資源簡介

單元（主題）教學設計體例
基本信息
單元（主題）教學名稱 基因的本質
姓名 學校
學科 生物學 教齡
組別 1+3 年級 直升二 教科書版本及章節 人教版《生物學》必修2遺傳與進化
單元（或主題）教學設計
單元（或主題）名稱 基因的本質
單元（或主題）教學設計說明 結合課標要求和教材內容，確定課標中的重要概念3.1為學習單元。本主題是必修2的一個自然單元——第3章：基因的本質。當孟德爾揭示了遺傳的基本規律，摩爾根用實驗證明基因在染色體上之后，基因的重要性愈加凸顯。然而，基因的化學本質（或物質基礎）是什么？這仍然是未解之謎?？茖W家經過不懈探索，通過一系列重要實驗，最終揭開了DNA和基因的“神秘面紗”，揭示了基因的本質。只有認識基因的本質，才能更好地理解基因在生命活動中的重要作用，更好地理解遺傳信息從親代傳遞到子代的意義。 本單元包括DNA是主要的遺傳物質，DNA的結構，基因是有遺傳效應的DNA片段。按照科學史的順序，從科學家研究遺傳物質是DNA還是蛋白質的過程入手，尊重學生認知規律，一步步引導學生認識基因的本質，也為后續內容基因的表達、基因突變及其他變異、生物的進化等學習做好鋪墊，打好基礎。 本章是落實課程標準“3.1親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”的要求。具體包括： 1）概述多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA 分子上，蛋白質的氨基酸序列是由基因決定的； 2）概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈，一般由兩條反向平行的長鏈上的堿基互補配對形成雙螺旋結構，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。
2. 單元（或主題）學習目標與重點難點
單元學習目標
A生命觀念： 1)親歷科學探究過程，探索遺傳物質的化學本質，揭示DNA的結構，并最終揭示出基因的本質， 認識到DNA堿基序列的統一性和多樣性，理解DNA中儲存著豐富多樣的遺傳信息。 2)運用結構與功能觀分析解釋DNA的雙螺旋結構決定了DNA的穩定性，而穩定的結構適于儲存遺傳物質，DNA的雙螺旋結構與其功能是相適應的。
B科學思維： 4）基于給定的科學史，分析不同實驗之間的邏輯關系，如格里菲思的肺炎鏈球菌轉化實驗就是艾弗里實驗的基礎；富當克林拍攝的DNA衍射圖譜、查哥夫對DNA堿基含量的測定，是沃森和克里克成功揭示DNA雙螺旋結構的基礎。 5）運用自變量控制科學方法，對艾弗里實驗進行分析，理解自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”。
C科學探究： 6）通過“思考·討論”活動“證明DNA是遺傳物質的實驗”，構建并使用DNA雙螺旋結構模型，闡明DNA雙螺旋結構特點。
D社會責任： 7）通過對離心、同位素標記、體外轉化體系等技術的了解，理解物理學和化學方法在生物學研究中的重要作用，進一步領悟多學科交叉的必要性。 8）基于科學家對基因本質的探索歷程，認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，認同科學家的探索求真、交流合作等科學精神在科學研究中的重要性。
單元學習重點
1）證明DNA是遺傳物質的實驗原理和過程。 2）制作DNA雙螺旋結構模型，明確DNA的結構特點。
單元學習難點
1）證明DNA是遺傳物質的實驗原理和過程。 2）DNA結構的主要特點。
學習任務
課時 任務（活動）序號 任務描述
第1課時 任務1 分析格里菲斯的“肺炎鏈球菌體內轉化實驗”，學會分析實驗結果。
任務2 分析艾弗里的“肺炎鏈球菌體外轉化實驗”，闡述自變量控制的“加法原理”和“減法原理”的基本實驗設計思路。
第2課時 任務3 分析“噬菌體侵染細菌的實驗”，感受科學家嚴謹的實驗設計思路，層層推進，得出結論。
第3課時 任務4 依據科學家的探究歷程，合作構建DNA雙螺旋模型。
任務5 觀察建構的模型，歸納總結DNA的結構特點。
第4課時 任務6 依據資料分析，自主構建基因和DNA的關系。
任務7 閱讀教材和分析情境資料，通過運用數學方法理解DNA的多樣性和特異性。
單元（或主題）整體教學思路（教學結構圖）
第1課時教學設計
課題 DNA是主要的遺傳物質 第1課時
課型 新授課章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
