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1、2022年高中生物 DNA的分子結(jié)構(gòu)教案 浙科版必修2 【教材版本】 人民教育出版社高中生物（必修二）第三章第二節(jié)：DNA的分子結(jié)構(gòu) 【設(shè)計理念】 1、提高科學(xué)素養(yǎng)：本節(jié)教學(xué)對教材順序適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將學(xué)生合作動手構(gòu)建物理模型的過程分步進(jìn)行，與教材中的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)過程的資料分析相結(jié)合，構(gòu)建模型中發(fā)現(xiàn)科學(xué)家們曾遇到的問題，通過新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和積極思考來加以解決，最終形成DNA雙螺旋模型。這樣通過模型構(gòu)建不僅促進(jìn)對DNA結(jié)構(gòu)知識的學(xué)習(xí)和深入理解；同時能夠?qū)W習(xí)到科學(xué)家善于捕獲分析信息和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì)及持之以恒的科研精神。 2、面向全體學(xué)生：通過將學(xué)生分成若干個小組，分組進(jìn)行模型建構(gòu)，在

2、這個過程中讓每一個學(xué)生都經(jīng)歷“模型建構(gòu)”的過程，然后通過小組間的交流、比較和歸納，水到渠成得出DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，同時體會科學(xué)發(fā)展史中蘊(yùn)含的科學(xué)方法和科學(xué)思想，達(dá)到在探究活動中獲得知識的教學(xué)目標(biāo)。 3、注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系：利用雙螺旋結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例使學(xué)生產(chǎn)生對DNA的親切感，消除神秘感，為學(xué)生深入學(xué)習(xí)本節(jié)知識降低心理門檻。 【教材分析】 1．知識結(jié)構(gòu)分析： 本節(jié)由DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建、DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)及制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型三部分內(nèi)容構(gòu)成。 2．知識發(fā)生發(fā)展過程分析： 本節(jié)內(nèi)容的編排順序是首先以資料形式介紹DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程，之后總結(jié)DNA

3、分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，最后制作模型加深對DNA 分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)識和理解。 3．知識學(xué)習(xí)意義分析： 本節(jié)中介紹的堿基互補(bǔ)配對原則是DNA結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制以及DNA控制蛋白質(zhì)合成過程中遵循的重要原則；DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)是學(xué)生學(xué)習(xí)和理解遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識；DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)保證了DNA具有多樣性、特異性、穩(wěn)定性的特征，它是學(xué)生理解生物的多樣性、特異性、物種穩(wěn)定性本質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 4．教學(xué)建議與學(xué)法指導(dǎo)說明： 4.1采用聯(lián)系生活提出課題—→模型建構(gòu)呈

4、現(xiàn)探究過程—→討論得出DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)—→歸納總結(jié)—→反饋運(yùn)用的教學(xué)思路 4.2引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程，總結(jié)科學(xué)研究方法。 4.3以DNA模型為依托，培養(yǎng)學(xué)生的空間想像能力和歸納總結(jié)能力 4.4依據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，推算DNA分子的堿基比例，學(xué)會用數(shù)學(xué)語言描述生命現(xiàn)象。 【學(xué)情分析】 1．原有認(rèn)知發(fā)展分析： 1.1高一學(xué)生具有一定的觀察能力，觀察的目的性、持久性、精確性和概括性都有明顯的發(fā)展； 1.1高一學(xué)生的分析推理能力正在進(jìn)一步發(fā)展，能夠通過現(xiàn)象分析事物的本質(zhì)。 2．原有知識結(jié)構(gòu)分析： 在高一學(xué)生的原有知識結(jié)構(gòu)中，有五部分內(nèi)容可以成為構(gòu)建新知識的認(rèn)知基礎(chǔ)

