3.2《DNA的结构》教学设计-2025-2026学年高一生物下学期人教版必修二

该高中生物学教学设计聚焦DNA的结构，通过亲子鉴定图片设疑导入，衔接核酸、脱氧核苷酸等旧知，为DNA复制、基因表达等后续内容铺垫，借助资料包、学案搭建学习支架。 以模型建构为主线，结合科学史开展探究式教学，通过单链到双链模型的分步建构及科学家研究资料分析，培养科学探究、科学思维与态度责任，采用模型建构与问题导学法，助力学生深化理解，教师高效突破重难点。

基本信息 学习模块 □分子与细胞 ☑ 遗传与进化 □稳态与调 节 □生物与环境 □生物技术与工程 章节名称 第三章 第二节 DNA 的结构 学科 生物学 授课年级 高一 授课时数 1 课型 ☑ 新授课 □练习课 □实验(实践)课 □ 复习课 □讲评课 教学环境 □普通教室 ☑ 多媒体教室 □实验室 □移 动网络教室 □自定义 教学设计依据 一、普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订） （一）内容要求： 概念 3 遗传信息控制生物性状，并代代相传 3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在 DNA 分子上 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。 （二）教学提示： 在本模块的教学中，教师应创造条件让学生参与调查、观察、实验和制作等活动，引导学生从生活经验中发现和提出问题，学习有关概念、原理、规律和模型，应用有关知识分析和解决实践中的问题，体验科学家探索生物生殖、遗传和进化奥秘的 过程。 二、主要理论基础 1. 建构主义学习理论 建构主义学习理论认为教学要增强学生之间的合作。教学应以学生为主体，为中心，把学生原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识经验。 2. 布鲁纳发现学习理论 布鲁纳认为，在教学过程中，学生是一个积极的探究者。教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境。他强调直觉思维、 强调内在动机，认为发现活动有利于激励学生的好奇心。 3. 做中学教育理论 “做中学”教育理论重视学生的动手操作能力和实践能力的培养，在做的过程中理解知识、深化掌握知识。 设计理念 通过探究活动调动学生主动参与课堂教学是设计本节课的基本出发点。以小组为单位展开模型建构活动，充分体现了以学生为中心，让学生像科学家那样分析问题、解决问题，亲身经历科学探究过程，最后得出结论。教师的作用体现在有效地组织、引导整个探究进程，并通过探究活动培养学生的科学 素养。 教学内容分析 1. 内容：DNA 双螺旋结构模型的建构、DNA 的结构。 2. 地位：对DNA 结构的认识是生命科学研究从细胞层面走向分子层面的分水岭，因此本节课具有十分重要的地位。 3. 作用：DNA 的结构在遗传和进化的学习中起到承上启下的作用。 4. 与前后知识点的关系：DNA 双螺旋结构是建立在 DNA 是遗传物质的学习的基础上，学生通过探索 DNA 分子结构进一步理解 DNA 是遗传物质。它也与必修一中所学的核酸和细胞的增殖等知识相联系。同时也是学习 DNA 的复制、基因的表达、基因突变等知识及选修三中基因工程的基础。 5. 知识结构图： 教学重难点 一、教学重点： 1. DNA 结构的主要特点 2.制作DNA 双螺旋结构模型二、教学难点： DNA结构的主要特点 学情分析 1. 