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

第3节 DNA的结构 一、教材分析 教材分析 承前：直接建立在“DNA是主要的遗传物质”这一结论之上，将抽象的遗传物质落实到具体的化学结构和空间构型，回答了“遗传物质DNA是什么样的”这一关键问题。 启后：为后续学习“DNA的复制”、“基因的表达”以及“基因突变”等内容奠定坚实的结构基础。DNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则是理解其复制、转录和变异等功能的分子基石。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过对DNA双螺旋结构模型的分析，理解其结构特点（如碱基互补配对、反向平行）与储存遗传信息、保持稳定性和实现精确复制等功能之间的适应关系，形成“结构与功能相适应”的观念。 科学思维 能够基于科学史资料（查哥夫法则、X射线衍射图谱等），运用归纳、推理等方法，理解DNA双螺旋结构模型的构建逻辑。 科学探究 能够像科学家一样，根据给定的生物学事实（如碱基数量关系、分子直径等），提出DNA结构模型的可能假设，并进行检验和完善。 社会责任 通过了解沃森、克里克与威尔金斯、富兰克林等科学家的合作与贡献，感悟科学发现中的协作精神、实证精神以及尊重事实的科学态度。 教学重点 1.DNA双螺旋结构的主要特点。 2.制作DNA双螺旋结构模型，理解其空间构型。 教学难点 1.理解DNA分子两条链的反向平行关系及5’端、3’端的判断。 2.从结构特点（稳定性、多样性、特异性）理解DNA作为遗传物质的功能基础。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，回顾旧知 1.展示情境：播放或展示DNA指纹鉴定、亲子鉴定结果等图片。提问：为什么DNA能像指纹一样唯一地标识一个人？ 2.回顾旧知：提问：上节课我们得出结论“DNA是主要的遗传物质”。那么，作为遗传物质，DNA应该具备哪些特点？ 3.引出问题：DNA要承载如此重要的功能，它必须具备与之相适应的精妙结构。DNA究竟具有怎样的结构呢？今天我们将像科学家一样，一起探索并构建DNA的结构模型。 1.观察情境，思考DNA独特性的原因。 2.回忆并回答遗传物质应具备的特点。 3.明确本节课的核心任务：探索并构建DNA的结构模型。 二、追溯科学史，分析构建逻辑 活动一：拼凑证据拼图 1.呈现背景：简述20世纪50年代初的科学背景：已知DNA由4种脱氧核苷酸组成，但具体三维结构未知。 2.提供“证据卡片”：将科学史关键发现设计成卡片或PPT页面，引导学生逐一分析： a.证据1（化学组成）：DNA由脱氧核糖、磷酸和4种碱基（A、T、G、C）组成。 b.证据2（查哥夫法则）：在DNA中，A的量等于T的量，G的量等于C的量。（提问：这暗示了什么？） c.证据3（富兰克林衍射图谱）：展示DNA的X射线衍射图谱（“X”形）。（提问：这暗示了DNA的什么空间特征？） d.证据4（分子直径）：DNA分子直径恒定为2nm。 3.引导推理： a.根据证据2，推测碱基之间可能的配对方式。（A与T配对，G与C配对） b.根据证据3，推测DNA分子是螺旋结构。 c.根据证据4和碱基配对方式，推测DNA是双链螺旋（两条链）才能保持恒定直径。 d.根据化学组成（亲水性与疏水性），推测磷酸-脱氧核糖骨架（亲水）在外侧，碱基（疏水）在内侧。 4.总结建模思路：沃森和克里克正是综合了这些证据，最终成功构建了DNA双螺旋结构模型。 活动一： 1.了解科学探索的起点。 2.阅读和分析每一份“证据卡片”。 3.小组讨论：根据证据进行推理，回答教师提问，逐步拼凑出DNA结构的可能特征。 a.推测出碱基互补配对（A=T,G=C）。 b.推测出螺旋结构。 c.推测出双链结构。 d.推测出骨架在外，碱基在内。 4.理解科学模型是建立在大量事实证据基础上的。 三、动手建构，深化理解 活动二：制作DNA双螺旋结构模型1.明确任务：各小组利用提供的材料，制作一个含10-12个碱基对的DNA双螺旋结构片段模型。 2.提供材料与引导：分发材料包。 提出制作要求与思考问题： a.如何体现DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸？ b.如何体现两条链的“反向平行”？如何判断和标注5‘端和3’端？（提示：一条链末端是游离磷酸基团为5‘端，另一条链末端是羟基为3’端） c.如何体现“碱基互补配对原则”？A-T、G-C之间的氢键数目如何表示？（可用不同连接物表示） d.如何体现“双螺旋”的立体空间结构？ 3.巡视指导：参与小组讨论，对“反向平行”、“螺旋”等难点进行个别指导。 4.展示与互评：邀请2-3个小组展示作品，并讲解其模型如何体现DNA的结构特点。其他小组进行评价和提问。教师引导总结DNA双螺旋结构的主要特点。 活动二： 1.领取材料，明确任务。 2.小组合作制作： a.先设计：讨论如何用材料表现各组分和连接方式。 b.再制作：动手连接脱氧核苷酸，形成两条单链，再通过碱基配对连接成双链，最后盘旋成螺旋。 c.边做边思考教师提出的问题，特别是“反向平行”和“方向性”的体现。 3.在教师指导下解决制作中的困惑。 4.展示交流：展示小组作品，讲解设计思路和结构特点。倾听他组展示，进行评价、补充或质疑。 四、分析模型，归纳特点 活动三：基于模型，总结特点 1.引导观察：请学生观察自己制作的或教材上的DNA模型，思考并讨论： a.稳定性：哪些结构特点保证了DNA分子的相对稳定？（磷酸-脱氧核糖骨架在外侧形成稳定支架；碱基对在内侧通过氢键相连） b.多样性：DNA只有4种脱氧核苷酸，为何能储存海量遗传信息？（碱基对/脱氧核苷酸的排列顺序千变万化）若某DNA有n个碱基对，排列方式有4ⁿ种。 c.特异性：什么是DNA的特异性？（每个DNA分子都有其独特的碱基排列顺序） 2.联系功能：DNA的这些结构特点，如何与其作为遗传物质的功能相适应？ 3.概念梳理：师生共同完成DNA结构特点的表格或概念图。 活动三： 1.小组讨论：结合模型和教材，分析并回答教师提出的三个问题，理解DNA的稳定性、多样性和特异性。 2.思考并阐述结构如何支持功能，深化“结构与功能观”。 3.在教师引导下，系统梳理和记录DNA的结构特点。 五、课堂小结，拓展应用 1.总结回顾：师生共同回顾本节课历程：分析科学证据→推理结构特征→动手构建模型→归纳结构特点。DNA双螺旋结构模型的建立，是生物学史上的一座里程碑。 2.拓展应用：简要介绍“DNA指纹技术”的原理正是基于DNA分子的特异性。展示其在法医鉴定、亲子鉴定、野生动物保护等方面的应用图片。 1.跟随教师梳理知识脉络和探究过程。 2.了解DNA结构知识的重要应用，感受科学的价值。 四、教学板书 DNA的结构 一、DNA双螺旋结构模型的构建（科学史） 二、DNA双螺旋结构的主要特点 三、DNA的结构特点 稳定性：磷酸-脱氧核糖骨架稳定；碱基对氢键维系。 多样性：碱基（对）的排列顺序千变万化。 特异性：每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。 四、结构与功能的适应 五、教学反思 1.设计亮点 科学探究与模型建构深度融合：教学设计以科学史探究为明线，以模型建构活动为暗线，两者相辅相成。学生先经历“证据-推理”的思维建模过程，再完成“动手-构建”的物理建模过程，完整地体验了科学模型建立的方法与价值，有效培养了科学思维和探究能力。 2.实施建议 概念衔接：在课堂小结或课后，可引导学生思考：DNA的这种结构，将如何影响它的复制？为下节课“DNA的复制”埋下伏笔，体现单元教学的整体性。 学科网（北京）股份有限公司 $