DNA分子结构.doc

培养学生的生物科学精神 江西省龙南中学 肖岚 联系电话 【摘要】 DNA双螺旋DNA双螺旋结构模型的建立，是“模型化”研究思想和方法的典型。在“DNA分子的结构”的教学中，要培养学生生物科学精神。让学生感悟到构建科学模型，要有非凡而敏锐的洞察力；要有丰富的想象力；要有不怕困难和失败的意志力；要遵循“科学性”和“科学美”等原则；要有科学合作的精神。 【关键词】 模型化 科学模型 科学精神 “DNA分子的结构”，高中生物“遗传与进化”模块中的教学内容。本节内容以讲故事的形式，展现沃森和克里克构建“DNA双螺旋结构模型”的历史过程，呈现DNA双螺旋结构模型的要点，帮助学生理解和掌握DNA 分子的结构特点。这是本节教学的知识教学的要求。除此之外，笔者以为，本节教学更重要的是要在教学过程中，在回顾沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的科学研究的历史画卷中，让学生去体验和感悟这一历史过程，进而培养学生的生物科学精神。 一、DNA双螺旋结构模型的建立，是“模型化”研究思想和方法的典型 1953年，美国科学家沃森（J．D．Watson，1928-）和英国科学家克里克（ F．Crick，1916-2004），用自制的硬纸板和金属材料等，成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。这个模型，不但说明了生物的遗传物质（基因）的结构和功能、复制和突变等，标志着分子生物学的诞生，使得人们能够从分子水平上来认识认识生命的本质和生命运动的规律，是生物科学发展史上的又一座“里程碑”，而且也强有力地说明了生物科学研究除了经典的“实验”思想和方法等这外，还有“模型化”的思想和方法，是“模型化”研究思想和方法的典型。所谓“模型化”研究的思想和方法，简而言之，就是通过构建科学模型来说明事物的本质和属性，揭示事物运动的规律。沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型的过程中，给了我们许多启示。 构建科学模型，要有非凡而敏锐的洞察力。 非凡而敏锐的洞察力，就是在有“模型”之前，就洞穿了“模型”的价值和意义。这是构建科学模型，进行科学研究的强大动力。沃森和克里克就具有非凡而敏锐的洞察力。 2．构建科学模型，要有丰富的想象力。 构建科学模型，要有丰富的想象力，特别是对于象构建DNA分子这种看不见摸不着的生物大分子的微观物理模型。但这种想象力，又不能象一匹野马，漫无边际地瞎想，而是要建立在科学研究已有的观察、实验的证据和数据之上，要对这些证据和数据进行深入的分析和深刻的理解，建立联系，找到规律，遵循“科学性”原则。 3.构建科学模型，要有不怕困难和失败的意志力。 象其他科学研究一样，科学模型的构建过程中，也会遭遇到许多困难，也有失败。只有那些不怕困难和失败的人，才能最终取得成功。沃森和克里克就经历过多次失败，才获得成功的。面对一次次的失败，沃森和克里克没有放弃，不改初衷，意志更加坚定，以更加饱满的热情和必胜的信心，对已有的实验数据和结论进行再分析再认识，同时积极地获取更多的科学信息和资料，从整体性观点出发，综合各种看法，重新投入模型的构建中，终于于1953年4月25日，在英国《自然》杂志上发表了《核酸的分子结构----脱氧核糖核酸的一个结构模型》一文。文章不足千字，却彪炳史册，向世界宣告：DNA分子结构被发现了，生物科学研究从此进入了“分子”时代！ 构建科学模型，要遵循“科学性”和“科学美”等原则。 所谓“科学性”原则，一是构建科学模型时，要以科学事实、科学数据和科学结论为根据；二是构建和科学模型，要反映模型所代表的事物的本来面貌及其运动、发展规律；三是“科学模型”是“科学理论”的一种形式，必须具有巨大的包容性、涵盖性、解释性和运用性，即科学模型本身是它所反映的事物的所有个体本质特征的综合，能够说明所有个体的特征、运行和发展。沃森和克里克建立的DNA双螺旋结构模型，就具有这些特点。因为，DNA双螺旋模型，说明了生物体遗传信息的贮存形式。 DNA双螺旋结构模型，还说明了生物体遗传信息的传递方式：“半保留”复制。“半保留”复制非常精确，保证了生物体和细胞前后代的连续性和不变性，但是，在复制过程中，如果受到外界环境因素足够大的影响，遗传物质又会发生突变，从而产生新的遗传信息，使生物进化和发展。这就是生物的遗传和变异特征的根本原因。 沃森和克里克还自觉不自觉地遵循了“美的才是真的”这一“科学美”原则。他们建立的DNA双螺旋结构模型精美绝仑：DNA由两条脱氧核苷酸长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构建基本骨架，碱基通过氢键，按照互补配对的规律配对。这个模型，反映了DNA分子本身固有的平衡、对称、简洁、守恒、稳定和可变性的“美”，又能够使人们看到生物世界“美”的源泉。 二、DNA双螺旋结构的