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

课 题 DNA的结构 学科年级 高一 教材版本 人教版 课型 新授课 授课教师 授课对象 一、教学内容分析 本节课选自人教版必修2，第3章第2节DNA的结构。 对应课标当中： 大概念3遗传信息控制生物性状，并代代相传。 重要概念3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。 次位概念3.1.2概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 本节课位于第3章基因的本质第2节起到承上启下的作用，承接第1节DNA是主要的遗传物质，开启第3节DNA的复制。教材首先展示了科学家构建DNA双螺旋结构模型的故事，并要求学生进行讨论。在讨论的基础上，教材通过模式图介绍了DNA分子的结构。最后，教材要求学生通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的认识和理解。“DNA分子的结构”是学习DNA作为遗传物质具有储存、传递和表达遗传信息功能的基础。DNA中的两条脱氧核苷酸链的碱基通过形成氢键互补配对，再形成独特的双螺旋结构，具有遗传物质应具备的稳定性。通过对DNA分子结构的学习，学生能从中体验生物大分子的结构与功能的相适应。因此，本节内容是学习“遗传的分子基础”的关键。 二、教学目标 通过观察相关实验和分析科学史，基于生物学证据和逻辑，能够运用分析、归纳的方法逐步得出DNA分子结构的主要特点，发展批判性思维。 通过建构DNA双螺旋结构模型，对这一过程进行讨论与交流，完善知识体系的建构，强化结构与功能观，提高实践能力，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。 三、教学重点、难点 教学重点： 1.DNA结构的主要特点 2.制作DNA双螺旋结构模型 教学难点： DNA结构的主要特点 四、学情分析 学生在“分子与细胞”模块中已经学习了DNA的基本组成单位———4种脱氧核糖核苷酸，对DNA结构的认识是“DNA是由4种脱氧核糖核苷酸组成的长链”。这是学生学习本节内容的基础。学生通过阅读教材提供的资料，能够了解科学家构建DNA双螺旋结构模型的基本史实，体验其中的科学精神和科学态度。但是，这种体验是不深刻的，学生对知识的形成过程仅仅停留在“了解”的层次。在教学中，教师将整合、补充、完善后的科学史资料逐步呈现，尝试将科学领域的论证引入课堂。学生通过小组合作进行论证活动，经历类似科学家科学研究的论证过程，从而深刻理解科学概念和科学本质。 五、教学策略设计 本节课采用“论证式教学”的教学模式。论证式教学是将科学论证引入课堂，引导学生像科学家一样基于证据进行论证并得出合理结论的教学，这个过程包括对证据的推理、对推论的认可或反驳等环节。通过精选科学史资源形成完整的证据链，采用论证式教学的方式有效促进学生思维能力的发展。这种方法不仅有利于学生理解科学的本质，也有利于学生形成理性思维。 教学流程为：创设情境，问题导入→科学论证，探索新知→模型构建，知识应用→课堂小结，情感升华。整个过程中，教师作为组织者和引导者，学生作为探究和思考的主体。 六、教学资源准备 多媒体设备，DNA模型制作卡纸，订书器，激光笔，弹簧，导学案 七、教学过程 教学环节 预设教师活动 预设学生活动 设计意图 创设情境 问题导入 在上一节课中，我们循着科学家的实验，论证了DNA是主要的遗传物质。那么,作为遗传物质的DNA分子是如何储存遗传信息的? 这些遗传信息是如何从亲代传递给子代的? DNA分子是如何复制的? 要回答这些问题，我们首先要弄清DNA 的 结构。 观看PPT，回顾上节课知识 通过延伸上一节课的思路导入教学，创设 DNA 分子结构与功能关系的情境，提出相关的问题串，激发学生的学习兴趣，同时暗示本节课的教学思路仍然为论证式教学，为学生主动参与课堂做好积极的准备。 科学论证 探索新知 1． 论证: DNA 分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构 【展示与提问】 探究一：脱氧核苷酸之间通过怎样方式连接成一条链的？ 【资料1】早在20世纪30年代，科学家就已经确定DNA是以4种脱氧核苷酸为基本组成单位构成的长链。这4种脱氧核苷酸分别含有碱基 A、T、C、G。 脱氧核苷酸图片，提出问题 DNA的基本单位是？ 一分子脱氧核苷酸由什么组成？ 碱基有几种？分别是？ 这四种碱基与脱氧核糖、磷酸构成了四种脱氧核苷酸，DNA以 4 种脱氧核苷酸为基本组成单位构成的长链，请同学们回忆脱氧核苷酸连接成长链的方式。 【建构模型】请同学们运用手中的卡纸建构一条脱氧核苷酸链 DNA是由几条链构成的？又是以怎样的排列的？ 探究二：DNA由几条脱氧核苷酸链以什么方式构成？ 【资料2】1951年11月，英国生物物理学家威尔金斯和同事富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。在衍射实验中“X”意味着呈螺旋状。 【资料3】富兰克林和威尔金斯给DNA拍了多张Ｘ射线衍射图谱，他们发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 【设问】 科学家用X射线衍射来研究DNA,发现DNA分子的直径比一根DNA单链要粗得多。DNA究竟由几条链构成？ 