教學內容分析 《DNA是主要的遺傳物質》是高中生物必修2第三章“基因的本質”的第一節，是高中生物必修2前兩章“遺傳因子的發現”、“基因和染色體的關系”的繼承和發展，是今后學習DNA分子的結構和復制、基因的表達、基因突變與重組、種群基因頻率的改變，以及基因工程等內容的重要基礎。 在教學過程中，回顧前面所學的有絲分裂、減數分裂和受精作用，闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯系作用，再通過對染色體化學成分分析得知，它的主要成分是DNA和蛋白質。那么，遺傳物質是DNA還是蛋白質呢 教材通過肺炎鏈球菌的體外轉化實驗第一次證明DNA是遺傳物質，妙用利用科學史實例，把知識的傳授過程優化成一個科學的探究過程，讓學生在探究中學習科學研究的方法，從而滲透科學方法教育。
學習者分析 授課的對象是高一的學生，經過必修一的學習，已掌握了生命活動的主要承擔者是蛋白質，核酸是遺傳信息的攜帶者，染色體的化學組成，蛋白質和核酸的元素組成、基本單位和結構等，病毒的生命活動需寄生在活細胞中，也知道了同位素標記法能夠追蹤物質的去向，有絲分裂、減數分裂和受精作用等細胞學基礎知識，以及遺傳因子的發現的遺傳學基礎知識，這為新知識的學習奠定了認知基礎。 高中學生具備了一定的認知能力，思維目的性、連續性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對探究的目的性及過程，結論的形成缺乏理性的思考。
3.學習目標確定 1)通過肺炎鏈球菌實驗的分析過程，學習對照實驗中自變量控制的減法原則。 2)在實驗討論過程中發展批判性思維。認同科學結論的獲得離不開嚴謹的推理和確鑿的實驗證據。
4.學習重點難點 重點：肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程 難點：肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程
5.學習評價設計
環節 思考、回答的問題 指向教學目標
一 分析格里菲斯肺炎鏈球菌體內轉化實驗過程？ 1
二 加熱致死的S型細菌會不會導致小鼠死亡？為什么第四組實驗的小鼠死亡，并從其體內分離出S型活細菌？從格里菲思的實驗中，你學習了哪些實驗方法？能得出哪些結論？ 1，2
三 艾弗里的實驗設計遵循哪些原理？其巧妙之處是什么？實驗結論是什么？ 1，2
6.學習活動設計 教師活動學生活動環節一：導入教師活動1 帶領學生回顧遺傳學從誕生到細胞遺傳學的研究發展過程，引出問題：遺傳物質是蛋白質還是DNA？學生活動1 回顧科學研究歷程，根據已有的知識，學生回答教師提出的問題，DNA是遺傳物質?；顒右鈭D說明：回顧歷史，找到研究方向，激發探究愿望。環節二：通過任務單上提供的材料，分析推理——DNA和蛋白質，誰是遺傳物質，具備哪些特點？教師活動2 引導學生根據任務單上提供的材料，完成表格，并對材料信息進行歸納整理，梳理出遺傳物質應該具有哪些特征？學生活動2 學生根據學習任務單上提供的材料，通過分析推理的思維過程，對材料進行分類判斷，列舉出支持蛋白質是遺傳物質或者支持DNA是遺傳物質的證據。并歸納總結得出遺傳物質應該具有多樣性、可傳遞、穩定性等特征?；顒右鈭D說明：使學生體驗用事實或材料作為證據支撐觀點的科學思維方式。學習對信息進行整合歸納，通過分析推理過程歸納出遺傳物質的特點。環節三：對遺傳物質早期的推測教師活動3 指導學生閱讀教材并思考問題。 20世紀中葉，人們對遺傳物質的普遍認識是怎樣的？在蛋白質和DNA中，當時人們認為哪一種是遺傳物質？為什么會有這樣的認識？學生活動3 閱讀、分析、回答。 蛋白質是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。 到了20世紀30年代，人們才認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脫氧核苷酸的化學組成包括磷酸、堿基和脫氧核糖，堿基有4種。 認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導地位?；顒右鈭D說明：從歷史出發，重溫科學家探索遺傳物質的過程，引導學生認識到科學的發展并非一帆風順，有時錯誤的觀點會占主導地位。環節四：格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗教師活動4 格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗 介紹：R型和S型細菌的區別 比較項目R型S型菌落粗糙光滑莢膜無莢膜有莢膜致病性無有
