兩條鏈位置關系的難題.

最后引導學生自主閱讀課文，了解科學家構建DNA雙螺旋結構模型的故事.教師提醒學生：經(jīng)過多個科學家堅持不懈的努力，最終建構出了DNA分子結構模型.科學家們根據(jù)已有的知識、經(jīng)驗的啟示或預見，不斷探索未知；為了更有效地完成任務，科學家們還會相互協(xié)作和支持.我們要學習科學家契而不舍、合作共贏的精神.從DNA分子的結構模型建構過程中，我們也可感受到科學過程就是一個不斷接受批評、指正并不斷發(fā)展的過程.

設計意圖：引入科學史教學，通過教師提示，引導學生走進科學家的世界，像科學家那樣去探討未知問題，提升學生的科學思維能力.通過視頻展示和閱讀教材，讓學生真實感受科學家的合作意識和科學精神，進而領會合作意識和科學精神的重要性，并在今后的學習和生活中踐行合作意識和科學精神.同時啟發(fā)學生領會馬克思主義辯證法思想，從青年時期起自覺接受馬克思主義哲學思想的指導.

3.3 小組建構模型，學生體驗合作精神和培養(yǎng)規(guī)則意識

3.3.1 脫氧核苷酸分子模型的建構

教師組織學生利用課前準備的不同顏色和形狀的紙片、雙面膠材料，組裝DNA分子的組成單位—脫氧核苷酸模型并展示[2].每人組裝兩個，教師來回查看學生的展示.學生建構完成后，教師用PPT展示脫氧核苷酸的組成模式圖并耐心講解.教師組織學生每四人為一組，將自己所組合的脫氧核苷酸連接成長鏈，教師點評和強調：磷酸和脫氧核糖交替連接形成了長鏈，這樣的長鏈叫作脫氧核苷酸單鏈.

設計意圖：使學生進一步理解和鞏固四種脫氧核苷酸的的組成和結構、脫氧核苷酸之間的連接方式，為下一步學習DAN分子的結構和模型建構提供扎實基礎；同時，增強學生之間合作和探討.

3.3.2 探究堿基配對原則

PPT顯示資料，1952年沃森和克里克從查戈夫那里得到了一個重要的啟示：A與T、G與C的數(shù)量分別相等.教師先不講這個啟示的意義，而是要求學生根據(jù)資料進行探究：堿基間應該如何進行配對？

預設學生探究結果：A和T、G和C分別相等的數(shù)量關系，說明A和T、G和C之間分別有著某種配對關系，A與T配對，G與C配對.教師補充：堿基間的配對方的確如同學們的探究結果，科學家通過研究后發(fā)現(xiàn)堿基是以氫鍵連接的，其中A與T是通過兩個氫鍵連接，G與C是通過三個氫鍵連接，這種堿基間的對應關系被稱為堿基互補配對原則.氫鍵的連接維持了DNA分子結構的穩(wěn)定性，使得遺傳信息能夠穩(wěn)定地從親代遺傳給子代.

設計意圖：學生通過探究堿基的互補配對原則，能夠深刻理解DNA分子兩條鏈之間的聯(lián)系紐帶，更容易建構DNA分子的結構模型.

3.3.3 DNA雙螺旋結構模型的建構

教師提出問題，引導學生帶著問題觀看介紹沃森和克里克建構模型過程的視頻并思考：①堿基應該排列在雙鏈的外側還是內側？②兩條鏈的方向關系是怎樣的？③DNA單鏈結構無法穩(wěn)定存在，那么DNA分子要怎樣才能穩(wěn)定存在呢？

教師讓學生用前面制作的單鏈以原小組為單位嘗試建構DNA雙螺旋結構，教師來回查看學生的合作建構情況，可能會發(fā)現(xiàn)一些小組還是會以相同的堿基進行配對.教師根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題給出指導意見：要求學生一定要遵循堿基互補配對的原則來建構模型，原來制作的單鏈有可能拆卸和重新連接，進一步建議只拆卸和重新連接其中的一條單鏈，為后面學習“DNA分子的復制”埋下伏筆.

教師出示DNA雙螺旋立體結構模型，組織學生觀察模型[3]，回答如下問題：①DNA由幾條鏈組成？它的立體結構是怎樣的？②兩條脫氧核苷酸鏈的方向關系是什么？③哪些物質組成了DNA的基本骨架？它們位于DNA分子的什么部位？④堿基對之間怎樣進行配對？它們又位于DNA分子的什么部位？⑤堿基對之間是通過什么進行連接的？

預設學生回答：①兩條脫氧核苷酸單鏈組成了DNA分子，這兩條單鏈反向平行盤旋成雙螺旋結構；②兩條脫氧核苷酸鏈是反向平行的；③基本骨架由磷酸和脫氧核糖交替連接而成，它們位于DNA分子的外側；④堿基間按互補配對原則進行配對，位于DNA分子的內側；⑤堿基對之間是通過氫鍵連接的.

設計意圖：通過視頻、問題幫助學生建構DNA結構模型并深入理解DNA的結構特點，還可以培養(yǎng)學生的合作精神；學生將自己建構的模型與教具模型進行對比，可以進一步加深對DAN結構的認知和記憶.探究堿基互補配對原則及其在建構DNA結構模型中的作用，能夠讓學生真正理解DNA分子結構的核心要素；同時聯(lián)系人類社會的規(guī)則意識，教育學生遵紀守法，為社會培養(yǎng)遵守道德規(guī)范和法律法規(guī)思想的合格公民.

3.4 引導學生歸納DNA分子結構特點，突出重點

DNA分子的結構特點是本節(jié)的教學重點.在前述教學環(huán)節(jié)完成后，教師引導學生歸納DNA分子的結構特點，可以有效突破教學重點.

3.5 鞏固提升

出示課后習題，學生自主做題，提高運用所學解決問題的能力，且可進行查缺補漏，檢驗學生掌握知識的程度.教師引導學生解決難題，鞏固所學知識.

參考文獻：

［1］?中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020：5.

[2] 趙萍萍，劉恩山.新課程標準理念下的高中生物學建模教學策略[J].生物學通報，2019，54（02）：10-14.

[3] 劉曉菊，李玉娜.基于“體驗式學習”的“DNA分子的結構”教學設計[J].中學生物學，2018，34（7）：32-34.

［責任編輯：季春陽］