知识背景：学生已经掌握核酸的种类、元素组成及其基本组成单位，认识了有丝分裂、减数分裂和受精作用等生物学基础，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成等相关知识，懂得 DNA 是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了知识基础。 2. 认知特点和水平：高一学生的认知发展处于形式运算阶段，他们能够根据逻辑推理、归纳或演绎的方式来解决问题，因此教师应该创设真实问题的情境来提高学生分析问题、解决问题的能力。 3. 学习习惯和能力分析：高一的学生已经形成一定的学习习惯，在学习活动中表现出一定的自觉性、目的性和计划性，具有自我组织、自我调节和自我控制的能力。但与此同时，无意注意也会影响他们的学习行为，因此教师应该通过丰富、多样的教学形式来激发学生的学习兴趣。 4. 心理状态：高一学生的自我意识已经高度发展、意志力不断增强，具有独立性，因此教师应为学生提供独立、自主完成学习任务的机会。他们在情感的处理上更加复杂，教师应该时刻 关注学生情感的变化，对其进行正确引导。 教学目标 1. 通过建构 DNA 分子单链平面结构模型到不断修正 DNA 分子双链平面结构模型，再到认识 DNA 分子双螺旋结构模型，概述DNA 分子结构的主要特点。（生命观念、科学思维、科学探究） 2. 通过动手制作模型，培养观察分析能力、动手能力，结合资料分析 DNA 双螺旋结构模型的科学性，体会建模的思想，提高建模能力。（科学思维、科学探究） 3. 体验科学家建立 DNA 双螺旋结构模型的艰辛与曲折，体验科学家的坚持不懈、团结合作的精神，形成勇于创新的科学态 度与为科学献身的精神。（科学探究、社会责任） 教学资源设计 1. 教材 48-52 页 2. “DNA 结构”PPT 3. “DNA 结构”学案 4. DNA 分子模型建构资料包 5. 教具：DNA 分子双螺旋结构模型 6. 小组合作评价表 教学方法设计 1. 探究式教学法 选择原因：在教师的引导下，学生通过一系列探究发现的学习活动，以建构 DNA 分子模型为主线，独立分析并解决教师所提出的问题、合作完成 DNA 分子双链平面结构模型的建构， 亲历对 DNA 分子结构的探究过程，顺其自然地突破教学重难点。 2. 模型建构教学法 选择原因：由于 DNA 结构微小，无法直接观察，学生需要通过空间想象才能理解，因此加深了此知识点的学习难度。通过搭建实物模型，沿着 DNA 双螺旋结构发现历程，循着科学家的思路，探索搭建模型，重温科学发现的神奇，体验科学探究的乐趣，充分激发学生学习主动性。 3. 问题导学法 选择原因：采用资料分析、小组模型对比的教学手段，通过教师设计的一系列问题，学生阅读分析教师所提供的资料和图片，并一步步建构 DNA 的结构，从而提高其提取信息和综合应用的能力，进一步达成观察分析、创新实践能力培养的教学目标。 4. 学案教学法 选择原因：为了避免教学活动过多流于形式、知识脉络模糊、凌乱等现象，通过课堂上的学案导学来帮助学生及时理清思路，使学生在学习活动中目的性更强，致力于达成学习目标，抓 住教学重难点。 教学环节导航图 教学过程设计 教学环 节 教师的活动 学生的活动 教学资源运用 设疑激趣 ，导入新课 【图片展示】 展示亲子鉴定技术的图片，并说明亲子鉴定技术主要是检测DNA 分子。 【教师设问】 为什么要检测 DNA 呢？DNA具有怎样的结构？ 顺其自然地导入新课。 【观看图片】 观看图片，激发兴趣，认真听讲。 【思考问题】 猜想可能是因为每个人具有的 DNA不同，做好新课学 习的心理准备。 