5、： 2.1必修一第二章第3節(jié)《遺傳信息的攜帶者》中核苷酸分子結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)DNA結(jié)構(gòu)的最基礎(chǔ)的知識 2.2必修一第三章第3節(jié)《細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心》中DNA的功能 2.3必修一第六章和必修二第二章細(xì)胞分裂中DNA復(fù)制現(xiàn)象 2.4必修二第三章第一節(jié)中DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程為進(jìn)一步探索DNA奠定的情感基礎(chǔ) 2.5報紙網(wǎng)絡(luò)等媒體中出現(xiàn)的DNA的介紹甚至是雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是學(xué)生深入學(xué)習(xí)DNA結(jié)構(gòu)的感性基礎(chǔ) 3．非認(rèn)知因素分析： 科學(xué)發(fā)展過程的資料充分調(diào)動學(xué)生主動探究的積極性，讓情感因素促進(jìn)學(xué)生知識的建構(gòu)。 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與技能 概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 2．過程與

6、方法 通過制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程，培養(yǎng)動手實(shí)踐能力。掌握構(gòu)建物理模型的方法。 3．情感、態(tài)度與價值觀 3.1體驗DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程，感悟科學(xué)研究中蘊(yùn)含的科學(xué)思想和態(tài)度 3.2體驗尊重事實(shí)，尊重客觀規(guī)律，善于反思，敢于質(zhì)疑，勇于實(shí)踐等方面的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1、教學(xué)重點(diǎn)： 1.1 DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 1.2 制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 2．教學(xué)難點(diǎn)： DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。 【教學(xué)環(huán)境】 ◆ 學(xué)習(xí)環(huán)境（多媒體教室）； ◆ DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，自制磷酸、脫氧核糖和四種含氮堿基模型材料 ◆ 多媒體課件；

7、【教學(xué)方法】 1．教師的啟發(fā)式引導(dǎo)與學(xué)生的動腦觀察、自主探索、合作交流相結(jié)合 2．學(xué)生自制模型教師評析與學(xué)生互評相結(jié)合 3. 課件和模型展示、板書、提問等常規(guī)教學(xué)手段相結(jié)合 【教學(xué)思路】 聯(lián)系生活提出課題—→模型建構(gòu)呈現(xiàn)探究過程—→討論得出DNA分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)—→歸納總結(jié)—→反饋運(yùn)用 【教學(xué)過程】 1． 提出課題 2． 教師活動1：通過課件—圖1至圖6展示各種物體圖片（其中有中關(guān)村的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的雕塑），提問：這些結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是什么？其中雕塑代表什么？生活中還有哪些構(gòu)造具有這樣的雙螺旋結(jié)構(gòu)？ 學(xué)生活動1：回答：雙螺旋結(jié)構(gòu)，是DNA分子。并進(jìn)一步列舉出平時可能在各種媒

8、體上看到的DNA的結(jié)構(gòu)模型，或者生活中酷似DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的物件（如路燈、螺旋樓梯等） 教師活動2：肯定學(xué)生對DNA分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，追問通過上一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，一句話概括你對DNA的知識？ 學(xué)生活動2：集體作答；DNA是主要的遺傳物質(zhì) 教師活動3：DNA是遺傳物質(zhì)，DNA分子必然攜帶著海量的遺傳信息，現(xiàn)在大家都來當(dāng)科學(xué)家，在了解了DNA分子的功能以后，大家想要進(jìn)一步了解什么？要解決這些問題首先要了解什么？ 學(xué)生活動3：DNA分子是如何攜帶遺傳信息的？DNA分子的遺傳功能是如何實(shí)現(xiàn)的？ 要回答這些問題，首先要弄清DNA分子的結(jié)構(gòu)。 設(shè)計意圖： （1）利用具體圖片能激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)

9、生產(chǎn)生對DNA的親切感，消除神秘感，原來在我們的身邊處處有生命之美；并以此為學(xué)生深入學(xué)習(xí)本節(jié)知識降低了心理門檻。 （2）溫故而知新：復(fù)習(xí)已掌握的有關(guān)DNA分子的知識，引入新的內(nèi)容。 （3）強(qiáng)化生物學(xué)的基本觀點(diǎn)，結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)。 2．構(gòu)建DNA分子的平面結(jié)構(gòu)模型 教師活動4：DNA分子的組成單位是什么？請用合適的材料展現(xiàn)出來（實(shí)物展臺展示學(xué)生的作品），注意三種分子的連接方式和四種堿基的表示方法，可以用四種不同比例的長方形也可以在長方形內(nèi)標(biāo)上堿基的代表字母。 學(xué)生活動4：（課前分組準(zhǔn)備了若干脫氧核糖分子、磷酸分子和堿基分子，包括4種堿基分子） 分組展示脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)， A ?

