資源簡介

課程名稱 人教版高一生物必修二第3章第2節DNA的結構教學設計
課時 第1課時
1.教材內容分析 本節內容為人教版（2019版）生物學必修二《遺傳與進化》第 3 章“基因的本質”的第 2 節“DNA的結構”。從知識結構上來看，學生已經學習了DNA是生物的主要遺傳物質，結構與功能相適應，進一步通過對DNA雙螺旋結構的學習，有助于深化學生對DNA作為遺傳物質的認識，同時也為后續進一步學習DNA的復制，表達，變異奠定了結構基礎。因此說，本節課起到了承上啟下的作用，是高中生物重要內容之一。 教材首先介紹了科學家探索建構DNA雙螺旋結構模型的歷程，讓學生們沿著科學家的探究思路，學習體會科學家們對信息的把握和分析，從中感受科學研究的嚴謹與魅力，進而發展培養學生構建模型的科學思維以及嚴謹的科研精神。學習完DNA雙螺旋結構的主要特點后，教材還設置了探究實踐活動-制作DNA雙螺旋結構的模型，化抽象的理論知識為具體可觀的模型，通過實際動手操作，加深學生對DNA雙螺旋結構的理解。
2.學習者特征分析 通過必修一《分子與細胞》的學習，學生已經對DNA有了一定的感性認識，知道DNA是生物的主要遺傳物質，也了解DNA的基本組成，知道氫鍵，堿基等內容，這為本節課的學習奠定了認知基礎。經過高一第一學期的學習，目前學生的思維水平，學習能力都有一定的發展，具備了較強的識圖分析，信息提取，總結歸納等能力，而且還有相關的一些物理化學知識儲備，有利于推動本節課對DNA結構模型的建立。
3.教學目標 1.通過大量科學事實，了解科學家構建DNA結構的歷程，體驗建構模型在科學研究中的作用，認同合作交流，學科融合在科學發展中的作用。（科學思維，科學探究，社會責任） 2.理解DNA雙螺旋結構的特點，認識生命的物質性與信息性，深化結構與功能觀。（生命觀念，科學思維） 3.制作DNA雙螺旋結構。（科學思維）
4.教學重、難點 1.理解DNA雙螺旋結構的特點 2.制作DNA雙螺旋結構的模型
5.教學方法與學法指導 綜合運用了講授法，討論分析，類比推理，對比歸納，模型建構等方法。 本節課開門見山，直接展示DNA雙螺旋結構的模型，吸引學生，引出本節課的課堂目標-構建DNA的空間結構模型。重走科學家的研究探索之路，通過大量的科學事實的引導，輔之圖片，視頻，教具的演示，化抽象的分子結構為具象，給學生更加具體直觀的視覺效果，幫助學生逐步搭建出DNA的結構模型，最終讓學生實際動手操作構建出立體模型，以學生為主體歸納總結DNA分子結構的特點，進一步加深他們對DNA雙螺旋結構的認識。
6.教學資源：PPT，圖片，視頻，科學事實，DNA雙螺旋結構模型，脫氧核苷酸的教具
7.教學環節： 教師活動學生活動媒體&信息技術應用環節一：課程導入教師活動1 展示資料1：1953年《自然》發表沃森，克里克的文章-脫氧核糖核酸的一個結構，引出DNA的結構。 展示DNA雙螺旋結構模型，點明本節課的目標---構建DNA的結構模型。學生活動1 認真聽講，明確本節課的學習目標 媒體&信息技術應用1 PPT，圖片，模型活動意圖說明：開門見山，直接介紹DNA分子結構的發現，闡述該發現的重要意義。通過模型展示引出本節課的任務---構建DNA的結構模型，使得學生在一開始對DNA結構就有簡單的認知，也清晰了本節課的目標，有利于推動課程的進行。環節二：活動1-構建脫氧核苷酸鏈教師活動2 展示資料1：20世紀初科學家們已經認識到DNA是以核苷酸為單位連接形成的長鏈。 復習DNA基本知識。 學生活動2 1.回顧舊知，理解大分子物質是通過基本單位結合形成的。。 2.完成學案活動1：構建DNA的基本單位-4種脫氧核苷酸結構簡圖。 3.將脫氧核苷酸連接形成一條脫氧核苷酸鏈。媒體&信息技術應用2 PPT，教具，圖片，學案活動意圖說明:DNA結構的構建必然要建立在其基本組成單位之上，所以先回顧對DNA的基本認識，調動學生的舊知，使他們迅速進入到學習情境中。環節三：探究DNA分子是由幾條鏈構成的教師活動3 設疑：構建得到的這條脫氧核苷酸鏈就是我們最終的DNA分子嗎？ 展示資料2：二戰后，科學研究逐步確定了DNA分子的直徑恒定，約為2nm。威爾金斯發現DNA分子的直徑比一條單獨的脫氧核苷酸鏈的直徑要大。沃森和克里克嘗試構建了許多種DNA的三螺旋模型，但是模型中含水量的理論值與實際值不符合。 1.從資料中可以得出什么結論？ 2.為什么會認為是螺旋結構？ 補充研究分子結構的方式-X射線衍射技術（視頻） 展示資料3：富蘭克林進一步通過測定雙股和三股螺旋的含水量，發現雙股螺旋構成的DNA含水量與實際DNA的含水量接近。 1.從資料中可以得出什么結論？學生活動3 閱讀資料，思考分析，獲取信息點，得出結論：DNA是雙螺旋結構。媒體&信息技術應用3 PPT，視頻活動意圖說明:通過兩則科學事實，引導學生思考得出DNA是雙螺旋的結構，發展學生分析材料，獲取信息的科學思維。