講述： 加熱致死的作用原理：蛋白質和核酸對于高溫的耐受力是不同的。在80-100℃的溫度范圍內，蛋白質失活，DNA雙鏈解開；當溫度降至55℃以下時，DNA雙鏈能夠重新恢復，但蛋白質的活性不能恢復。 展示：格里菲思的實驗過程。 討論問題串： 1.加熱致死的S型細菌會不會導致小鼠死亡？ 2.為什么第四組實驗的小鼠死亡，并從其體內分離出S型活細菌？ 3.從格里菲思的實驗中，你學習了哪些實驗方法？能得出哪些結論？ 引導學生歸納得出結論。 學生活動4 學生通過對實驗過程的分析，層層深入，回答問題。 回答： 1.不會 2.已經加熱至死的S型細菌，含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質。 3.實驗中要控制單一變量和設置對照組。 結論： 加熱致死的S型細菌含有某種促使R型活細菌轉化為S型活細菌的活性物質——轉化因子?；顒右鈭D說明：學習科學家設計肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程，分析實驗設計思路，訓練科學思維。通過合理的邏輯推理過程得到結論，發現“轉化因子”的存在。環節五：轉化因子究竟是什么物質？如何設計實驗來證明？教師活動5 艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗 展示：艾弗里的實驗過程 將加熱致死的S型細菌破碎后，設法去除絕大部分糖類、蛋白質和脂質，制成細胞提取物。對細胞提取物分別進行不同的處理后，將細胞提取物加入有R型活細菌的培養基中，結果如下表所示。 組別S型細菌細胞提取物的處理方法實驗結果1不作 處理將細胞 提取物 加入有 R型活 細菌的 培養基 中R型+S型2蛋白酶R型+S型3RNA酶R型+S型4酯酶R型+S型5DNA酶R型
提問： 1.該實驗的設計遵循哪些原理？其巧妙之處是什么？ 2.實驗結論是什么？ 結論：DNA才是使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質。學生活動5 回答： 遵循單一變量原則和對照原則。其巧妙之處在于運用“減法原理”，人為去除某個影響因素后，觀察實驗結果的變化。 DNA是轉化因子。 活動意圖說明：學會分析實驗處理與實驗結果之間的邏輯關系，推理得出實驗結論：DNA是轉化因子。了解對照實驗設計的“減法原理”，認同DNA是遺傳物質。
板書設計 DNA是主要的遺傳物質 一、對遺傳物質的早期推測 二、實驗探究 （一）肺炎鏈球菌轉化實驗 1、格里菲思的體內轉化實驗 結論：S型菌具有“轉化因子” ，能將R型轉變成S型。 2、艾弗里的體外轉化實驗 結論：轉化因子是DNA，DNA是遺傳物質
作業與拓展學習設計 用畫圖的方式繪制出肺炎鏈球菌體內和體外轉化實驗過程
特色學習資源分析、技術手段應用說明 在教學過程中，用了一張染色體高度螺旋化的圖片，引出染色體是由DNA和蛋白質組成的，進而提出問題：DNA和蛋白質，誰是遺傳物質呢？
10.教學反思與改進 本節內容講述了格里菲斯肺炎鏈球菌體內轉化實驗，得出轉化因子將R型細菌轉化成S型細菌，那么轉化因子是什么呢？艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗證明轉化因子是DNA，DNA是遺傳物質。通過引導學生重溫科學家的探究歷程，主要想達到以下幾個目標：1.獲得科學知識──理解“DNA是遺傳物質”；2.掌握科學研究方法，通過這些實驗讓學生掌握科學的研究方法，培養學生的科學探究能力，所以在本節的教學中重點對學生進行了科學方法訓練；3.培養自主學習和合作探究能力，改變學生學習方式，初步具備探究能力和創造性思維。然而，由于本節實驗內容較為抽象，上課時采用了多媒體輔助教學，便于學生更好理解實驗過程?！癉NA是主要的遺傳物質”是2個課時的內容，教學時間不易控制，課上沒有安排做相應的練習進行鞏固。
第2課時教學設計
課題 DNA是主要的遺傳物質 第2課時
課型 新授課章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
1.教學內容分析 《 DNA是主要的遺傳物質》一節中“噬菌體侵染細菌的實驗”是人教版普通高中新課程生物必修2《遺傳與進化》中第3章第1節的內容。本部分內容之前已經介紹了格里菲斯和艾弗里的“肺炎鏈球菌的轉化實驗”。而“噬菌體侵染細菌的實驗”是比之前的實驗更具說服力的一個實驗,教師應引導學生重溫科學家的探究歷程，領悟科學的過程和方法，最終得出科學的結論——DNA是遺傳物質。本內容是從分子層面上認識遺傳物質的本質，為學習DNA的復制，基因的表達和基因突變打下了基礎。通過對科學史的學習也有利于培養學生生物觀念、科學思維、科學探究的生物學科核心素養。