10、 圖7 教師活動5：我們知道DNA是脫氧核苷酸長鏈，請同學(xué)們試著把自己制作的四個脫氧核苷酸連成長鏈，請幾個同學(xué)說明脫氧核苷酸之間是如何連接的？四個核苷酸是怎樣排序的？ 學(xué)生活動5： 分組實(shí)物展臺展示，并用語言描述。 G C T A 圖8 教師活動6：點(diǎn)評脫氧核苷酸長鏈的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)相鄰的脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖形成新的化學(xué)鍵，形成磷酸和脫氧核糖交替連接的長鏈。 不同組的同學(xué)展示的脫氧核苷酸長鏈的堿基排列順序不同，請問堿基排列順序不同的DNA分子是同一個DNA分子嗎？組成DNA的堿基（脫氧核苷酸）排列順序的千變?nèi)f化有什么意義嗎？DNA分子要蘊(yùn)藏足夠

11、的遺傳信息，脫氧核苷酸數(shù)量有什么特點(diǎn)？ 學(xué)生活動6：堿基排列順序不同，DNA分子也不同，每個DNA分子具有其獨(dú)特的堿基排列順序，也就是說帶有獨(dú)特的遺傳信息。DNA分子含有的脫氧核苷酸數(shù)量應(yīng)該很多。 教師活動7：這樣可以蘊(yùn)藏大量遺傳信息。脫氧核苷酸單鏈?zhǔn)菬o法穩(wěn)定存在，那么由這樣的長鏈組成的DNA分子要具有怎樣的結(jié)構(gòu)才能穩(wěn)定存在并且遺傳給后代呢？近百年來科學(xué)家沒有找到能被人們公認(rèn)的答案，直到威爾金斯和富蘭克林提供了DNA的衍射圖譜（課件展示）和相關(guān)數(shù)據(jù)，沃森和克里克推斷出DNA是一個螺旋體。但是DNA究竟是幾條鏈組成的螺旋體呢？當(dāng)時有的知名科學(xué)家曾提出DNA的三鏈、四鏈模型，沃森和克里克也曾試

12、圖著做了三鏈結(jié)構(gòu)，但都被科學(xué)界否定了。后來聯(lián)想到生命現(xiàn)象中常常出現(xiàn)成對的結(jié)構(gòu)，如同源染色體等，沃森和克里克開始構(gòu)建DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)模型。請同學(xué)們分組構(gòu)建DNA雙鏈結(jié)構(gòu)。 學(xué)生活動7：分為三個環(huán)節(jié)。分組構(gòu)建，組內(nèi)討論；實(shí)物展示，代表解說；其他組同學(xué)提出異議 預(yù)測出現(xiàn)兩種情況；情況一： 圖9 異議：兩條鏈如何連接在一起？教師補(bǔ)充：化學(xué)家否定了這種可能性 情況二：兩條鏈之間的堿基通過化學(xué)鍵結(jié)合 ? 圖10 異議：堿基如何結(jié)合？任意結(jié)合？能穩(wěn)定存在嗎？ 教師活動8：1952年春天，奧

13、地利的著名生物化學(xué)家查哥夫訪問了劍橋大學(xué)，沃森和克里克從他那里得到了一個重要的信息：A的量等于T的量，G的量等于C的量。這給了沃森和克里克很大的啟示，同學(xué)們你們獲得了什么啟發(fā)嗎？請組內(nèi)討論，然后修正本組的模型?？梢越M間相互交流脫氧核苷酸。 學(xué)生活動8：得出下圖，其中堿基間有固定的配對方式：一條鏈中的A與另一條鏈中的T配對，G則與C連接 C G A T G C T A ? 圖11 教師活動9：先肯定學(xué)生的發(fā)現(xiàn)，然后小結(jié)：同學(xué)們通過讓堿基A T配對，堿基C G配對，成功地解釋了DNA分子的堿基數(shù)量關(guān)系。事實(shí)也正是如此，之后的研

