3.2 DNA的结构 教学设计 2025—2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学教学设计聚焦DNA的双螺旋结构及发现过程，通过展示DNA雕塑、沃森和克里克论文及诺贝尔奖资料导入，承前DNA是主要遗传物质的学习，启后为DNA复制、基因表达等内容铺垫，以科学史梳理和问题情境搭建学习支架。 此资料亮点在于融合科学史与探究实践，通过假说验证（如碱基连接方式分析）、小组合作建模（组装脱氧核苷酸单链、模拟反向平行排列）培养科学思维和探究实践能力，科学史学习渗透严谨求实的态度责任，帮助学生直观理解结构特点，为教师提供结构化活动设计与多元评价体系。

教学设计 课题 DNA的结构 课型 新授课□ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□ 1.教学内容分析 本节内容蕴含丰富的科学史资料，主要讲了 DNA 分子的结构及其发现过程。教材根据科学家们的研究过程和研究结果不断总结 DNA 分子的结构特点。该部分内容起着承前启后的作用，首先它是在学生学习 DNA 是主要的遗传物质这一内容的基础上进行的，通过学习可以加深学生对遗传物质的认识，使学生从结构和功能两个方面更加理解为什么 DNA 是主要的遗传物质；其次为学习 DNA 的复制、基因的表达、生物的变异和进化等内容进行了必要的知识铺垫。所以说该节内容是高中生物学教学的重要内容之一。 2.学习者分析 学生在初中阶段已经学习过生物的遗传和变异等相关内容，同时必修一也学习了 DNA 的分布、构成元素、基本单位等相关知识，为本节课的学习奠定了知识基础。但学生对 DNA 结构的构建原理、构建历史、空间结构并不是很清楚，因此在教学过程中，注重激发学生学习兴趣，引导学生全面了解和掌握DNA 的结构特点和功能。 3.学习目标确定 1.解析DNA的双螺旋结构，概述DNA结构的主要特点，理解 DNA的碱基互补配对原则。 2. 制作DNA双螺旋结构模型。 3. 通过讨论 DNA双螺旋结构模型的构建过程，培养严谨务实的求知态度和探索求真的科学精神；认同多学科交叉与生物科学发展的关系。 4.学习重点难点 重点在于 DNA 的双螺旋结构特点，包括脱氧核苷酸的组成、碱基互补配对原则、反向平行的两条链等。难点是理解 DNA 结构模型的构建过程，以及从平面结构到立体空间结构的想象与分析，需结合数学、化学知识，突破思维障碍。 5.学习评价设计 课堂评价 班级 姓名 项目 评价指标 赋分 学生自评 教师评价 课堂 表现 听课状态 0-4 能否积极发言 0-4 能否清楚、规范表述 0-4 能否与小组成员积极合作交流、建模，完善示意图 0-4 课堂 反馈 是否掌握基础知识(随堂练习) 0-4 是否能运用知识分析和解决实际问题（课后实践作业） 0-4 6.学习活动设计 教师活动 学生活动 环节一：问题导入 通过多媒体课件播放图片及视频资料： “问题探讨”中的DNA雕塑；沃森和克里克 1953年发表在《自然》杂志上的论文《核酸的分子结构一一脱氧核糖核酸的一个结 构模型》：1962年沃森、克里克和威尔金斯荣获诺贝尔生理学或医学奖的合影，由此引入对DNA结构的探讨。 创设问题情境：若时光倒流到1951年，根据当时已有的研究成果，我们能否逐步摸索出DNA的结构？DNA的结构是怎样的？ 学生活动1 根据课件内 容，结合问题情境，思考、想象、回答。 活动意图：通过讲述科学史上的经典故事，引出本节课的主题，迅速拉近 学生与科学之间的距离，激发学生的求知欲。 环节二：梳理DNA结构的探索过程 1. 1953年年初，威尔金斯向沃森出示了一张由富兰克林拍摄的绝妙的DNA衍射照片，沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。 2. 根据所掌握的材料，沃森和克里克尝试搭建了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，但都被否定了。例如，在三螺旋结构模型中，他们设想由金属离子的结合力来保持多链分子内部的稳定，但这个模型很快就受到了其他科学家的质疑，因这个模型中DNA含水量的理论值与实际测定值不符 3. 查哥夫的重要信息使沃森和克里克重获灵感，推算出正确的DNA双螺旋结构。与DNA衍射照片比较后，沃森看后不禁叹道：“DNA链只能是双链才会显示出这样漂亮而清晰的图！” 引导学生得出结论：DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋而成的双螺旋结构 根据引入及提供的科学史资料，梳理DNA结构的探索过程，了解关键环节，认同DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋而成的双螺旋结构。 活动意图：培养学生根据资料归纳总结的能力。 环节三：了解脱氧核苷酸单链的形态和结构 提出问题，学生思考和探究。 1. DNA的组成成分有哪些？ 2. 4种脱氧核苷酸是怎样连接成DNA单链的？ 利用多媒体课件展示脱氧核苷酸的结构式，通过对结构式的分析，引导学生说出脱氧核苷酸之间的连接方式。 学生动手操作，进行探究。 教师提供DNA 双螺旋结构模型的材料，让学生组装由约10个脱氧核苷酸连接而成的单链。 回答问题。 L.DNA包含磷酸、脱氧核糖和碱基，碱基有A、T、G、C4种。 2. 每个脱氧核苷酸通过其脱氧核糖的第3位碳原子与相邻脱氧核苷酸的磷酸基团相连接，由此，许多个脱氧核苷酸连接而成长链。 动手组装由约 10个脱氧核苷酸连接而成的单链 活动意图：解析DNA的双螺旋结构，了解脱氧核苷酸单链的形态和结构，逐步揭示DNA的结构。 