PPT：亲子鉴定技术的图片 设计意图：以“亲子鉴定”的情境，导入新课的学习，激发学生学习的兴趣和热情，促进学生自主学习。 回 顾 旧 知，联 系 新 【提问复习】 问题 1：DNA 由什么元素组成？ 问题 2：DNA 的基本单位是什么？ 【引导复习】 利用 PPT，引导复习组成脱 【思考问题】 DNA 由 C、H、O、 N、P 组成。 脱氧核苷酸。 【集体回答】 组成脱氧核苷酸 PPT、学案引导 知 氧核苷酸的小分子、脱氧核 苷酸的种类。 的小分子、4 种脱 氧核苷酸的名称。 设计意图：按照“先行组织者”原则，让学生建构模型之前，在“已经知道的”和“需要知道的” 之间架设桥 梁。 探 究 活 动 一：建 构 DNA 分子单链平面结构模型 【引出磷酸二酯键的概念】 1. 提问：脱氧核糖中五个碳如何排布？ 2. 引导学生阅读教材。 3. 借助教具，讲解五个碳的位置。 4. 提问：脱氧核苷酸如何构成脱氧核苷酸链？ 5. 讲解：磷酸二酯键形成过程。 【引导小组建模】 1. 让学生利用手中材料包，以小组为单位，建构 DNA 分子单链平面结构模型，时间预计 5 分钟。 2. 展示模型：请小组派代表上台展示。 【讲解DNA 链的方向】 借助教具，说明 DNA 链的方 【思考问题】 带着疑问，阅读教材，探索分析，踊跃发言，并填写学案。 【小组建模】 利用手中材料，根据“小分子-基本单位-单链”的维度， 组装模型组件。 【思考分析】 跟随教师的讲解， PPT 教材 教具： 材料包： 向如何标记。 思考DNA 链方向的 标记规律。 设计意图：学生通过自己动手制作，演示单个脱氧核苷酸形成脱氧核苷酸长链的过程，就更加清楚脱氧核苷酸长链中与磷酸基团所连的两个化学键中哪个是后形成的磷酸二酯键，哪个是一个“脱氧核苷酸单位”内部的化学键，帮助学生区分容易混淆的知识点。讲解 DNA 链方向的标记规律，为后面得出 DNA 的两条链是反向平行的 做铺垫。 史 实 串 联，落 实 新 知 【介绍科学家】 展示参与建构DNA 双螺旋结构模型的科学家，启发学生科学研究需要不断地交流与合作。 【提供资料】 展示资料 1-3，引导学生通过资料提取信息，分析 DNA由几条链构成。 【归纳总结】 根据资料3 中沃森和克里克的推测，总结 DNA 由 2 条链构成。 【感受科学精神】认同科学研究需要合作交流，科学问题的解决是科学设想不断碰撞的结果。 【分析资料】 从资料中找出关键信息，推测 DNA不是由 1 条、3 条链构成。 【思考分析】 跟随教师的讲解，分析资料 3，得出 DNA 由 2 条链构 PPT 成。 设计意图：为学生提供资料，不仅满足学生天生的对未知事物的“探究需要”和“获得认可与欣赏的需要”，还培养了学生阅读材料、获取信息的能力，模仿沃森和克里克辩证地运用他人研究的成果、数据和信息的能力。总结 DNA 由 2 条链构成，为下一步建构 DNA 分子双链平 面结构模型做铺垫。 探 究 活 动 二：建 构 DNA 分子双链平面结构 模 【引导小组建模】 1. 让学生建构DNA 分子另一条链的模型。 2. 展示模型：请 2 个小组派代表上台展示。 【引导比较模型】 1. 提问： 这两个小组的模型的主要区别是？ 碱基应该排列在内侧还是外侧？ 2. 提供资料，引导学生类比磷脂双分子层结构模型，得出结论。 【引出碱基互补配对原则】 1.提问： 碱基之间如何连接？ 2.提供查哥夫的研究资料， 【小组建模】 建构DNA 分子另一条链的模型。 小组代表踊跃上前展示。 【比较模型】 辨析模型的主要区别，思考教师所提出的问题，分析资料，类比磷脂双分子层结构模型，得出结论。 