3.2.1DNA的结构第一课时教学设计2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

授课内容（教材版本、单元信息等）： 人教版高中生物学必修二 第3章基因的本质 第2节DNA的结构 第一课时 课时安排：1 教材分析： （一）单元分析 第3章“基因的本质”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》的核心单元，聚焦大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”，在整个遗传学知识体系中起到承上启下的关键作用。本章上接遗传的细胞基础，从细胞水平的减数分裂深入到分子水平的遗传物质本质，下启基因的表达、基因突变、变异与进化等内容，搭建起“染色体—DNA—基因—遗传信息”的逻辑框架。本单元围绕“DNA是主要遗传物质、DNA的结构、DNA的复制、基因通常是具有遗传效应的DNA片段”四大内容展开，以科学史探究为主线，融合物理、化学、生物多学科知识与方法。教材通过多位科学家的探究历程，融合化学结构分析、物理衍射技术、生物统计规律等跨学科知识，引导学生体验假说—演绎、模型构建等科学方法，落实结构与功能观、进化与适应观等生命观念，同时培养严谨求实、合作创新的科学素养，为整个分子遗传学的学习奠定坚实基础。 （二）课时分析 “DNA的结构”作为第3章的第2节，是从“确认遗传物质”转向“理解遗传信息传递与表达”的关键课时，本节课要构建的次要概念是“概述 DNA分子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”，是DNA复制、基因表达、基因突变等后续内容的结构基础。教材以沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型为主线，依托富兰克林的 X 射线衍射图谱、查哥夫碱基数量规律等关键证据，逐步推导出DNA的结构特点，充分体现科学探究的逻辑性与严谨性。本节课将微观分子结构与宏观模型构建相结合，把抽象的化学结构、物理特征转化为可推理、可建模的直观内容，帮助学生建立结构与功能相适应的观念，提升模型与建模、演绎推理等科学思维能力，同时渗透科学研究的继承性与协作性，实现知识传授与素养培育的有机统一。 学情分析： （一）知识基础 学生已经通过上一节学习，确认DNA是主要的遗传物质，了解DNA的中文名称、组成元素、基本单位是脱氧核苷酸，以及含有A、T、C、G四种碱基，为本节课认识DNA结构提供了必要前提。但学生基础较为薄弱，对脱氧核苷酸的连接方式、DNA空间结构、反向平行、碱基互补配对等微观抽象知识缺乏认知，容易将核苷酸结构与DNA结构混淆，对科学史中多位科学家的贡献与逻辑线索也容易记忆模糊。 （二）思维技能 高一学生对生命科学现象具有一定好奇心，能够进行简单观察和模仿操作，但抽象思维、逻辑推理、模型建构能力较弱，难以自主将物理衍射证据、化学结构特点与生物规律结合起来推理。他们习惯被动接受结论，不擅长基于证据进行分析与论证。因此，教学中需借助直观模型、模拟活动、图示拆解等方式降低理解难度，通过阶梯式问题引导，逐步提升学生模型与建模、演绎与推理能力，帮助其建立结构与功能相适应的生命观念。 教学目标 1.解析DNA双螺旋结构，概述DNA结构的主要特点，形成结构与功能相适应的生命观念，阐明碱基互补配对的内容及意义。 2.基于DNA结构模型构建的科学史资料，结合探究活动，运用证据推理与模型建模的科学思维，归纳DNA双螺旋结构的主要特点。 3.通过DNA结构的探索历程，认同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。 教学重点：DNA结构的主要特点。 教学难点：DNA结构的主要特点。 教学辅助手段： 多媒体课件、视频资源（DNA X射线衍射模拟实验、富兰克林人物介绍短片）、常规教具（黑板、希沃白板）。 教学过程（可附页）： 【导入】 简要回顾上节“DNA是主要的遗传物质”探究历程，展示04年雅典奥运会激光绘DNA图、北京中关村高科技园区DNA雕塑，点明DNA已经成为科技与生命的象征。 提问：DNA究竟是一种怎样的物质？它是如何储存遗传信息、决定生物性状的呢？ 要解答此问题，首先要弄清楚DNA的结构 【回顾旧知】 回顾必修一所学DNA的有关知识：中文名称、组成元素、基本单位、碱基种类 【模型构建】 （1） 简述：建立者——沃森、克里克，主要贡献者——富兰克林 （2） 展示资料一：早期研究发现DNA是由4种脱氧核苷酸脱水缩合成的长链。 