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

4/4教学设计课题DNA的结构课型新授课□章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□1.教学内容分析本节内容蕴含丰富的科学史资料，主要讲了DNA分子的结构及其发现过程。教材根据科学家们的研究过程和研究结果不断总结DNA分子的结构特点。该部分内容起着承前启后的作用，首先它是在学生学习DNA是主要的遗传物质这一内容的基础上进行的，通过学习可以加深学生对遗传物质的认识，使学生从结构和功能两个方面更加理解为什么DNA是主要的遗传物质；其次为学习DNA的复制、基因的表达、生物的变异和进化等内容进行了必要的知识铺垫。所以说该节内容是高中生物学教学的重要内容之一。2.学习者分析学生在初中阶段已经学习过生物的遗传和变异等相关内容，同时必修一也学习了DNA的分布、构成元素、基本单位等相关知识，为本节课的学习奠定了知识基础。但学生对DNA结构的构建原理、构建历史、空间结构并不是很清楚，因此在教学过程中，注重激发学生学习兴趣，引导学生全面了解和掌握DNA的结构特点和功能。3.学习目标确定1.解析DNA的双螺旋结构，概述DNA结构的主要特点，理解DNA的碱基互补配对原则。2.制作DNA双螺旋结构模型。3.通过讨论DNA双螺旋结构模型的构建过程，培养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。4.学习重点难点重点在于DNA的双螺旋结构特点，包括脱氧核苷酸的组成、碱基互补配对原则、反向平行的两条链等。难点是理解DNA结构模型的构建过程，以及从平面结构到立体空间结构的想象与分析，需结合数学、化学知识，突破思维障碍。5.学习评价设计课堂评价班级姓名项目评价指标赋分学生自评教师评价课堂表现听课状态0-4能否积极发言0-4能否清楚、规范表述0-4能否与小组成员积极合作交流、建模，完善示意图0-4课堂反馈是否掌握基础知识(随堂练习)0-4是否能运用知识分析和解决实际问题（课后实践作业）0-46.学习活动设计教师活动学生活动环节一：问题导入通过多媒体课件播放图片及视频资料：“问题探讨”中的DNA雕塑；沃森和克里克1953年发表在《自然》杂志上的论文《核酸的分子结构一一脱氧核糖核酸的一个结构模型》：1962年沃森、克里克和威尔金斯荣获诺贝尔生理学或医学奖的合影，由此引入对DNA结构的探讨。创设问题情境：若时光倒流到1951年，根据当时已有的研究成果，我们能否逐步摸索出DNA的结构？DNA的结构是怎样的？学生活动1根据课件内容，结合问题情境，思考、想象、回答。活动意图：通过讲述科学史上的经典故事，引出本节课的主题，迅速拉近学生与科学之间的距离，激发学生的求知欲。环节二：梳理DNA结构的探索过程1.1953年年初，威尔金斯向沃森出示了一张由富兰克林拍摄的绝妙的DNA衍射照片，沃森和克里克主要以该照片的有关数据为基础，推算出DNA呈螺旋结构。2.根据所掌握的材料，沃森和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，但都被否定了。例如，在三螺旋结构模型中，他们设想由金属离子的结合力来保持多链分子内部的稳定，但这个模型很快就受到了其他科学家的质疑，因这个模型中DNA含水量的理论值与实际测定值不符3.查哥夫的重要信息使沃森和克里克重获灵感，推算出正确的DNA双螺旋结构。与DNA衍射照片比较后，沃森看后不禁叹道：“DNA链只能是双链才会显示出这样漂亮而清晰的图！”引导学生得出结论：DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋而成的双螺旋结构根据引入及提供的科学史资料，梳理DNA结构的探索过程，了解关键环节，认同DNA是由两条脱氧核苷酸链盘旋而成的双螺旋结构。活动意图：培养学生根据资料归纳总结的能力。环节三：了解脱氧核苷酸单链的形态和结构提出问题，学生思考和探究。DNA的组成成分有哪些？4种脱氧核苷酸是怎样连接成DNA单链的？利用多媒体课件展示脱氧核苷酸的结构式，通过对结构式的分析，引导学生说出脱氧核苷酸之间的连接方式。学生动手操作，进行探究。教师提供DNA双螺旋结构模型的材料，让学生组装由约10个脱氧核苷酸连接而成的单链。回答问题。L.DNA包含磷酸、脱氧核糖和碱基，碱基有A、T、G、C4种。2.每个脱氧核苷酸通过其脱氧核糖的第3位碳原子与相邻脱氧核苷酸的磷酸基团相连接，由此，许多个脱氧核苷酸连接而成长链。