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

教学设计 一、基本信息 课程名称 DNA的结构 学科 生物学 章节 第3章 第2节 教材版本 人教版 课时 第1 课时 课型 新授课 年级 高一 二、设计思想 以“学生为中心，探究为核心”，融合科学史、合作学习与智慧技术，构建“亲历探究+技术赋能”的课堂模式。通过还原DNA双螺旋结构的科学发现史，让学生沉浸式体验科学家的探究思维；借助“点-线-面-体”分层任务，引导学生从基础认知到深度合作，逐步构建DNA结构知识体系；同时整合AI软件、虚拟实验室、智慧教学工具，打破传统课堂局限，实现“知识传授-探究实践-应用拓展”的闭环，培养学生的科学素养与合作能力。 三、学习者特征（学情分析） 本节课的教学对象为高中学生，其特征如下： 1、知识基础：已学习核酸的元素组成、基本单位（核苷酸），了解DNA是主要的遗传物质，但对DNA的空间结构及科学发现过程缺乏系统认知，难以将“核苷酸”与“双螺旋”建立关联。 2、思维特点：处于形式运算阶段，具备抽象逻辑思维能力，但对“碱基互补配对”等微观规律的理解仍需借助直观教具；对科学史中的探究故事兴趣浓厚，乐于参与动手操作与合作任务。 3、技术素养：熟悉平板、手机等智能设备的基础操作，能快速掌握希沃抢答、投票等功能，对AI软件、虚拟实验室等新型技术工具充满好奇，愿意尝试并探索其应用。 4、学习习惯：在合作学习中，部分学生倾向于被动接受任务，需通过明确的角色分工（如“记录员”“操作员”“汇报员”）激发其主动性；对即时反馈（如随堂测试得分、游戏互动结果）关注度高，可借助该特点提升课堂参与度。 4、 教学内容与任务 （1） 教学内容 1、DNA双螺旋结构的科学史：沃森、克里克等科学家通过分析威尔金斯与富兰克林的DNA衍射图谱，结合查哥夫的碱基数量规律，最终构建DNA双螺旋结构模型的过程。 2、DNA的分子结构：从“点”（核苷酸）→“线”（脱氧核苷酸链）→“面”（两条链的碱基互补配对）→“体”（双螺旋空间结构）的层级结构，以及“反向平行”“碱基互补配对原则”等关键特征。 3、DNA结构的应用：DNA结构在亲子鉴定、基因测序、疾病诊断等生产生活场景中的具体应用，体现生物学知识的实践价值。 （二）“点-线-面-体”4任务设计 任务1：“点”——识别DNA的基本单位 任务目标：准确识别脱氧核苷酸的组成（磷酸、脱氧核糖、含氮碱基），区分四种脱氧核苷酸（腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸等）。 任务2：“线”——构建单条脱氧核苷酸链 任务目标：掌握脱氧核苷酸通过“磷酸二酯键”连接形成单链的过程，理解单链的方向性。 任务3：“面”——探究DNA平面结构 任务4：“体”——搭建DNA双螺旋结构 5、 教学目标 生命观念： 认识DNA结构的发现对生物学发展的重要意义，如为分子生物学奠定基础，理解“结构决定功能”的生物学观念。 科学思维： 通过构建DNA模型，提升动手操作与空间想象能力。 通过分析科学史数据，培养逻辑推理与数据分析能力。 通过小组合作完成“点-线-面-体”任务，提高合作交流与问题解决能力。 科学探究： 通过亲历科学家的探究过程，体会科学研究的严谨性、合作性，如沃森与克里克的协作，激发对生命科学的兴趣。 社会责任： 通过了解DNA技术的应用，感受科学技术对社会发展的推动作用，树立正确的科技伦理观。 6、 教学策略设计 （一）科学史情境化教学策略 以“DNA双螺旋结构的发现之旅”为主线，将科学史拆解为“问题提出（DNA的结构是怎样的？）→ 证据收集（衍射图谱、碱基数据）→ 模型构建（初步模型→修正模型）→ 结论验证”四个环节，让学生以“小科学家”的身份参与每个环节。 （二）“分层任务+合作学习”策略 围绕“点-线-面-体”四层任务，采用“个体自学→小组合作→班级展示”的递进式组织形式。 （三）智慧技术赋能教学策略 1、即时反馈工具（抢答、投票、随堂测试） 2、虚拟实验与AI工具（Deepseek、豆包） 3、互动游戏策略（希沃小游戏） 7、 信息资源与教学环境设计 （一）信息资源设计 1、教材与教具资源： DNA模型教具（每组2套：磷酸、脱氧核糖、四种碱基的塑料模型组件，连接用小棒）。 2、数字资源： 虚拟实验资源：Deepseek平台“DNA双螺旋结构构建”虚拟实验模块，豆包AI软件语音介绍功能。 测试与游戏资源：希沃白板设置“DNA判断游戏”模板。 （二）教学环境设计 1、物理环境： 教室布局：采用“小组围坐式”（每组4-5人），便于合作构建模型；每组桌面预留足够空间摆放教具。 设备配置：教学平台提供商——科大讯飞；交互式电子白板——（品牌：鸿合）；移动终端——畅言智慧课堂pad（教师端：华为，学生端：联想）；云课堂计算机教室——（品牌：锐捷）。 2、技术环境： 网络环境：教室WiFi带宽≥100M，提前测试Deepseek虚拟实验室、豆包AI的访问速度，避免卡顿。 八、教学过程 教学环节 起止时间（“-”）（按照完整视频的时间点） 环节目标 教师活动 学生活动 媒体作用及分析 导入 新课 0—2分10秒 复习旧知识点 1、利用AI软件豆包介绍DNA在生产生活中的应用，了解DNA重要性，为DNA结构学习作铺垫。 2、复习必修一学习的核酸知识。 了解DNA的重要性，用平板回顾DNA的分布、中文名称、元素组成、基本单位。 利用抢答方式在平板画出核苷酸结构式 使用设备功能： 1、AI软件豆包 2、畅言智慧课堂pad【抢答互动、平板画图】 效果分析： 教师对旧知识点进行回顾，了解学生薄弱知识点 小组活动一 2分10秒-7分20秒 构建 脱氧核苷酸 【模型构建一】小组成员合作，利用课前发放的材料，构建DNA的基本单位4种类型脱氧核糖核苷酸。 教师对小组作品进行拍照。 教师提问：脱氧核苷酸是怎样构成DNA的？展示资料1。 学生利用材料，搭建脱氧核苷酸，进一步了解组成。学生通过各组照片比较明白碱基不同造成核苷酸不同。 学生通过阅读掌握“磷酸二酯键”，明白DNA是脱氧核苷酸连接而成的长链。 使用设备功能： 畅言智慧课堂pad【拍照展示、PPT讲解】 效果分析： 各组成员作品得到直观展示，可以清晰比较核苷酸的种类。 小组活动二 7分20秒-11分25秒 构建 DNA单链 【模型构建二】以小组为单位，尝试建构由8个脱氧核糖核苷酸组成的DNA单链模型。 教师邀请小组代表对小组模型进行讲解。 学生利用材料，进一步搭建出一条DNA的单链，体会磷酸二酯键的作用。 在小组展示中，小组代表清楚找到磷酸二酯键位置，总结个数=核苷酸数-1. 使用设备功能： 畅言智慧课堂pad【拍照展示、录屏展示】 效果分析： 体会磷酸二酯键是连接脱氧核苷酸之间的化学键。通过学生讲解方式，将新内容学以致用。 科学史学习 11分25秒-28分30秒 学习DNA双链 一、双链连接问题： 【资料2】DNA衍射图谱，了解DNA呈螺旋状。 【资料3】沃森和克里克确定DNA是规则的双螺旋结构。 问题1：DNA两条脱氧核苷酸单链的连接方式是怎样的？展示两种假设。 解决：基于信息，教师发起学生投票。 问题2：DNA两条链哪些碱基连接？ 解决：【资料4】 美国化学家多诺休提供的正确的4种碱基分子结构图。了解相邻两核苷酸间距相等。 教师发起学生抢答 【资料5】A的量总是等于T的量，G的量总是等于C的量。碱基A和T通过两个氢键相连，碱基C和G通过三个氢键相连。 二、双链方向问题： 问题1：DNA的是怎样的？ 【资料6】DNA的晶体形式具有对称性，旋转180度之后还能和原来的晶体重合。 解决：学生上台讲解分析，解决方向问题。 三、教师总结DNA结构： 教师利用随机答互动、利用希沃小游戏互动的方式巩固基础知识点。 