提问：游离的脱氧核苷酸如何构成一条脱氧核苷酸链？是通过什么化学键连接在一起的？（磷酸二酯键） 结合PPT图示，讲解磷酸二酯键的形成过程。 提问：脱氧核苷酸链是如何构成DNA的呢？ （3） 展示资料二：富兰克林的研究（1951.11首次提出DNA为螺旋结构、1952.5拍摄照片51号、1952年底完成晶体学分析、计算出DNA的结构参数等）。 补充课本一笔带过的部分，尊重科学史实。 （4） 展示资料三：沃森、克里克的研究（1951年底提出三螺旋结构模型，被指出含水量少了一半。1953年初根据富兰克林的照片51号确认DNA为双螺旋结构）。 提问：为什么DNA的X射线衍射图谱呈X型？为什么科学家们能够根据此图谱断定DNA为双螺旋结构？ 展示用激光笔和弹簧模拟的 DNA X射线衍射实验视频并结合图解简要介绍其原理。 （5） 提问：构成DNA的两条链是同向平行的还是反向平行的？ 展示资料四：水平翻转180度前后所获得的DNA X射线衍射图谱一模一样 提问：这则资料能够说明什么？ 简化模型：简要介绍脱氧核苷酸链的两个末端，用箭头表示脱氧核苷酸链（箭头所指方向为5’端），构建出同向平行和反向平行两种模型。 模拟活动（2分钟）：请同学们拿出两只笔，记书写端为5’端，尝试转一转，看哪一种模型的结构会符合资料四。 请学生分享结果，结合PPT旋转动画得出：构成DNA的两条链是反向平行的。 （6） 提问：DNA内部的基团是如何排列的？有几种可能？ 演绎活动（2分钟）：学生自主绘图，得出3种可能性（碱基排列在内侧、碱基排列在外侧、内外侧均有碱基） 展示资料五：细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。碱基具有疏水性，磷酸和脱氧核糖具有亲水性。 提问：哪一种可能性才是正确的？ 结合必修一磷脂双分子层的形成得出：脱氧核糖和磷酸基团排列在DNA分子的外侧，碱基排列在内侧。 （7） 提问：碱基之间是如何配对的？有几种可能性？ 两种可能性：同配（嘌呤和嘌呤配对、嘧啶和嘧啶配对），异配（嘌呤和嘧啶配对） 展示资料六：DNA螺旋的直径是固定的，均为2nm。嘌呤和嘧啶的分子结构图。 演绎活动（2分钟）：学生自主绘图推理碱基之间的配对方式。 请学生分享结果： 1. 如果为同配：嘌呤和嘌呤配对部分较长、嘧啶和嘧啶配对较短，DNA螺旋直径不固定。 2. 如果为异配：嘌呤和嘧啶配对，能够保证DNA螺旋直径固定。 拓展：1952年克里克通过请数学家帮助计算发现嘌呤具有吸引嘧啶的趋势。 得出结论：嘌呤和嘧啶配对 提问：哪种嘌呤和哪种嘧啶配对？有几种假说？ 假说一：腺嘌呤和胸腺嘧啶配对、胞嘧啶和鸟嘌呤配对 假说二：腺嘌呤和胞嘧啶配对、胸腺嘧啶嘧啶和鸟嘌呤配对 展示资料七：查哥夫的发现 请学生结合表格数据推测碱基之间的数量关系：A=T、C=G（查哥夫规则） 得出结论：假说一正确。 提问：相互配对的碱基如何连接在一起？ 氢键（简要介绍氢键的定义，让学生结合示意图得出氢键的数目：A-T碱基对有2个氢键，C-G碱基对有3个氢键）。 （8） 总结DNA双螺旋结构模型的要点（请学生回答） （9） 科学史补充：1953年4月沃森、克里克发表论文，1962年沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔奖。 此结构模型的基础及主要依据——富兰克林拍摄的照片51号 播放视频，简要介绍富兰克林的生平及贡献，尊重科学史实。 【DNA的结构】 请学生根据模型归纳DNA的结构特点（3点）。 解释核苷酸链3’端和5’端的区分。 【练习与应用】 结合课本P52概念检测，即时评价学生学习成果。 【小结】 利用“五、四、三、二、一”口诀回顾DNA的结构。 利用思维导图回顾本节课所学内容。 教学反思： 本节课以科学史为主线推进教学，逻辑清晰、重难点突出，通过多样活动将抽象的DNA结构具象化，并融入富兰克林的科学贡献，有效落实科学思维、科学探究与人文教育，整体达成基础教学目标。但授课中存在明显不足：时间把控失衡、节奏过快，学生思考与动手时间不足；对反向平行、链方向等难点讲解仓促，学生理解不到位；课堂指导不均衡，忽视后排学生，环节衔接生硬，预设内容偏多导致收尾仓促。今后将精简冗余环节，合理分配时间，放缓难点节奏，强化图示演示与全员指导，优化课堂衔接，让教学更流畅、更贴合学生实际。 学科网（北京）股份有限公司 $