动手组装由约10个脱氧核苷酸连接而成的单链活动意图：解析DNA的双螺旋结构，了解脱氧核苷酸单链的形态和结构，逐步揭示DNA的结构。环节四：了解DNA的两条单链之间是通过什么方式连接的提出问题，启发学生思考和探究。1.引导学生先提出假说。假说一：DNA的两条单链由位于内侧的碱基连接而成。假说二：DNA的两条单链由脱氧核糖一磷酸的基本骨架连接而成。2.给学生如下提示：①在磷脂双分子层结构中，亲水的头和疏水的尾是怎样分布的？（亲水的头位于磷脂双分子层的外侧，疏水的尾位于内侧。）②脱氧核糖和磷酸具有亲水性，而碱基具有疏水性。细胞中的DNA处于液体环境中，据此推导哪一种假说更合理呢？3.位于DNA内侧的喊基是怎样连接的？学生先提出假说，然后教师提供资料，让学生进行探究。资料：①嘌呤和嘧啶的分子结构图，指出嘌呤是双环化合物，所占空间大；嘧啶是单环化合物，所占空间小；而DNA螺旋的直径是恒定的，约为2nm。②数学家格里菲思通过计算碱基间的吸引力发现，A吸引T，G吸引C。③查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析（可给出分析结果的数据）学生思考分析，层层深人，得出正确结论：DNA的两条单链由内侧的碱基连接而成，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。关于碱基的连接方式，学生可能提出各种假说，如无规则连接；相同的碱基连接；不同的嘌呤连接、不同的嘧啶连接；嘌呤与嘧啶连接；等等。学生分析资料，最后得出结论：碱基配对具有一定的规律，碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。活动意图：学会提出假说，并设计实验方案验证假说，得出正确的结论。环节五：探究DNA两条单链的方向性——小组合作提供资料：从x射线衍射图谱看，DNA两条单链的中轴在两个方向上呈中心对称，所以两条链必须是反向平行的。提出问题如下：分析教材“图3-8DNA的结构模式图”，识别脱氧核糖的各碳原子位。DNA的两条单链的方向是怎样的？同时，学生开展模拟DNA两条单链的排列方式的活动，得出正确的结论。模拟活动只提供大概要求，具体模拟方法由学生分组讨论完成。例如，可以将每个学生视作一个脱氣核苷酸，小组内不同成员相互连接形成DNA的平面结构。小组活动后，教师选择2个小组的活动进行展示，全班总结、交流。学生分析、讨论。1.识别脱氧核糖的各碳原子位及连接方式。2.学生分组进行模拟探究。3.总结、交流：DNA的两条单链是反向平行的，一条是从5'端到3’端的，另一条则是从3'端到5‘端的。环节六：拓展探究，加深理解1.教师引导学生观察DNA结构模型，思考如下问题。（1）DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？（2）什么每个DNA结构模型都与众不同？不同生物的DNA是否也不同？关于DNA的特异性，可安排学生课后阅读“科学•技术•社会”，了解DNA指纹技术。（3）DNA是如何保持结构稳定的？学生思考回答。（1）DNA的碱基排列顺序是千变万化的，因此能够储存大量的遺传信息，这体现了DNA的多样性。学生活动（2）每个DNA结构模型的碱基排列顺序都是特定的。不同生物DNA的碱基排列顺序也不同，这体现了DNA的特异性。（3）碱基对之间的氢键维系DNA的双链结构，保持结构的稳定。活动意图：观察已有的DNA结构模型，对DNA结构特点的认识更加直观具体7.板书设计8.作业与拓展学习设计基础题1.（2025·广东选择考）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①② B.②③C.③④ D.①④2.（2025·河北唐山检测）某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是（）A.③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化B.①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量C.片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同D.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个DNA中碱