【拓展资料】1938年，阿斯特伯里根据DNA的密度为1.63g/cc的测量值，得到DNA的主链数不少于2、不多于4的结论。 【过渡】沃森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。 【推测预设】 ①假设DNA分子由三条链组成，“三条链方向相同”或“两条链方向相同，一条链不同”。 ②假设DNA由两条链组成，“同向平行”或“反向平行”。 以A4纸展示三种方式旋转后图片 【总结】结合资料1.2.3与拓展材料总结DNA的构成？ 探究三：两条脱氧核苷酸链之间怎样连接？ 【问题】请你推测两条脱氧核苷酸链之间的连接方式。 【资料4】DNA位于液体环境中，脱氧核糖与磷酸亲水，而碱基疏水。 【过渡】沃森和克里克根据 X 射线 衍射图的特征又重新构建了一个将磷酸—脱氧核糖 骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。那么两条链中的碱基之间有什么关系呢? 【过渡】沃森克里克构建相同碱基配对的方式，但发现并不可行。 【资料5】嘌呤碱基是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱基是单环化合物，占有空间小。DNA直径是固定的，均为2nm。 【问题】请你推测两条核苷酸链之间碱基的连接方式，它们是如何配对？ 【资料6】20世纪40年代，奥地利著名生物化学家查哥夫测定几种生物DNA分子中4种碱基的数量关系。1952年，奥地利生物化学家查歌夫来到沃森和克里克的实验室，两人得到了一个关键信息：在DNA分子中，腺嘌呤(A)的总量总是等于胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)总是等于胞嘧啶（C） 【资料7】正是因为两条链的核苷酸之间存在作用力,所以这两条链既不在同一直线也不在同一个平面上。 【回答】 核苷酸 一分子磷酸，一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基 4种，A、G、C、T 一个脱氧核苷酸分子的磷酸基团和 另一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖通过磷酸二酯键 连接在一起，按照这种方式，许多脱氧核苷酸分子 连成长链。进行模型构建 推测：DNA呈现“X”形意味DNA呈螺旋结构 推测：DNA翻转180°后仍为“X”形意味着DNA分子是对称的结构 观察与推测 DNA分子由两条反 向平行的脱氧核苷酸链构成。 猜测三种连接方式 推测：碱基在DNA螺旋结构的内侧， 磷酸和脱氧核糖交替排列在外。 嘌呤与碱基配对 两种假设 推测：碱基配对方式为A和T，G和C配对 推测：两条链盘旋成双螺旋结构 联系必修1第2章第5节核酸是遗传信息的携带者这一节课知识回答问题，并完成脱氧核苷酸链的建构 培养学生善于观察分析，从整体上把握问题。 跨学科知识连接 论证式科学史探究 本部分的论证活动主要从化学和数学角度切入，体现学科之间的交叉。生活中的一些 问题需要应用多种学科的知识来共同解决。在这部分的教学中，学生能体会学科交叉在问题解决过程中的作用。 教学环节 预设教师活动 预设学生活动 设计意图 模型构建 知识应用 【总结归纳】依据学习任务一推测的结论，归纳DNA结构的主要特点 【模型建构】请同学们阅读教材中 “DNA 双螺旋结构模型的构建过程”，请利用课前准备的材料分小组进行DNA分子模型的制作。进一步体会 DNA 模型的建构过程。 ①由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构 ②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架； ③内侧:碱基通过氢键连接成碱基对 碱基互补配对原则：A=T G≡C 利用材料制作模型 学生通过阅读加强对科学史的认识，进一步理解科学发现的特点。学生以小组合作的形式制作DNA双螺旋结构模型，仅能加深对DNA分子结构特点的认识和理解，而且能获取DNA 分子双螺旋结构模型构建过程的感性识。 课堂小结 情感升华 学生展示DNA双螺旋模型归纳DNA的稳定性和多样性 DNA 分子的双螺旋结构模型，很好地解释了DNA分子具有存储、传递、表达遗传信息的功能，因此得到了科学界的广泛认可。从 1953 年至 今，科学发展的实践充分证明，这一创造性的研究 成果极大地促进了生物科学在分子水平上的研究，使整个生物学的面貌焕然一新。沃森与克里克善于 在竞争中合作，善于向周围的科学家请教和学习，得到了不同学科专家的合作与支持，这也说明 DNA 双螺旋结构的发现是众多学科交叉发挥作用的结果。 总结与归纳 通过图片对照自制的DNA分子双螺旋结构模型，对本节课主要内容进行小结，加强教学的直观性，提高学生的参与度，帮助学生巩固本节课所学知识，提升学生的成就感和获得感。最后，回归本节课的科学史主线，从DNA分子结构提出的意义、科学发现过程中的合作、学科交叉的作用等方面对学生进行情感、态度与价值观方面的教育，起到画龙点睛的作用。 板书设计 教后反思 1. 本节课包含很多关于DNA发现过程中科学史，素材丰富，但学生分析理解的能力仍有缺陷，科学史应该选择较为简单易懂的类型。 2. 小组合作模型建构时，学生可能出现错误，应及时纠正。 3. 本节课采用论证式教学法，逻辑较为严密，学生有可能在分析上有困难。 学科网（北京）股份有限公司 $