14、究發(fā)現(xiàn)堿基間通過氫鍵連在一起，而且A與T有兩個氫鍵，G與C有三個氫鍵；通過這些氫鍵維持了DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；并且嘧啶T、C結(jié)構(gòu)比嘌呤A、G小，形成AT堿基對和GC堿基對具有相同的形狀和大小，這也使得DNA分子具有穩(wěn)定的直徑；并能解釋DNA分子的復(fù)制。DNA雙鏈堿基間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系稱為堿基互補(bǔ)配對原則。 學(xué)生活動9：邊觀察邊聽講邊理解 設(shè)計意圖：沿著構(gòu)建模型-----發(fā)現(xiàn)問題-----補(bǔ)充資料-----構(gòu)建模型-----到最終形成DNA結(jié)構(gòu)的平面模型的路線推進(jìn)，分步實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建。這個過程不僅促進(jìn)對DNA結(jié)構(gòu)知識的學(xué)習(xí)和深入理解；同時能夠?qū)W習(xí)到科學(xué)家善于捕獲分析信息和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì)及持

15、之以恒的科研精神。在探究中學(xué)生也能準(zhǔn)確地分析出現(xiàn)的問題并積極地涉及解決問題的辦法，并且有許多同學(xué)的想法與科學(xué)家的想法不謀而合，這樣縮短了科學(xué)研究與高中生之間的距離，借此激勵學(xué)生勇敢的走上科學(xué)研究之路。 3．總結(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 教師活動10：展示DNA雙螺旋立體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型，要求學(xué)生與自己制作的平面模型相比較，回答課本49頁的思考與討論1 學(xué)生活動10：獨(dú)立思考后作答，其他同學(xué)補(bǔ)充 （1）DNA是由兩條鏈組成的，具有穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 （2）DNA分子的基本骨架是由磷酸和脫氧核糖交替排列而成，排列在DNA分子的外側(cè)。 （3）DNA內(nèi)部是以堿基互補(bǔ)配對原則形成的堿基對。 教師活

16、動11：這三點(diǎn)就是DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，結(jié)合課本49頁內(nèi)容和雙螺旋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)一步完善DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 學(xué)生活動11：組內(nèi)討論后回答， （1）DNA兩條鏈反向平行。 （2）堿基對之間是通過氫鍵連接的。 設(shè)計意圖： （1）訓(xùn)練學(xué)生歸納，總結(jié)的能力。 （2）突出重點(diǎn)，即DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 4．應(yīng)用鞏固，設(shè)疑鋪墊 教師活動12：出示練習(xí)，指導(dǎo)討論。 圖12 練習(xí)1： 說出圖12中1-10代表的結(jié)構(gòu)名稱。

17、 練習(xí)2：根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，試推導(dǎo)出DNA分子的堿基之間數(shù)量關(guān)系。 學(xué)生活動12：回憶思考后獨(dú)立作答練習(xí)1，其他學(xué)生補(bǔ)充。 分組討論練習(xí)2，交流后得出各種數(shù)量關(guān)系表達(dá)式。 設(shè)計意圖：鞏固DNA分子結(jié)構(gòu)并應(yīng)用堿基互補(bǔ)配對原則。 教師活動13： l 通過本節(jié)課，你發(fā)現(xiàn)了什么？ l 在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，你還有什么不明白的？ l 本節(jié)課后，你還想繼續(xù)探究什么？ 學(xué)生活動13：交流學(xué)習(xí)收獲、反思自己存在的問題。 設(shè)計意圖： （1）通過學(xué)生的交流反饋，評估“教學(xué)目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)程度。 （2）通過學(xué)生談“不明白”的地方，了解學(xué)生理解的深度。 （3）通過談“還想繼續(xù)探究什么”來引出下節(jié)內(nèi)容，如DNA如何進(jìn)行復(fù)制等。