周穎

摘 要：以STEAM教育理念為基礎，設計“制作DNA雙螺旋結構模型”的探究實踐，讓學生合作探究實踐，發(fā)展學生的科學思維和科學探究能力，注重生物學科核心素養(yǎng)的落實。生物與其他學科的知識交叉融合，指導學生跨學科學習和建模學習，提高學生的語言表達藝術。

關鍵詞：STEAM;探究實踐;DNA雙螺旋結構模型

STEAM教育理念是由美國提出的，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）和藝術（Arts），這五個學科交叉補充既能培養(yǎng)學生各方面的知識技能，又能發(fā)展學生的創(chuàng)造力和實踐能力，尤其在生物學教學中，學生主動參與動腦動手活動，加深學生對生物學知識的理解和應用，培養(yǎng)全面發(fā)展的學生。

一、教材分析

“制作DNA雙螺旋結構模型”是新教材必修2第三章第二節(jié)的探究實踐，本節(jié)內容中沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結構模型就是物理模型，形象反映出DNA雙螺旋結構的特征。上節(jié)課體驗了沃森和克里克構建DNA結構模型的過程，下節(jié)課將學習DNA分子的復制。因此，本節(jié)課具有承前啟后的作用。

二、學情分析

DNA分子是立體結構，學生理論上學習了DNA雙螺旋，但對于其結構還缺乏空間認識，所以讓學生小組合作選取構建模型所需材料設計模型圖并親自操作，既能鞏固學生對DNA雙螺旋結構的掌握，也能培養(yǎng)學生的綜合能力。

三、教學目標

基于新課標生物學科核心素養(yǎng)和遺傳與進化模塊中的內容要求確定教學目標如下：1.通過復習回憶DNA結構的建立，描述DNA分子的結構特點（生命觀念）;2.通過舉例展示DNA結構模型并提供材料，小組合作選出所需材料（科學思維）;3.根據DNA雙螺旋結構特點，小組合作繪制DNA雙螺旋結構模型圖，列出DNA結構的形狀及空間和數量上的比例關系，注重知識的科學性和準確性（科學思維）;4.參照DNA結構圖，教師指導下小組合作構建DNA雙螺旋結構模型，注意準確性和藝術性（科學探究）;

四、教學重難點：

重點：說出DNA雙螺旋結構特征，繪制結構模型圖;

難點：小組合作選擇合適的建模材料及構建DNA雙螺旋結構圖;

五、準備工作

1.準備材料：足夠數量的乒乓球、硬紙板、泡沫塑料、訂書釘、橡皮泥、牙簽、鐵絲、美工刀等;2.分組：教師將全班同學48人平均分成8組，每組6人，并選出一名組長，組長和各成員之間分工明確;

六、教學過程：

1. 回憶舊知，導入新課

教師指引學生回顧沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構的歷程，引出本節(jié)課“制作DNA雙螺旋結構模型”，教師展示DNA分子的雙螺旋結構模型，請學生觀察回憶并回答以下問題：（1）DNA分子由什么組成？是如何排列的？（2）遵循了什么原則？（3）DNA分子由幾條鏈構成？是如何排列的？

設計意圖：回憶DNA分子雙螺旋的結構特點，為本節(jié)課的自主動手建構DNA模型奠定扎實理論知識基礎，體現生物學教學的科學性

2. 講授新課，明確DNA結構模型形狀、特點及比例

2.1 多媒體展示規(guī)則的DNA雙螺旋圖片和資料，學生仔細觀察閱讀

2.2教師出示以前的學生制作的簡易DNA雙螺旋，并提出問題：（1）該模型使用了那些材料？每種材料分別代表什么物質？（2）該模型是否符合DNA雙螺旋結構的特征，是否科學、嚴謹和美觀？（3）如果是你來建構DNA模型，你會選用何種材料？如何設計制作？

設計意圖：從科學（Science）和數學（Mathematics）角度加深學生對DNA結構的認識，并提醒學生在繪制DNA模型圖和制作模型時注意各部分結構的形狀、以及在數量和空間上的比例的科學性和嚴謹性，并在此滲透STEAM教育理念

3. 學生活動，探究實踐

3.1學生以小組為單位展開討論，在教師提前準備的多種建模材料中選擇本小組所需材料（用乒乓球或橡皮泥代表磷酸，泡沫塑料替代脫氧核糖，硬紙板代表堿基，牙簽、訂書釘等代表氫鍵或磷酸二酯鍵等）

3.2小組成員探討建模材料和DNA結構比例特點等，設計并繪制DNA結構模型圖（A和T由兩個氫鍵連接，G和C由三個氫鍵連接，制作DNA模型的螺旋直徑和螺距比為1：1.7，雙螺旋一周為10個堿基對）

3.3小組成員合作，利用材料和模型圖共同構建DNA結構模型，盡量體現模型的科學性、技術性和美觀性

設計意圖：通過STEAM教育理念讓學生感受生物學與數學、科學和藝術的交叉融合，小組合作自己動手加深對DNA結構特點的科學認識，遵循DNA結構比例展現DNA的藝術之美

4. 展示成果，交流討論

各小組代表展示制作的DNA模型，介紹所用材料、是否符合DNA結構比例、產生的新想法以及遇到的問題，學生對此提出問題和建議，師生共同學習解決

設計意圖：師生共同探討分享不同的想法和思路，提高學生的語言藝術和合作學習能力

5. 教師總結，布置作業(yè)

通過本節(jié)課的探究，學生對于DNA的結構有了更深入和準確的了解，發(fā)展了科學探究能力，將STEAM教育理念傳遞給學生，激發(fā)學生主動地探索生物學知識，并注重跨學科之間的聯系。學生回去以后進一步完善本小組的DNA模型，不斷延伸和擴大本節(jié)課的學習效果。

七、教學反思

1.在學生制作模型過程中，應引導學生分析DNA是如何保證遺傳信息千變萬化的，又是如何維系穩(wěn)定性的，思考DNA可能的復制方式，為后面的學習做鋪墊;2.“建構模型”是生物學學習中經常用的方法，讓學生自己動手實踐，提高科學思維和探究能力，同時深化學生的理論知識;3.在以后的生物學教學中，加強生物與數學、科學、藝術等的聯系，建構相關學科交叉滲透的知識體系;深入貫徹STEAM教育理念，不能完全照搬國外的教育方式，要結合國內的教育摸索研究適合我們的STEAM教育方式。

參考文獻

[1]楊建霞，etal.以STEM理念建構“DNA雙螺旋結構模型”[J].中學生物學，2018，34（11）：29-31.

[2]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.