“互聯網+”時代優質教育資源的實踐探索

李彥清

【摘要】本文通過“DNA分子的結構”一節的課堂教學典型案例的呈現，初步嘗試利用寧夏教育資源公共平臺教學助手、希沃白板、希沃助手、QQ影音等軟件完成交互式課件的制作，旨在開發優質教育資源，為中學生物教學在“互聯網+”時代提供借鑒和參考。

【關鍵字】交互式;高中生物;DNA分子的結構

近幾年，隨著基礎教育信息化進程的不斷推進，“互聯網+”教育也得到了廣大教育工作者的廣泛關注。在課堂教學中將微課在線學習、智能檢測、課后作業等與希沃軟件結合在一起，不僅增加了學生的操作性體驗，還有助于提高學生的學習積極性。云校家教學助手就非常實用。高中生物教材中涉及許多概念、微觀結構、復雜生命活動，都是造成學生理解困難的因素，將這些內容制成微課，可以讓學生課后自主學習并加深對知識點的理解。

1 ? 教材內容分析

“DNA分子的結構”是普通高中課程標準實驗教科書（人教版）生物必修2《遺傳與進化》第3章第2節內容，它由DNA雙螺旋結構模型的構建、DNA分子的結構特點及制作DNA雙螺旋結構模型三部分內容構成。DNA分子的結構是高中生物遺傳部分的基礎內容，是在學生學習了“遺傳因子的發現”和“基因和染色體的關系”以后，從分子層面認識遺傳的本質，為后面學習DNA分子的復制、基因的表達、基因突變等內容打下理論基礎。

2 ? 教學設計思路

新課標理念下的高中生物教學要在“面向全體學生”的基礎上“提高學生的核心素養”，采取多種教學形式，重視“探究性學習”，“注重與現實生活的聯系”，使學生達成知識、能力、情感態度與價值觀的協調一致。

基于這個理念，在設計這節課時，我并沒有按照教材中的順序：先介紹沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構的研究歷程，再概述DNA分子結構的特點，最后讓學生動手嘗試建構DNA雙螺旋結構，加深對DNA分子結構特點的理解。而是將科學史和模型構建結合起來激發學生對“DNA分子的結構”的主動探究與理性思考。引導學生對科學家的實驗展開分析、研究、預測，在探究中發現科學家曾經遇到的問題，并積極思考如何解決。依據所學，逐步探究如何構建脫氧核苷酸、單鏈、平面雙鏈、立體空間結構，從而一步一步地構建出DNA雙螺旋結構模型。通過探究構建模型的過程，學生就會自然地了解DNA雙螺旋結構的基本內容，同時還體驗了科學家的研究歷程，能夠學習到科學家善于捕獲分析信息和嚴謹的思維品質及持之以恒的科研精神。然后以構建好的DNA模型為依托，讓學生根據老師提出的問題分析模型、主動探究得出DNA結構的有關知識，再由學生總結出DNA雙螺旋結構的主要特點。由于考慮到這個模型可以很好的解答遺傳信息多樣性，所以最后讓學生比較不同的DNA分子結構，分析探究得出DNA分子多樣性的原因。

3 ? 課堂實錄呈現

導入：播放視頻《啥是佩奇》，激發學生興趣。

師：視頻中這位淳樸的農村老人在不經意間其實運用了生物學研究的一種方法：模型構建。請同學們回憶模型的分類有哪些？

生：物理模型、數學模型、概念模型

師：剛視頻中的佩奇屬于物理模型。下面我們一起一起對照物理模型構建的一般步驟回憶視頻中的細節：①明確問題;②收集信息;③確定建模的材料和用具;④制作模型;⑤檢查和修正;

過渡：今天這節課我們學習DNA分子的結構，來親自體驗DNA雙螺旋模型的構建。

新課：

一、DNA分子雙螺旋結構模型的構建：

師：1962年美國生物學家沃森、英國物理學家克里克和威爾金斯因發現DNA的結構而榮獲諾貝爾生理學或醫學獎，故事的起因要從1951年說起，英國生物物理學家威爾金斯在一次會議上展示了一張DNA的X衍射圖譜，給沃森留下極其深刻的印象。同年秋天，他遇到了同樣對DNA結構著迷的克里克。相同的學術愛好和不同的知識背景，讓兩個年輕人走到一起，為后人創造了一段佳話。就讓我們回到當時那個年代，跟隨科學家的腳步一起去構建DNA分子的結構模型。

【學生活動一】構建4種脫氧核苷酸模型：

資料1：當時，科學界對DNA的認識是：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G4種堿基。1930-1934年，美國科學家列文證明了堿基與糖類可結合成核苷，核苷中的糖再與磷酸相連接形成核苷酸。

