“互联网+”时代优质教育资源的实践探索

李彦清

【摘要】本文通过“DNA分子的结构”一节的课堂教学典型案例的呈现，初步尝试利用宁夏教育资源公共平台教学助手、希沃白板、希沃助手、QQ影音等软件完成交互式课件的制作，旨在开发优质教育资源，为中学生物教学在“互联网+”时代提供借鉴和参考。

【关键字】交互式;高中生物;DNA分子的结构

近几年，随着基础教育信息化进程的不断推进，“互联网+”教育也得到了广大教育工作者的广泛关注。在课堂教学中将微课在线学习、智能检测、课后作业等与希沃軟件结合在一起，不仅增加了学生的操作性体验，还有助于提高学生的学习积极性。云校家教学助手就非常实用。高中生物教材中涉及许多概念、微观结构、复杂生命活动，都是造成学生理解困难的因素，将这些内容制成微课，可以让学生课后自主学习并加深对知识点的理解。

1   教材内容分析

“DNA分子的结构”是普通高中课程标准实验教科书（人教版）生物必修2《遗传与进化》第3章第2节内容，它由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。DNA分子的结构是高中生物遗传部分的基础内容，是在学生学习了“遗传因子的发现”和“基因和染色体的关系”以后，从分子层面认识遗传的本质，为后面学习DNA分子的复制、基因的表达、基因突变等内容打下理论基础。

2   教学设计思路

新课标理念下的高中生物教学要在“面向全体学生”的基础上“提高学生的核心素养”，采取多种教学形式，重视“探究性学习”，“注重与现实生活的联系”，使学生达成知识、能力、情感态度与价值观的协调一致。

基于这个理念，在设计这节课时，我并没有按照教材中的顺序：先介绍沃森和克里克构建DNA双螺旋结构的研究历程，再概述DNA分子结构的特点，最后让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构，加深对DNA分子结构特点的理解。而是将科学史和模型构建结合起来激发学生对“DNA分子的结构”的主动探究与理性思考。引导学生对科学家的实验展开分析、研究、预测，在探究中发现科学家曾经遇到的问题，并积极思考如何解决。依据所学，逐步探究如何构建脱氧核苷酸、单链、平面双链、立体空间结构，从而一步一步地构建出DNA双螺旋结构模型。通过探究构建模型的过程，学生就会自然地了解DNA双螺旋结构的基本内容，同时还体验了科学家的研究历程，能够学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。然后以构建好的DNA模型为依托，让学生根据老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。由于考虑到这个模型可以很好的解答遗传信息多样性，所以最后让学生比较不同的DNA分子结构，分析探究得出DNA分子多样性的原因。

3   课堂实录呈现

导入：播放视频《啥是佩奇》，激发学生兴趣。

师：视频中这位淳朴的农村老人在不经意间其实运用了生物学研究的一种方法：模型构建。请同学们回忆模型的分类有哪些？

生：物理模型、数学模型、概念模型

师：刚视频中的佩奇属于物理模型。下面我们一起一起对照物理模型构建的一般步骤回忆视频中的细节：①明确问题;②收集信息;③确定建模的材料和用具;④制作模型;⑤检查和修正;

过渡：今天这节课我们学习DNA分子的结构，来亲自体验DNA双螺旋模型的构建。

新课：

一、DNA分子双螺旋结构模型的构建：

师：1962年美国生物学家沃森、英国物理学家克里克和威尔金斯因发现DNA的结构而荣获诺贝尔生理学或医学奖，故事的起因要从1951年说起，英国生物物理学家威尔金斯在一次会议上展示了一张DNA的X衍射图谱，给沃森留下极其深刻的印象。同年秋天，他遇到了同样对DNA结构着迷的克里克。相同的学术爱好和不同的知识背景，让两个年轻人走到一起，为后人创造了一段佳话。就让我们回到当时那个年代，跟随科学家的脚步一起去构建DNA分子的结构模型。

【学生活动一】构建4种脱氧核苷酸模型：

资料1：当时，科学界对DNA的认识是：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G4种碱基。1930-1934年，美国科学家列文证明了碱基与糖类可结合成核苷，核苷中的糖再与磷酸相连接形成核苷酸。

要求：根据课前发放在云校家“课前导学”里的资料1尝试4人小组利用教具，拼接完成4个不同的脱氧核苷酸。并在纸上标出相应的名称。

师生互动：（利用希沃助手中的拍摄投屏功能将各小组的模型照片发到屏幕上）找出错误并改正。

【学生活动二】：建构脱氧核苷酸链模型：

资料2：两个脱氧核苷酸之间该如何连接呢？当时的科学界已经知道：一个脱氧核苷酸中的脱氧核糖会和另一个脱氧核苷酸中的磷酸连接。

要求：4人小组根据资料2先完成两个脱氧核苷酸之间的连接;继续完成4个脱氧核苷酸间的连接，使之成为一条链。

师生互动：利用电子白板的交互功能，让学生代表在白板上演示脱氧核苷酸的连接方式。并利用电子白板的“书写”功能进行点评，展示正确的连接方法。

【学生活动三】：建构脱氧核苷酸链之间的连接模型：

资料3：沃森和克里克根据DNA衍射图谱的有关数据，推测出DNA分子不止一条链，他们不断尝试，先后建构了三链、双链几种情况的模型。后来，他们抛弃了三链的模型，最终锁定了双链结构。