其中對于X射線衍射技術，相對晦澀難以理解，借助視頻直觀給學生展示螺旋的原理，便于學生理解。環節四：探究DNA雙鏈的連接方式教師活動4 設疑：兩條脫氧核苷酸鏈如何進行連接呢？ 引導學生做出假說，然后展示資料4：1951年，富蘭克林發現DNA容易吸收水分。而且已知堿基是疏水基團，脫氧核糖和磷酸基團是親水的。 設疑：對DNA中各結構的分布提出合理的推測。 提示：類比兩親性物質磷脂分子形成細胞膜，思考脫氧核糖核苷酸該如何形成DNA。 展示資料5：富蘭克林和威爾金斯給DNA拍了多張Ｘ射線衍射圖譜，他們發現DNA翻轉180°后的圖譜與未翻轉的一模一樣。 1.從材料中可以得出什么結論？ 結合教具演示說明反向平行的特點。學生活動4 1.思考兩條脫氧核苷酸鏈的連接方式，嘗試提出假說。 2.類比磷脂分子的排列特點，推理出脫氧核糖，磷酸基團和含氮堿基在DNA中的排列位置。 3.積極思考DNA雙鏈的排列方式。媒體&信息技 PPT，教具，圖片活動意圖說明:通過提出假說，發展學生科學思維和科學探究能力。引導學生類比磷脂分子的學習，促進其更好理解DNA中各結構成分的排列位置。DNA分子的兩條鏈反向平行，對于空間想象能力不強的學生來說理解可能比較困難，這一部分借助教具進行演示，既有利于學生形成雙鏈反向平行的認知，也有利于豐富課堂的資料形式。環節五：探究DNA分子中堿基是如何進行配對的教師活動5 設疑：兩條脫氧核苷酸鏈內側的堿基該如何配對連接？ 展示資料6：1948年，古倫德提出堿基間以氫鍵相連。（補充解釋氫鍵） 引導學生觀察4種堿基的分子結構，可以得出什么結論？ 展示資料7：1950年，查哥夫應用紫外分光光度法結合紙層析等技術對不同生物細胞中的DNA做4種堿基的定量分析，結果見下圖。 1.分析圖表中的數據，你認為生物體內4種含氮堿基具有什么樣的關系？ 2.這提示我們堿基配對連接的正確選擇應該是什么？ 3.堿基配對后氫鍵的關系是？學生活動5 1.通過對4種含氮堿基化學結構式的分析，認同嘌呤堿基與嘧啶堿基形成配對。 2.分析查哥夫的實驗數據，獲得查哥夫定律：生物體內DNA中，A=T，C=G。 媒體&信息技術應用5 PPT，圖片活動意圖說明:學生通過閱讀材料獲取信息，引導學生推理出查哥夫定律，發展學生科學思維能力。 環節六：活動2-構建DNA結構的平面模型教師活動6 根據已有的信息，補充完整活動1中構建的脫氧核苷酸鏈的互補鏈，并將兩條脫氧核苷酸鏈連接形成DNA片段，完成學案活動2。 展示資料8：1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人共同獲得了諾貝爾生理學和醫學獎。（補充富蘭克林的遺憾）學生活動6 基于已有的DNA結構的特點，完成學案活動2，構建出DNA分子的平面結構。 媒體&信息技術應用6 PPT，圖片，學案活動意圖說明: 使學生感受到科學發展的不易，是由許多科學家共同努力的結果，認同科學發展是合作交流，多學科交叉碰撞的結晶。環節七：活動3-構建DNA空間結構的模型教師活動7 根據前面整個科學史中梳理出來的DNA的結構特點，分小組進行DNA空間結構模型的構建。 以學生為主體進行DNA雙螺旋結構的展示與特點總結。 學生活動7 1.基于生物學事實，小組合作，運用模型建構的方法搭建DNA的雙螺旋結構。 2.思考總結DNA分子結構的主要特點。媒體&信息技術應用6 模型活動意圖說明:培養學生的實際動手能力，深化對DNA結構的認識。環節八：小結與思考教師活動8 板書總結本節課。 布置課后思考作業。 學生活動8 梳理總結，建立對DNA結構認知的知識體系，課后認真思考鞏固所學。媒體&信息技術應用6 PPT，板書活動意圖說明: 知識遷移，引導學生利用所學知識解決實際問題，落實社會責任。
8.板書設計
9.作業與拓展學習設計： 課后思考作業： 1.DNA只含有4種脫氧核苷酸，為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？ 2.從DNA結構的角度解釋親子鑒定，DNA指紋技術的應用？ 3.遺傳物質應該具備精確復制的特點，從DNA結構思考復制的方式？
10.教學特色與教學反思： 在本節課中，通過提供模型，加以科學事實，引導學生分析材料，做出合理的推斷，沿著教師創設的一連串問題進行積極的思考和探究，實現從“基本單位-單鏈-雙鏈-平面結構-空間結構”的模型構建過程，課堂以學生為主體，充分發揮學生的探究精神與培養他們的動手能力，體現出新課程的“自主，合作，探究”的理念，極大地調動了學生的學習主動性。而且課堂通過運用圖片，視頻，教具，模型等多種方式來授課，豐富課堂內容，化抽象的理論知識為具象的模型，有利于促進學生對知識點的掌握和理解。

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