2.學習者分析 學生在初中的生物課本中已了解了細菌和病毒，高中生物必修一的課本也介紹了原核生物與真核生物，并得知病毒是一種寄生生活，無細胞結構的生物。這為本節課大腸桿菌和T2噬菌體的結構學習打下了基礎。因此，教師可以簡要跟學生介紹大腸桿菌和噬菌體，引發回憶。 高中生具有相應的分析科學史，得出相關結論的能力和一定的實驗探究能力。雖然高中學校沒有成熟的實驗條件供學生親自做噬菌體侵染細菌的實驗，但教師應該形象直觀地展示科學探索的過程，引導學生重現一遍科學家的探究歷程，達到發展學生科學思維能力的目的。
3.學習目標確定 1) 在學習了肺炎鏈球菌轉化實驗的基礎上，通過分析噬菌體侵染細菌的實驗闡明DNA是遺傳物質。 2)基于遺傳物質探索的科學史實驗分析，認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程。
4.學習重點難點 重點：DNA是遺傳物質 難點：從實驗選材、研究方法和設計思路等角度，感悟科學家揭示DNA是遺傳物質的研究歷程中，在科學方法層面帶來的啟示以及生物技術在生物學發展中的推動作用。
5.學習評價設計
環節 思考、回答的問題 指向教學目標
一 噬菌體結構和生存方式是什么？ 1
二 如何“追蹤”蛋白質分子和DNA分子，看它們是否注入大腸桿菌？選用何種元素對蛋白質分子和DNA 分子進行標記？ 如何標記？能否同時標記？帶標記的噬菌體感染什么樣的細菌呢？怎樣使噬菌體外殼從大腸桿菌表面脫落下來，以便于檢測？觀察到什么現象才能說明侵入細菌的只有噬菌體的DNA？ 1，2
6.學習活動設計 教師活動學生活動環節一：導入教師活動1 回顧格里菲思和艾弗里體內轉化和體外轉化實驗，明確艾弗里的實驗結果“DNA是遺傳物質”,然而有很多科學家對此產生了質疑，一是因為肺炎鏈球菌不是研究遺傳物質最理想的實驗材料，因為成分太多，擴大了實驗范圍。二是由于當時技術所限，艾弗里提得最純的DNA中也含有0.02%的蛋白質。引發思考：如何解決這一爭論呢？似乎需要從提純、酶解的實驗思路中跳出來，尋找DNA 與蛋白質能天然分開的過程 如果你從事這項研究，你會選擇什么樣的材料呢？ 學生活動1 學生思考回答教師提出的問題，選擇病毒材料?；顒右鈭D說明：梳理研究工作主線，銜接第1課時的爭論，引出本課時的后續研究工作。環節二：對噬菌體的認識教師活動2 噬菌體的結構和生存方式。 ①請學生自主閱讀教材P45頁，回答：T2噬菌體的結構和生存方式？ ②展示大腸桿菌和T2噬菌體的結構模式圖，說明其結構特點、組成成分； ③講解噬菌體侵染大腸桿菌的過程： 展示電鏡照片： 播放視頻：噬菌體侵染大腸桿菌的過程（吸附—注入—合成—組裝—釋放）學生活動2 回答： ①T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌內的病毒。它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的，頭部含有DNA。 ②結構特點：呈蝌蚪形，分為頭部和尾部。 化學組成：60%是蛋白質，40%是DNA，僅蛋白質分子中含有硫（S），磷（P）幾乎都存在于DNA分子中。 活動意圖說明：了解實驗材料的特點，理解其優于化學提純的方便之處。環節三：赫爾希和蔡斯的工作教師活動3 1、實驗設計思路：把蛋白質和DNA區分開，直接地、單獨地觀察DNA和蛋白質的作用 2、實驗方法：放射性同位素標記法 3、實驗過程： 思考以下問題： ①如何“追蹤”蛋白質分子和DNA分子，看它們是否注入大腸桿菌？ ②選用何種元素對蛋白質分子和DNA 分子進行標記 如何標記？能否同時標記？ ③帶標記的噬菌體感染什么樣的細菌呢？ ④怎樣使噬菌體外殼從大腸桿菌表面脫落下來，以便于檢測？ ⑤觀察到什么現象才能說明侵入細菌的只有噬菌體的DNA？ 學生活動3 回答： ①同位素標記法 ②僅蛋白質分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中?？捎梅派湫酝凰?5S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和DNA； 分別在含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培養基中培養大腸桿菌，再用上述大腸桿菌培養T2噬菌體，得到蛋白質含有35S標記和32P標記的噬菌體；不能同時標記。 ③無放射性標記的細菌 ④攪拌器 ⑤觀察放射性的分布，用35S標記的一組侵染實驗，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P標記的一組實驗，放射性同位素主要分布在離心管的沉淀物中。