过渡：究竟是哪一种模型的连接方式呢？

资料4：化学研究表明：碱基疏水，脱氧核糖和磷酸亲水，而DNA分子在细胞内始终处在水环境中。

【电子白板演示讲解】（利用希沃助手中的拍摄投屏功能将各小组的模型照片发到屏幕上）拖动演示DNA双链的位置关系，边演示边讲解，使学生能够更直观的了解DNA双链的构建过程。

过渡：在确定了连接方式后，新的问题也随即产生，若碱基排列在内侧，碱基之间又该如何相互连接呢？

师：利用电子白板的“书写”和“图画”功能，边演示边讲解：开始时，沃森和克里克安排了相同的碱基进行配对，即A与A，T与T配对。但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律，于是，DNA分子结构的研究陷入了“僵局”，而恰在此时，一位著名的生物化学家，为沃森和克里克的研究带来了希望……

资料5：1952年，生化学家查哥夫访问剑桥大学，提供了一个重要信息：腺嘌呤A的量总是等于胸腺嘧啶T的量;鸟嘌呤G的量总是等于胞嘧啶C的量。

过渡：沃森和克里克根据查哥夫研究成果重新修改碱基的配对方式，如果你是他们的话，你会如何修改呢？

【学生活动四】：对模型进行检查和修正：

师生互动：（电子白板演示讲解）利用“板擦”“书写”等功能对原来的双链DNA模型进行修改。修改碱基配对的方式，让A与T配对，C与G配对，构建出新的DNA模型。

而碱基的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。

二、DNA分子的结构特点：

分析讨论：请同学们观察视频《DNA分子的结构特点》讨论以下问题：

（1）DNA分子中外侧由什么连接而成？内侧是什么？

（2）两条链之间碱基的连接有什么规律？

（3）构成DNA的两条链有怎样的关系？

师：利用电子白板的“书写”功能对学生的回答进行点评、补充

三.DNA分子的结构特性：

师：DNA中只含有4种脱氧核苷酸，想想它是如何储存足够量的遗传信息呢？

生：脱氧核苷酸的排列顺序不同。

师：每个小组的DNA模型都不一样，说明DNA分子具有多样性。就特定的DNA分子呢？

生：DNA还具有特异性。

总结：利用电子白板的“录像”功能，将本节课的讲授过程全程录像，在进行“课堂小结”时进行播放，帮助学生更好的回顾本节课所学的知识

【完成拓展训练】利用电子白板的“交互”功能，由学生在电子白板上完成相应的规律总结的内容：

DNA分子双螺旋结构的主要特点：

（1）、DNA分子是由          条链组成，按          盘旋成规则的          结构;

（2）、           和      交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，

排列在内侧;

（3）、碱基通过        连接成碱基对，并遵循               原则，

与        配对，    与     配对。

4   思考与建议：

通过本案例，通过云校家授课助手辅助教学，把枯燥的课堂变得生动有活力，在多个学生活动的设计中充分调动学生的积极性。课堂教学关注学生的学习过程体验与学习效果评价，能及时帮助学生巩固学习成果，有助于提高学生自主学习的参与度，符合“互联网+”时代优质教育资源的要求。学生亲自体验构建DNA分子双螺旋结构模型，对科学思维、科学探究能力的培养都有很大帮助。高中生物教材中常有利用科学史素材还原知识形成的过程，这有助于学生更好地构建概念、训练思维、提升情感态度。应用模型与建模能有效培养学生基于生物学事实及证据运用的科学思维及解决实际问题的思维习惯与能力。

陆游有诗云：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。运用模型和建模的方法去探讨生命现象和规律提升学生的科学思维和科学探究能力，不应只是一句空话，更应在课堂中真正落实到实处，教师应引导学生积极利用这些素材主动进行模型构建，以提高学生的学科核心素养。“互联网+”教育模式的出现为教育的发展注入了新的生命力，为中学生物教学资源的开发与网络个性化学习的开展提供了一种有效工具。

参考文献

中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：4-5

朱振威，趙占良.普通高中课程标准实验教科书：生物必修1分子与细胞[M].北京：人民教育出版社，2006：54-55

李佩珊.DNA双螺旋结构的发展及其在科学史中的源流[J].自然辨证法通讯，1979（4）：62-69