一、双链连接问题： 学生进行投票互动，因为碱基具有疏水性，藏在了DNA螺旋的内侧，所以第一种假设（碱基-碱基连接）是成立的。 学生通过抢答互动，明白嘌呤碱基和嘧啶碱基空间大小不一样，所以在连接上最可能是嘌呤-嘧啶连接。 二、双链方向问题： 通过阅读资料，了解DNA是反向平行的双链。 三、DNA结构总结：学生对题目进行思考，利用随机答，总结DNA的结构。 使用设备功能： 1、希沃小游戏 2、畅言智慧课堂pad【PPT展示、投票互动、随机答互动】 效果分析： 1、通过资料进行情景构建，引导学生思考、讨论，从而促进学生参与到教学的整个过程当中。 2、利用投票方式重温沃森、克里克两位科学家的实验，提高学生利用信息解决、分析问题的能力。 3、利用随机答、希沃小游戏的方式，让学生深入了解DNA的结构，从而轻松突破本节课教学重点。 小组合作三 28分30秒-35分00秒 构建DNA平面结构 【模型构建三】小组合作，以8个脱氧核苷酸的单链为基础，尝试建构DNA双链的平面模型。 教师拍照展示小组作品，提出问题“为什么各组DNA不一样”，引出DNA碱基排列方式的多样性，带领学生归纳DNA的特性。 小组成员在单链基础上构建DNA的平面结构，拍照展示各组DNA模型。 学生总结各组模型不同之处——碱基（核苷酸）的排列顺序不同。 学生总结出DNA碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。得出DNA具有多样性、特异性、稳定性。 使用设备功能： 畅言智慧课堂pad【拍照展示】 效果分析： 各组成员作品得到直观展示，可以清晰比较DNA中碱基排列顺序的不同，从而总结出DNA的特性，轻松突破本节课教学难点。 小组合作四 35分00秒-43分00秒 构建DNA双螺旋结构 一、【模型构建四】 请第1、2组（第3、4组）将组装的DNA平面结构拼接成一个更长的DNA片段，并构建出它的双螺旋结构。 小组代表上台展示双螺旋结构 2、 AI虚拟实验室： 利用Deepseek制作DNA双螺旋的虚拟实验室展示。 三、欣赏世界各地DNA双螺旋建筑 四、课堂检测 布置两道单选题，对知识点进行及时复习巩固。 小组成员利用模型构建出DNA的双螺旋模型并且欣赏Deepseek做出的DNA双螺旋结构。 直观感受到DNA双螺旋稳定而精巧的存在，是大自然最好的选择。 学生利用平板答题，利用限时训练，及时看到对错，进一步理解所学知识。 使用设备功能： 1、AI软件Deepseek 2、畅言智慧课堂pad【PPT展示、答题模式】 效果分析： 1、四组成员之间相互合作，选择实物展示方式，活跃课堂氛围，提升学生合作协调能力。 2、展示出双螺旋结构之美，将微观世界具体生动化，感受生物的奥秘，体验生命之美。 3、学生课上完成题目并及时提交，得到实时反馈。 布置课后作业 43分00秒-44分05秒 上传和批阅课后作业、统计学生问题。 【课后作业】不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中（A＋T）（/ G＋C）比值的柱形图，分析问题： ① 为什么猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同？ ② 哪种生物中的DNA分子热稳定性最强？③ 假设小麦DNA 分子中（A＋T）/（G＋C）＝1.1，那么（A＋G）（/ T＋C）是多少？ 学生回答课后问题，在学生端上传作业。等待学习成情况反馈。 使用设备功能： 畅言智慧课堂pad【作业平台教师端、资源模式】 效果分析： 1、学生不受时间、空间、位置局限的学习。2、畅言平台为学习者提供了极为丰富的多媒体资源，教师根据学生的个性化学习需求及学习特征，针对性推送学习题目。3、教师依据学生课堂学习情况，针对每个学生发布个性化课后作业，推送学习资源。 学科网（北京）股份有限公司 $