活動意圖說明：引導學生回憶、遷移必修1相關技術。引導學生思考實驗設計思路，遵循實驗設計的單一變量原則。感悟生物技術對研究的推動作用。環節四：動畫展示噬菌體侵染細菌實驗過程教師活動4 教師一邊展示動畫一邊引導學生分析每一個操作的目的及要點。學生活動4 學生認真觀看動畫?；顒右鈭D說明：通過播放動畫，直觀形象地展示出實驗的整個過程，有利于學生更好地理解科學家的實驗設計思路。環節五：分析實驗結果得出結論教師活動5 引導學生得出實驗結論。 學生活動5 實驗結論是：噬菌體的遺傳物質是DNA。 活動意圖說明：感悟科學結論的得出需要嚴謹的實證。認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程。環節五：只有DNA是遺傳物質嗎？教師活動6 提問：只有DNA是遺傳物質嗎？ 講述： 煙草花葉病毒只含有蛋白質和RNA。提取病毒的蛋白質和RNA,分別侵染煙草，發現RNA能使煙草感染病毒，而蛋白質不能。 總結： 具有細胞結構的生物，含有DNA和RNA兩種核酸，其中DNA是遺傳物質。病毒，含有DNA或RNA，含有哪種核酸，它就是該病毒的遺傳物質。學生活動6 小結： 1.DNA是主要的遺傳物質。 2.在RNA病毒中，RNA是遺傳物質?；顒右鈭D說明：對遺傳物質的本質形成完整的認識。
7.板書設計 （二）.噬菌體侵染細菌實驗 1.T2噬菌體的結構和化學組成： 結構：呈蝌蚪形，分為頭部和尾部。 化學組成：60%是蛋白質，40%是DNA，僅蛋白質分子中含有硫（S），磷（P）幾乎都存在于DNA分子中。 2.實驗設計思路：把蛋白質和DNA區分開，單獨觀察DNA和蛋白質的作用。 3.實驗方法：放射性同位素標記法 4.實驗過程： (1)標記細菌； (2)標記噬菌體； (3)噬菌體侵染未標記的細菌然后檢測放射性分布。 結論：DNA是遺傳物質 煙草花葉病毒的實驗 結論：RNA是遺傳物質 總結：因為絕大多數生物的遺傳物質是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質。
8.作業與拓展學習設計 1）完成【學探診】第3章第1節的習題 2）用畫圖的方式繪制出噬菌體侵染細菌實驗過程
9.特色學習資源分析、技術手段應用說明 教學過程中，運用真實的實驗電鏡照片，給學生提供真實的情境，激發學生探究的興趣。播放視頻和動畫，直觀形象地展示實驗過程，化靜為動，化抽象為具體，有利于學生更好地理解科學家的實驗設計思路。
10.教學反思與改進 艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗證明了“DNA是遺傳物質”，但這個結論并未被人們廣泛接受。本實驗正是彌補艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗的不足之處引入新內容，讓學生思考如何對這一問題進行研究，提高說服力，培養他們分析問題和解決問題的能力，激發他們了解科學家當年的研究過程和方法的興趣。通過重溫科學家的探究歷程，領會實驗選材的巧妙、思維的嚴謹和實驗方法的科學；通過實驗結果的分析理解DNA是遺傳物質。然而，在教學過程中，學生小組討論時，大部分學生表現很積極，有個別學生并未參與到討論中。在討論問題設置方面，需考慮基礎薄弱的學生，分層設計，提高學生的積極性。
第3課時教學設計
課題 DNA的結構
課型 新授課章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
1.教學內容分析 “DNA的結構”一節是新課標教材人教版必修二《遺傳與進化》第3章第2節的內容，由DNA雙螺旋結構模型的構建、DNA雙螺旋結構的主要特點及制作DNA雙螺旋結構模型三部分內容構成。教材沒有直接講述DNA的結構特點，而是以科學家沃森和克里克的研究歷程為主線，并通過學生動手嘗試建構模型，加深對DNA結構特點的理解。這樣使學生不僅能自然的了解到DNA雙螺旋結構的主要特點，還能感悟科學家鍥而不舍的科學精神，從而在情感、能力等多方面得到啟示和升華。 本部分內容在教材中起著承前啟后的作用，一方面，本節內容是從分子水平上進一步認識基因的本質，是在前兩章的基礎上完成的；另一方面，又為后面《基因的表達》、《基因突變》以及《基因工程》的學習奠定了基礎。所以說《DNA的結構》是高中生物重要內容之一。