环节四：了解DNA的两条单链之间是通过什么方式连接的 提出问题，启发学生思考和探究。 1. 引导学生先提出假说。 假说一：DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成。 假说二：DNA的两条单链由脱氧核糖一磷酸的基本骨架连接而成。 2.给学生如下提示：①在磷脂双分子层结构中，亲水的头和疏水的尾是怎样分布的？（亲水的头位于磷脂双分子层的外侧，疏水的尾位于内侧。）②脱氧核糖和磷酸具有亲水性，而碱基具有疏水性。 细胞中的DNA处于液体环境中，据此推导哪一种假说更合理呢？ 3.位于DNA内侧的喊基是怎样连接的？ 学生先提出假说，然后教师提供资料，让学生进行探究。 资料：①嘌呤和嘧啶的分子结构图，指出嘌呤是双环化合物，所占空间大；嘧啶是单环化合物，所占空间小；而DNA螺旋的直径是恒定的，约为2 nm。②数学家格里菲思通过计算碱基间的吸引力发现，A吸引T，G吸引C。③查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析（可给出分析结果的数据） 学生思考分析，层层深人，得出正确结论：DNA的两条单链由内侧的碱基连接而成，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。 关于碱基的连接方式，学生可能提出各种假说，如无规则连接；相同的碱基连接；不同的嘌呤连接、不同的嘧啶连接；嘌呤与嘧啶连接；等等。 学生分析资料， 最后得出结论：碱基配对具有一定的规律，碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 活动意图：学会提出假说，并设计实验方案验证假说，得出正确的结论。 环节五：探究DNA两条单链的方向性——小组合作 提供资料：从x射线衍射图谱看，DNA两条单链的中轴在两个方向上呈中心对称，所以两条链必须是反向平行的。提出问题如下： 1. 分析教材“图3-8DNA的结构模式图”，识别脱氧核糖的各碳原子位。 2. DNA的两条单链的方向是怎样的？ 同时，学生开展模拟DNA两条单链的排列方式的活动，得出正确的结论。模拟活动只提供大概要求，具体模拟方法由学生分组讨论完成。例如，可以将每个学生视作一个脱氣核苷酸，小组内不同成员相互连接形成DNA的平面结构。 小组活动后，教师选择2个小组的活动进行展示，全班总结、交流。 学生分析、讨论。 1. 识别脱氧核糖的各碳原子位及连接方式。 2. 学生分组进行模拟探究。 3. 总结、交流：DNA 的两条单链是反向平行的，一条是从5'端到3’端的，另一条则是从3'端到5‘端的。 环节六：拓展探究，加深理解 1. 教师引导学生观察DNA结构模型，思考如下问题。 （1）DNA 只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ （2） 什么每个DNA结构模型都与众不同？不同生物的DNA是否也不同？关于DNA的特异性，可安排学生课后阅读“科学•技术•社会”，了解DNA指纹技术。 （3）DNA是如何保持结构稳定的？ 学生思考回答。 （1）DNA 的碱基排列顺序是千变万化的，因此能够储存大量的遺传信息，这体现了DNA的多样性。 学生活动 （2）每个DNA 结构模型的碱基排列顺序都是特定的。不同生物DNA的碱基排列顺序也不同，这体现了 DNA 的特异性。 （3）碱基对之间的氢键维系DNA的双链结构，保持结构的稳定。 活动意图：观察已有的DNA 结构模型，对DNA结构特点的认识更加直观具体 7.板书设计 8.作业与拓展学习设计 基础题 1.（2025·广东选择考）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（　　） ①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验　②富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱　③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等　④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 2.（2025·河北唐山检测）某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是（　　） A.③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化 B.①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量 C.片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同 D.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个DNA中碱基C占26％ 拓展题 （1） DNA螺旋的方向是左手螺旋还是右手螺旋？ （2） 每一圈螺旋包含多少个碱基对？ （3） 连接磷酸和脱氧核糖的是什么化学键？ （4） 沃森和克里克的研究过程涉及哪些学科的知识和方法？ 9.教学反思与改进 （单节课教与学的经验性总结，基于学习者分析和目标达成度进行对比反思，教学自我评估与教学改进设想。课后及时撰写，突出单元整体实施的改进策略，后续课时教学如何运用本课学习成果，如何持续促进学生发展） 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $