3.4基因通常是有遗传效应的 DNA 片段 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“基因通常是有遗传效应的DNA片段”核心知识点，通过展示转基因鲤鱼图片或短视频创设情境，以问题链引导思考基因与DNA的关系。承前梳理“DNA是遗传物质”“DNA结构”“DNA复制”等前序知识，启后为“基因表达”“基因突变”等内容搭建理论支架。 该资料以证据驱动概念建构为特色，通过分组分析海蜇荧光蛋白基因、人类基因组计划等四则资料，引导学生从数量、长度、功能维度归纳基因与DNA的关系，培养科学思维（归纳、推理）和科学探究（分析资料-提出论点）能力，深化生命观念中的信息观。帮助学生自主建构核心概念，提升教师教学效率与学生学习主动性。

第4节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段 一、教材分析 教材分析 承前：本节是“基因的本质”一章的收尾与总结。在前三节明确了“DNA是遗传物质”、“DNA的结构”和“DNA的复制”之后，本节旨在回答“基因与DNA是什么关系？”这一核心问题，将抽象的“基因”概念落实到具体的DNA分子上，是遗传学从分子水平理解生命现象的关键节点。 启后：本节建立的“基因是有遗传效应的DNA片段”这一核心概念，是后续学习“基因的表达”（转录、翻译）、“基因突变”、“基因工程”等内容的直接理论基础。它为理解“基因如何控制性状”、“基因工程如何操作”提供了分子层面的定义和边界。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过对多个实例的分析，概括出基因是DNA分子上具有特定功能（遗传效应）的片段，形成“信息观”，认识到遗传信息储存在DNA的碱基序列之中。 科学思维 能够基于教材提供的四则资料，运用归纳、概括、比较、推理等思维方法，自主分析并得出基因与DNA在数量、长度和功能上的关系。 科学探究 体验“分析资料-提出论点-寻找证据-得出结论”的科学研究过程，提升处理信息和基于证据进行论证的能力。 社会责任 通过分析人类基因组计划、转基因生物等实例，关注生物学重大进展，并理性看待基因科技的应用。 教学重点 1.分析资料，归纳基因与DNA的关系。 2.阐明“基因通常是有遗传效应的DNA片段”这一核心概念。 教学难点 1.从多个维度（数量、长度、功能）的实例中，自主抽象概括出基因的本质。 2.理解“遗传效应”的具体含义，并能举例说明。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设情境，提出问题 1. 展示情境：展示转基因鲤鱼（生长快）与普通鲤鱼的对比图，或播放相关短视频。介绍：科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，获得了生长更快的转基因鲤鱼。 2. 提出问题链： a. 为什么转基因鲤鱼长得更快？（外源生长激素基因表达了） b. 导入的“生长激素基因”是一个完整的DNA分子，还是DNA分子上的一段序列？ c. 为什么这段外源序列必须整合到鲤鱼细胞的DNA上才能发挥作用？ 3. 引出核心议题：这涉及到基因与DNA的根本关系。基因到底是什么？它与DNA是何关系？这就是本节课要解决的核心问题。 1. 观察图片或视频，对转基因现象产生兴趣。 2. 思考并尝试回答教师的问题链，可能产生“基因就是DNA”或“基因是DNA的一部分”等模糊的前概念。 3. 明确本节课的探究主题：界定基因与DNA的关系。 二、分析资料，探究关系 活动一：基因侦探——分析基因与DNA的关系 1. 布置任务：将学生分为4组，每组重点分析教材中的一则资料（可印制为资料卡），完成“分析任务单”。 2. 提供资料与引导问题： 资料1（海蜇荧光蛋白基因）：将海蜇的绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内，小鼠发出绿色荧光。 问题：这个基因的“遗传效应”是什么？它是否是一个独立的DNA分子？ 资料2（人类基因组计划）：人类24条染色体有24个DNA分子，约含31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基不超过2%。 问题：基因数目与DNA分子数目相同吗？所有基因的碱基总数等于DNA的碱基总数吗？这说明了什么？ 资料3（HMGIC基因与肥胖）：小鼠的HMGIC基因控制肥胖，该基因有303个碱基对。研究人员敲除该基因，小鼠变瘦。 问题：这个基因的“遗传效应”是什么？它是一个很长的片段吗？ 资料4（基因数与DNA总量）：大肠杆菌DNA长约4.7×10⁶bp，估计约有4400个基因；人类DNA长约3.2×10⁹bp，估计约有2-2.5万个基因。 问题：平均每个基因的长度有多少个碱基对？基因是紧密相连的吗？ 