2.學習者分析 學生在必修一中已經學習了核酸，掌握了核酸的元素組成，基本單位——核苷酸等相關知識。這為新知識的學習奠定了認知基礎。在本章的第一節中也學習了DNA是主要的遺傳物質，因此學生對本科內容有了一定的知識基礎。但由于DNA組成和堿基配對及其涉及的有關化學方面知識等內容的學習有一定難度，所以學生對DNA結構的理解、構建存在一定難度。 高中學生具備了一定的認知能力，對事物的探究有激情，但往往對探究的目的性及過程，結論的形成缺乏理性的思考，所以教師在學生探究的過程中要進行適當的引導。
3.學習目標確定 1) 概述DNA結構的主要特點 2) 回顧科學史，通過對DNA雙螺旋結構發現歷程的回顧，理解并認同交流合作和多學科交叉在科學發展中的作用。 3) 制作DNA雙螺旋結構模型。
4.學習重點難點 重點：DNA結構的主要特點。 DNA雙螺旋結構模型的制作。 難點：DNA結構的主要特點。
5.學習評價設計
環節 思考、回答的問題 指向教學目標
一 總結DNA結構的主要特點？ 1
二 了解DNA雙螺旋結構發現歷程？ 2
三 制作DNA雙螺旋結構模型？ 3
6.學習活動設計 教師活動1學生活動1環節一：導入教師活動1 展示圖片：新冠病毒和乙肝病毒。 最近報道新冠病毒產生了新的的變異毒株，叫奧密克戎毒株，新冠病毒屬于單鏈RNA病毒，非常不穩定，極容易變異，所以預防該病毒的疫苗需要不斷的更新，而同學們熟知的乙肝病毒，,疫苗只需注射一次，就可以終生不得乙肝，這到底是什么原因呢？難道是與DNA的結構有關嗎？學習了這節課，大家自然就明白了。學生活動1 結合問題情境，思考、回答。活動意圖說明：我通過兩張圖片導入并設問，希望激發學生的學習興趣和探究熱情，同時也為后邊教學埋下了伏筆。環節二：體驗科學探究，合作構建模型教師活動2 【知識回顧】：20 世紀 30 年代，科學家認識到：組成 DNA 分子的基本單位是脫氧核苷酸。 其化學組成包括 磷酸、堿基、脫氧核糖。 【模型建構 1】: 四種脫氧核苷酸 請同學們利用 DNA 雙螺旋結構模型的材料和用具，構建四種脫氧核苷酸模型，介紹各個組件代表的名稱。藍色表示的是脫氧核糖，白色的表示的是磷酸，其余的表示的是四種堿基。 給出正確的脫氧核苷酸結構： (
O
1
′
2
′
3
′
4
′
5
′
) 【模型建構 2 】：用制作好的四個脫氧核苷酸構建一條脫氧核苷酸長鏈 小組合作， 將桌上構建好的四分子脫氧核苷酸制作一條脫氧核苷酸鏈的模型。 播放學生制作模型的視頻。 展示學生構建的模型。 教師點評學生的模型，同時引導學生總結連接方式：磷酸與五碳糖交替連接。 【模型建構 3 】： 模擬構建構建DNA平面結構模型。 各個小組合作探究構建構建DNA平面結構模型。 展示學生構建的模型 提出問題： 1.在構建模型的過程中，同學們發現了什么問題？ 2.仔細認真觀察，這樣的結構穩定嗎？ 沃森和克里克對著自己構建模型一籌莫展時，奧地利著名生物化學家查哥夫的實驗成果，重新點燃了他們的希望之火。 展示并介紹科學家查哥夫的實驗成果： 提問： 1.通過表中數據你能得到什么結論？ 2.通過結論你能想到什么 在DNA分子中堿基如何配對？ 展示堿基的結構圖，引導學生得出結論。 那么DNA的空間結構又是什么樣的呢？ 威爾金斯和富蘭克林: X射線衍射法觀察到 清晰的DNA衍射圖譜 請同學們以小組為單位構建DNA分子空間結構模型。 總結：1962年，沃森和克里克以及威爾金斯因發現的DNA雙螺旋結構，榮獲諾貝爾生理醫學獎。DNA分子結構的揭示具有劃時代意義，它使生物學由細胞水平跨入到分子水平，這在當時是一個奇跡；同時沃森和克里克也實現了他們最初的夢想。所以說坐落于中關村的DNA雕塑不僅是現代高科技的標志，實際上也是奇跡與夢想的象征。學生活動2 回憶前面的知識并完成： 學生學生自主探究，建構四種脫氧核苷酸模型： 學生自主探究，建構一條脫氧核苷酸長鏈： 【學生互評】：學生進行相互評價，發表自己的觀點。 學生開始討論和構建多核苷酸鏈模型。教師巡視學生構建模型的情況 學生回答問題： 1.堿基對的直徑不一樣，形狀也不吻合 2.不穩定 學生思考并回答問題： 1.嘌呤和嘧啶物質量之比均在1左右，并且A等于T，G等于C. 2.A與T配對，G與C配對。 學生回答： 只有雙環和單環之間彼此配對才能保證雙鏈之間距離相等。 每個小組成員相互合作構建DNA分子平面結構模型。 合作構建DNA分子空間結構模型。 設計意圖說明：本環節把DNA分子結構的探索歷程和構建DNA雙螺旋結構模型融為一體進行教學，學生不僅能更好體驗科學家探索歷程，領悟科學家的吸納、合作、創新、嚴謹和鍥而不舍的精神，而且沿著科學家探索歷程一步步把DNA分子結構模型構建出來更能讓學生與科學家們拉近距離，學生會感覺到：科學家能做的，我同樣能做到。環節三：觀察自制模型，掌握結構特點教師活動3 請同學們仔細觀察各組制作的模型，看看他們存在哪些共同點？ 引導學生總結DNA分子的結構的主要特點，規范其語言表達，重復描述DNA結構的三個主要特點。 學生活動3 學生觀察比較并進行熱烈討論： 1.堿基配對方式相同。 2.堿基的種類相同，都是四種。 3.磷酸和五碳糖的鏈接次序一致，都是磷酸-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖交替鏈接。 4.堿基對的排列次序不同活動意圖說明：觀察自制模型，概述DNA分子結構特點，培養學生觀察和歸納總結能力。
7.板書設計
8.作業與拓展學習設計 1）完成教材52頁課后練習 2）課后自制DNA雙螺旋結構模型
9.特色學習資源分析、技術手段應用說明 展示“北京中關村高科技園區的DNA雕塑”圖片，唯美，神秘又令人震撼。它即是現代高科技的標志，也是奇跡與夢想的象征。為什么這么說？從而引出本節內容“DNA的結構”。運用“DNA雙螺旋結構模型組件”探究DNA雙螺旋結構，增強學生學習的主動性和實踐動手能力，提高學生課堂上對知識的同化速度，進一步突出了本節課的核心知識——概述DNA結構的主要特點。
10.教學反思與改進 1、在教學中將DNA結構模型的建構分解，以“基本單位—單鏈—平面雙鏈—立體空間結構”逐步深入，由簡單到復雜，符合學生的認知規律，有利于學生理解脫氧核苷酸的結構和DNA的結構。 2、本節課將DNA雙螺旋結構模型的建構這個驗證型實驗大膽地改為探究型實驗，學生能跟隨教師提供的資料，主動參與探究過程，由被動的接受知識變為主動的探究知識、獲取知識。在探究中學生能自己發現問題，分析問題，解決問題，培養學生的生物學素養和分析解決問題的能力。 3、DNA分子雙螺旋結構模型的建構完成后，有關DNA分子結構的相關知識都由學生分析討論得出，這使學生觀察模型、分析模型得出理性認識的能力得到了很好的鍛煉。 4、但學生的動手能力及時間較緊等因素對教學效果起了一定的限制。在今后的教學中，會更加注重培養學生的動手能力，安排好活動時間。
第4課時教學設計
課題 基因通常是有遺傳效應的DNA片段
課型 新授課章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
1.教學內容分析 本節是人教版生物必修二第3章第4節的內容，包括基因與染色體關系的實例、DNA片段中的遺傳信息兩部分內容，既是對本章內容的概括與提升，也為第4章《基因的表達》做鋪墊。這兩部分的內容通過兩個活動來完成。在說明基因與DNA關系的實例中，主要通過資料分析使學生認識基因與DNA的關系。在“DNA片段中的遺傳信息”部分，主要也通過資料分析使學生認識DNA上的脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性的關系。從分子水平上揭示生物體的多樣性和特異性的物質基礎。
2.學習者分析 通過前兩章的學習，學生認識到基因和染色體的關系，并在本章前三節學習了DNA是主要的遺傳物質和DNA的結構。在日常生活中，學生也接觸過，如“基因”、“DNA”、“染色體”、“遺傳物質”、“遺傳性狀”等概念，但它們之間到底是什么關系呢，它們可以構成怎樣的知識框架，對于學生來說是模糊不清的。另外，高一學生的課文閱讀和分析能力較低，在教學中應充分利用學生已有知識為基礎，適時引導學生分析資料、讀圖理解等例子，小組合作討論基因和遺傳信息的關系，幫助學生突破基因的概念。
3.學習目標確定 1) 舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段。 2) 運用數學方法說明DNA的多樣性和特異性。 3）說明基因與DNA的關系。
4.學習重點難點 重點：1）基因通常是有遺傳效應的DNA片段。 2）DNA的多樣性和特異性。 難點：脫氧核苷酸序列與遺傳信息多樣性的關系。
5.學習評價設計
環節 思考、回答的問題 指向教學目標
一 理解基因通常是有遺傳效應的DNA片段？ 1
二 理解DNA儲存著遺傳信息？ 2
三 繪圖表示脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體之間的關系？ 3