要求：根據課前發放在云校家“課前導學”里的資料1嘗試4人小組利用教具，拼接完成4個不同的脫氧核苷酸。并在紙上標出相應的名稱。

師生互動：（利用希沃助手中的拍攝投屏功能將各小組的模型照片發到屏幕上）找出錯誤并改正。

【學生活動二】：建構脫氧核苷酸鏈模型：

資料2：兩個脫氧核苷酸之間該如何連接呢？當時的科學界已經知道：一個脫氧核苷酸中的脫氧核糖會和另一個脫氧核苷酸中的磷酸連接。

要求：4人小組根據資料2先完成兩個脫氧核苷酸之間的連接;繼續完成4個脫氧核苷酸間的連接，使之成為一條鏈。

師生互動：利用電子白板的交互功能，讓學生代表在白板上演示脫氧核苷酸的連接方式。并利用電子白板的“書寫”功能進行點評，展示正確的連接方法。

【學生活動三】：建構脫氧核苷酸鏈之間的連接模型：

資料3：沃森和克里克根據DNA衍射圖譜的有關數據，推測出DNA分子不止一條鏈，他們不斷嘗試，先后建構了三鏈、雙鏈幾種情況的模型。后來，他們拋棄了三鏈的模型，最終鎖定了雙鏈結構。

過渡：究竟是哪一種模型的連接方式呢？

資料4：化學研究表明：堿基疏水，脫氧核糖和磷酸親水，而DNA分子在細胞內始終處在水環境中。

【電子白板演示講解】（利用希沃助手中的拍攝投屏功能將各小組的模型照片發到屏幕上）拖動演示DNA雙鏈的位置關系，邊演示邊講解，使學生能夠更直觀的了解DNA雙鏈的構建過程。

過渡：在確定了連接方式后，新的問題也隨即產生，若堿基排列在內側，堿基之間又該如何相互連接呢？

師：利用電子白板的“書寫”和“圖畫”功能，邊演示邊講解：開始時，沃森和克里克安排了相同的堿基進行配對，即A與A，T與T配對。但是，有化學家指出這種配對方式違反了化學規律，于是，DNA分子結構的研究陷入了“僵局”，而恰在此時，一位著名的生物化學家，為沃森和克里克的研究帶來了希望……

資料5：1952年，生化學家查哥夫訪問劍橋大學，提供了一個重要信息：腺嘌呤A的量總是等于胸腺嘧啶T的量;鳥嘌呤G的量總是等于胞嘧啶C的量。

過渡：沃森和克里克根據查哥夫研究成果重新修改堿基的配對方式，如果你是他們的話，你會如何修改呢？

【學生活動四】：對模型進行檢查和修正：

師生互動：（電子白板演示講解）利用“板擦”“書寫”等功能對原來的雙鏈DNA模型進行修改。修改堿基配對的方式，讓A與T配對，C與G配對，構建出新的DNA模型。

而堿基的這種一一對應的關系叫做堿基互補配對原則。

二、DNA分子的結構特點：

分析討論：請同學們觀察視頻《DNA分子的結構特點》討論以下問題：

（1）DNA分子中外側由什么連接而成？內側是什么？

（2）兩條鏈之間堿基的連接有什么規律？

（3）構成DNA的兩條鏈有怎樣的關系？

師：利用電子白板的“書寫”功能對學生的回答進行點評、補充

三.DNA分子的結構特性：

師：DNA中只含有4種脫氧核苷酸，想想它是如何儲存足夠量的遺傳信息呢？

生：脫氧核苷酸的排列順序不同。

師：每個小組的DNA模型都不一樣，說明DNA分子具有多樣性。就特定的DNA分子呢？

生：DNA還具有特異性。

總結：利用電子白板的“錄像”功能，將本節課的講授過程全程錄像，在進行“課堂小結”時進行播放，幫助學生更好的回顧本節課所學的知識

【完成拓展訓練】利用電子白板的“交互”功能，由學生在電子白板上完成相應的規律總結的內容：

DNA分子雙螺旋結構的主要特點：

（1）、DNA分子是由 ? ? ? ? ?條鏈組成，按 ? ? ? ? ?盤旋成規則的 ? ? ? ? ?結構;

（2）、 ? ? ? ? ? 和 ? ? ?交替連接，排列在外側，構成基本骨架，

排列在內側;

（3）、堿基通過 ? ? ? ?連接成堿基對，并遵循 ? ? ? ? ? ? ? 原則，

與 ? ? ? ?配對， ? ?與 ? ? 配對。

4 ? 思考與建議：

通過本案例，通過云校家授課助手輔助教學，把枯燥的課堂變得生動有活力，在多個學生活動的設計中充分調動學生的積極性。課堂教學關注學生的學習過程體驗與學習效果評價，能及時幫助學生鞏固學習成果，有助于提高學生自主學習的參與度，符合“互聯網+”時代優質教育資源的要求。學生親自體驗構建DNA分子雙螺旋結構模型，對科學思維、科學探究能力的培養都有很大幫助。高中生物教材中常有利用科學史素材還原知識形成的過程，這有助于學生更好地構建概念、訓練思維、提升情感態度。應用模型與建模能有效培養學生基于生物學事實及證據運用的科學思維及解決實際問題的思維習慣與能力。

陸游有詩云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。運用模型和建模的方法去探討生命現象和規律提升學生的科學思維和科學探究能力，不應只是一句空話，更應在課堂中真正落實到實處，教師應引導學生積極利用這些素材主動進行模型構建，以提高學生的學科核心素養?！盎ヂ摼W+”教育模式的出現為教育的發展注入了新的生命力，為中學生物教學資源的開發與網絡個性化學習的開展提供了一種有效工具。

參考文獻

中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5

朱振威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書：生物必修1分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2006：54-55

李佩珊.DNA雙螺旋結構的發展及其在科學史中的源流[J].自然辨證法通訊，1979（4）：62-69