3. 组织交流与建构： a. 请各组代表汇报分析结论。 b. 教师引导全班汇总，形成共识： 数量关系：基因数目 > DNA分子数目（一个DNA上有许多基因）。 长度关系：基因的碱基总数 < DNA的碱基总数（DNA上有非基因片段）；基因是DNA上一段特定长度的片段。 功能关系：基因具有特定的“遗传效应”（如控制合成荧光蛋白、控制肥胖等）。 4. 阶段性小结：基因不是独立的DNA分子，而是DNA分子上具有特定遗传效应的一段序列。 活动一： 1. 小组合作探究：阅读分配到的资料，围绕引导问题进行组内讨论，完成分析任务单。 2. 汇报与倾听：小组代表向全班汇报本组的分析过程和结论。认真倾听其他组的汇报。 3. 整合与归纳：在全班交流中，将四组结论整合起来，从数量、长度、功能三个维度，归纳出基因与DNA的关系： 一个DNA分子上有许多个基因。 基因是DNA的片段，DNA上还有非基因区域。 每一个基因都有其特定的遗传效应。 三、深化理解，构建概念 活动二：思考与讨论——遗传信息从哪里来？ 1. 过渡提问：基因作为DNA片段，其特定的“遗传效应”由什么决定？DNA只有4种碱基，如何能决定丰富多彩的遗传性状？ 2. 组织“思考·讨论”：引导学生阅读教材P58“思考·讨论”中的资料1和资料2，并讨论问题： a. 如果是100个碱基对组成一个基因，可能有多少种排列方式？（4¹⁰⁰种） b. 怎样理解DNA的多样性和特异性？ c. DNA指纹技术的科学依据是什么？ d. 基因是碱基对的随机排列吗？ 3. 引导总结： a. 遗传信息的本质：储存在4种碱基的排列顺序之中。 b. 多样性与特异性：碱基排列顺序的千变万化构成多样性；每个DNA分子特定的碱基顺序构成特异性。 c. 基因的定义：基于以上所有分析，请尝试给基因下一个定义：基因是DNA分子上具有特定碱基排列顺序（即特定遗传信息）、能够产生特定遗传效应的片段。 4. 呈现核心概念：展示教材黑体字结论：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 并补充：对于RNA病毒，基因就是有遗传效应的RNA片段。 活动二： 1. 思考遗传效应的物质基础问题。 2. 自主阅读与小组讨论：阅读资料，计算并讨论四个问题，理解碱基序列与遗传信息的关系。 3. 参与总结：在教师引导下，得出关键认识： 遗传信息在碱基序列中。 多样性源于序列变化多端，特异性源于序列独一无二。 DNA指纹依据特异性。 基因不是完全随机排列，是自然选择留下的有功能的序列。 4. 尝试定义：综合本节课所有探究成果，尝试用自己的语言概括基因的定义，并与教材权威表述对照。 四、应用迁移，课堂小结 1. 概念辨析与应用： a. 提问： “DNA是主要的遗传物质”和“基因通常是有遗传效应的DNA片段”这两个说法矛盾吗？为什么？（不矛盾，前者阐述遗传物质的化学本质，后者阐述基因与遗传物质的关系） 2. 联系前沿与社会：简要回顾人类基因组计划的意义，提及当今的单细胞测序技术、基因检测等，说明对基因本质的深入研究正在持续推动医学和生命科学进步。 1. 进行概念辨析，澄清易错点。 2. 了解基因研究的最新进展和社会应用，感受科学价值。 五、布置作业，延伸学习 1. 基础作业：完成教材本节“练习与应用”；用概念图、示意图或表格总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、性状之间的关系。 2. 探究作业（选做）：如果请你设计实验证明“基因是有遗传效应的DNA片段”，你可以想到哪些思路？（可参考艾弗里或基因工程实验） 记录作业，根据自身情况选择完成。 四、教学板书 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 一、问题起源 转基因鲤鱼：外源基因→整合到DNA→发挥效应→基因与DNA何关系？ 二、资料分析：基因与DNA的关系 数量关系：一个DNA分子上有许多个基因。（资料2,4） 长度关系：基因是DNA的片段；DNA上还有非基因片段。（资料2,4） 功能关系：每一个基因都有特定的遗传效应。（资料1,3） 三、遗传信息的本质 储存在碱基（对）的排列顺序中。 多样性：碱基排列顺序千变万化 → 4ⁿ种可能。 特异性：每个DNA分子有特定的碱基序列。 五、教学反思 设计亮点 证据驱动的概念建构：教学设计摒弃了直接告知概念的方式，转而提供一组典型、多维的生物学事实（资料），引导学生像研究员一样分析证据、自主建构概念。这个过程高度契合“基于事实和证据进行推理”的科学思维本质，使概念的形成过程本身就成为培养核心素养的载体。 难点突破 “遗传效应”是连接基因结构与功能的桥梁，也是定义的核心。教学中应反复结合实例（荧光、肥胖、生长快等）进行阐释，让学生明确“效应”即基因通过指导蛋白质合成等过程，最终表现出的性状或功能。 学科网（北京）股份有限公司 $