6.學習活動設計 教師活動學生活動環節一：導入教師活動1 通過前面的學習，我們已了解DNA是主要的遺傳物質。在生活中，我們也常聽說人的遺傳與基因有關，那么，基因與DAN有什么關系呢？ 提出問題：基因=DNA？學生活動1 帶著問題進入課堂。活動意圖說明：導入新課，明確學習目標和重難點。環節二：用實例說明基因與DNA的關系教師活動2 引導學生閱讀教材第57頁“思考討論”和“問題探討”，其中的資料分別從哪些方面說明基因與DNA的關系？基因與DNA具有怎樣的關系？ 設置如下問題串： 資料1和資料3表明，基因與DNA在數量上有何關系 說明了什么？ 資料2中綠色熒光蛋白基因與“問題探討”中生長激素基因的作用分別是什么？這兩個實例說明了什么？ 引導學生，將以上結論整合，歸納基因與DNA的關系。 小結：基因是有遺傳效應的DNA片段。學生活動2 分析資料，討論、推理得出結論： 1.資料1和資料3中，生物體內所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數，學生推理得出：基因是DNA上的片段。 2.綠色熒光蛋白基因使小鼠發出熒光，生長激素基因，促使鯉魚的生長速度加快，說明基因有遺傳效應。 學生分析歸納得出：基因是有遺傳效應的DNA片段?；顒右鈭D說明：通過資料分析，引導學生進行邏輯推理，逐步理解基因與DNA的關系，并得出基因是有遺傳效應的DNA片段的結論。環節三：理解DNA儲存著遺傳信息教師活動3 提出問題： DNA為什么能夠儲存大量的遺傳信息？ 4種堿基的排列順序如何構成復雜多樣的遺傳信息呢？我們不妨將這個問題看成一個數學問題，進行推理。 設置探究情境。 情境1：如果17個堿基對組成一個基因，那么4種堿基對的排列可能形成多少種基因，這說明了什么？ 情境2：截止2011年10月，全球總人口達到70億，假設人類基因組中1號染色體的第1個基因是由17個堿基對組成的，那么，17個堿基對的所有排列順序是否都有機會出現？你與你的同桌相比，這個基因的堿基排列順序完全相同的可能性有多大？這說明了什么？ 根據上面的數據，思考如下問題： 如何理解DNA的多樣性和特異性？ 生物體多樣性和特異性的原因是什么？ 小結：遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序又構成了每個DNA分子的特異性，DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎，也是生物體多樣性和特異性的物質基礎。 學生活動3 分析情境中的資料，回答問題。 大約為172億種。說明：堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性。 無法都出現。說明堿基特定的排列順序，又構成了每個DNA分子的特異性。 回答問題： 堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序又構成了每個DNA分子的特異性。 DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎，也是生物體多樣性和特異性的原因。 學生分析歸納得出結論?；顒右鈭D說明： 通過探究情境，培養學生的探究能力與合作能力。同時，用數學方法推導出堿基排列順序的多種組合方式，進而得出DNA具有多樣性的結論。環節四：脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體之間的關系教師活動4 提出問題：脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體之間的關系？ 設計有關脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體的關系圖，根據提示總結它們之間的關系，畫出相應的概念圖。 問題： 它們的數量關系如何？ 分別用一句話歸納兩兩之間的關系。 小結：基因通常是有遺傳效應的DNA片段，染色體是DNA的主要載體，基因在染色體上呈線性排列。學生活動4 回憶思考所學知識，討論總結脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體之間的關系，并畫出概念圖 。 活動意圖說明：通過建構概念網絡，理解各個概念之間的關系，并學會畫概念圖。
7.板書設計
8.作業與拓展學習設計 1）完成【學探診】第3章第4節內容 2）利用課后時間，通過上網或看書等搜集資料，了解基因工程在實際生活中的應用。
9.特色學習資源分析、技術手段應用說明 通過運用情境材料，設置探究活動，鼓勵學生參與活動中，使學生有更大的自由空間學習，真正體現自主學習；培養學生的探究能力與合作能力。
10.教學反思與改進 “基因通常是有遺傳效應的DNA片段”這節內容，重點是引導學生分析資料，小組展開討論，再得出結論。同時，要對書本上的資料進行歸類，讓學生條理更清晰，有利于構建新知識，進而突破教學重難點。然而，由于高一學生的分析問題能力不高，因此總結歸納不夠完善，需要老師的點撥和啟發。在今后的教學中，一定會加強對學生分析資料和歸納總結能力的培養。只要加強鍛煉，肯定會有所提高。

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