【思考分析】 阅读资料，思考问题，着重分析碱基互补配对原则、碱 PPT 材料包： 型 归纳总结碱基互补配对原则、碱基通过氢键连接、不同碱基对间氢键的区别。 【引导完善模型】 1. 引导学生将DNA 的两条单链模型连接，并标出氢键。 2. 展示模型：请 2 个小组派代表上台展示。 【再次引导比较模型】 1. 提问： 这两个小组的模型有什么区别？ 2. 利用副板书引导学生分析，这两个小组所建模型中两条链的方向。 3. 提供富兰克林的发现让两小组现场将模型水平旋转，引导学生分析旋转后的结果，得出 DNA 分子的两条 链是反向平行的结论。 基对、氢键等概念，利用化学知识判别不同碱基对间氢键的区别。 【完善模型】 利用所学到的概念，将 DNA 的两条单链模型连接，并标出氢键。小组代表踊跃上前展示。 【比较模型】 对比两组模型，跟随教师分析两个小组模型中两条链的方向。 直观感受利用资料验证真理的过程，得出 DNA 分子的两条链是反向平行的结论。 设计意图：：学生通过制作模型，并在讨论和相互纠错中更能直观地、深刻地理解 DNA 两条脱氧核苷酸链的连接方式、反向平行的关系等，并且对不同“碱基对”之间的氢键数目等细节知识形成“深刻记忆”。在活动中学生变被动学习为主动学习，真正地做到“做中学、做中 教、做中求进步”。 归 纳 总 结，深 化 概 念 【引导归纳总结】 1. 展示 DNA 双螺旋结构模型。 2. 引导学生一起总结 DNA 双螺旋结构的主要特点。 【归纳总结】 观察DNA 双螺旋结构模型。跟随教师引导，总结 DNA 双螺旋结构的主要特点。 PPT DNA 双螺旋结构模型： 设计意图：利用 DNA 双螺旋结构模型，使学生直观地感受 DNA 分子的空间结构。引导学生一起总结 DNA 双螺旋结构的主要特点，促进学生进一步掌握知识，形成知识 结构。 习 题 巩 固，迁 移 【展示习题】 展示与模型建构有关的习题。 【思考习题】 运用所学知识分析问题。 PPT 设计意图：利用习题及时巩固重、难点知识，将实物模型与习题运用相结合，实现知识迁移。 应 用 升 华 课 堂，激 发 情 感 【上升社会责任】 展示我国在DNA 相关技术上的研究，鼓励学生投身科研事业。 【感受科学精神】感受我国的科技力量，立志为科研 事业做出贡献。 PPT 设计意图：通过展示我国在科研取得的累累硕果，激发学生的社会责任，培养学生的爱国情怀。 布 置 任 务，整 理 复 习 【布置任务】 要求学生课后完善学案，完成小组合作评价表。 【明确任务】 课后按教师要求完成任务。 学案、小组合作评价表 设计意图：通过学案让学生形成完整的知识结构，复习 巩固。完成小组合作评价表，有助于增强学生的团队意识、合作精神，更有助于教师收集学生平时表现的证据。 板书设计 主板书： 副板书： 学案设计 5 ( 和克里克，他俩结合两者之长，一边分析DNA晶体X射线衍射照片，确认DNA结构为螺旋形结构，并经分析得到了螺旋的相关参数；一边用铁皮盒与铁丝在办公室搭建模型。随后他俩提出了DNA三螺旋模型的假说，但很快就被否认了。可两人并未放弃研究。1953年，他俩看到富兰克林拍到了一张B型DNA的X射线晶体衍射照片，深受启发，再次搭建模型，终于确定了DNA双螺旋结构。 ) 小组合作评价表设计 教学反思 本节内容以 DNA 模型为依托，结合科学发现史，让学生在分析相关资料的基础上动手构建物理模型，学生根据模型的未知属性、事实进行推测，发现问题，从而认识事物中所蕴含的规律。 本设计突出“做中学”理念，做中发现问题，采取小组互助、同伴合作的方式进行。通过小组间的交流、比较和归纳向他人展示，同时体会科学发展中蕴含的科学方法和科学 思想，达到在探究活动中提升能力的教学目标。 学科网（北京）股份有限公司 $