3.2 DNA 的结构教学设计（表格式）

《DNA的结构》教学设计
设计理念
发展核心素养
普通高中生物学课程以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，充分发挥学科育人价值。本课时设计着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，立足于坚实的生物学科内容基础，发展学生核心素养，运用生物学知识解决实际问题，形成严谨求实、勇于质疑、理性包容的心理倾向。
注重实践过程
普通高中生物学课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生的学习过程是主动参与的过程，选择恰当的真实情境，设计学习任务，让学生积极参与动手和动脑的活动。通过实验、探究类学习活动，使学生加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，激发探究生命奥秘的兴趣，进而能用科学的观点、知识、思路和方法探讨或解决现实生活中的某些问题。
课程标准的要求
根据《普通高中生物课程标准（2017年版2020年修订）》，本节课要求：概述DNA分子结构的主要特点。
三、教材分析
本节课选自人教版生物必修2第3章第2节的内容，本节内容在教材中起着承前启后的作用，是高中生物课程重要内容之一。一方面，本节内容是前一节课的深化和拓展，学生能从分子水平上进一步认识基因的本质;另一方面，本节课又为后面DNA的复制、基因的表达、生物的变异等内容的学习进行必要的知识铺垫。
本节包括“DNA双螺旋结构模型的构建”“DNA的结构”和“制作DNA双螺旋结构模型”三部分内容。在“DNA双螺旋结构模型的构建”部分，教材通过讲故事的形式，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，还原了几位科学家构建DNA双螺旋结构模型的过程。
四、学情分析
教师不仅要对教材进行分析，还要对学生的情况有清晰明了的掌握，这样才能做到因材施教，有的放矢。
（一）知识储备
在学习本节之前，学生已经掌握核酸的元素组成，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，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。而且高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，所以教师在学生探究的过程中要进行适当的启发引导。
（二）学科交叉
由于DNA结构涉及到一些化学知识，比如碱基的结构和互补配对等，因此在教学中需要简单介绍相关的化学知识，帮助学生建立起与之前学习内容的联系，更好地理解DNA结构的形成和功能。同时，可以通过实验或模型的方式展示DNA的双螺旋结构，让学生通过观察和实践加深对DNA结构的理解。
（三）总体能力
学生已经具备一定的生物学基础知识，通过合理的教学设计，可以帮助他们更好地理解和掌握DNA的结构，为后续学习相关生物学知识打下坚实的基础。
教学目标及核心素养
（一）教学目标
生命观念：概述DNA分子的结构的主要特点。
科学思维：在建构DNA双螺旋结构模型的过程中，提供分析问题的能力。
科学探究：学习制作DNA双螺旋结构模型，通过动手制作模型，培养观察能力、动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。
社会责任：了解科学家构建模型的研究历程,领悟模型构建在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。
（二）核心素养
1、领悟模型建构在研究中的应用，体会持之以恒的科学精神。
2、通过动手制作模型，培养观察能力，动手能力及空间想象能力等，形成结构与功能观。
六、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
1、DNA分子双螺旋结构模型的构建过程
七、教学方法
实验法、讨论法、情景教学、讲授法、合作学习
八、教学环节
教学过程 设计理念
教学内容 教师活动 学生活动
新课 导入 【展示视频】 展示志愿军烈士遗骸鉴定工作，涉及DNA的鉴定，顺理成章引出本节课题 同时，教师简单介绍视频内容，树立爱国主义情怀。 【语言过渡】 DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。请大家阅读教材。 结合问题情境，观看视频，树立对志愿军烈士的敬仰缅怀之情。 学生带着浓厚的兴趣阅读教材，在教材中发现问题。 课程思政 帮助学生梳理正确的爱国主义情怀，同时引入新课
DNA的主要构建者 DNA既然能够储存如此大量的遗传信息，根据我们本课程之前讨论过的“生物大分子的结构决定其功能”，那么细胞中的DNA究竟以什么样的结构存在？让我们穿越时空，回到上个世纪上半叶，以一个旁观者的身份去经历一次美妙的DNA结构发现之旅。 【创设情境】 如无意外，你一定会认识当时参与DNA 结构探索的很多科学家，可能就包括剑桥大学著名的生物学家沃森和物理学家克里克。 【回归教材】 学生充满好奇心阅读教材，了解DNA结构的主要构建者沃森克里克生平事迹。 激发学生兴趣 让学生自主回归教材，培养学生阅读分析教材的能力 以学生为主体 科学史的引入，引发学生的共情，让学生以“穿越时空”的方式回到上世纪上半叶来了解科学探究过程，每一项科学探究都是曲折上升的，使学生理解科学的探究过程，同时激发学生的学习兴趣
DNA 双螺旋结构模型的构建 DNA 的基本组成单位 【引导】 1951年，当时科学界已认识到：ＤＮＡ是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ4种碱基 【提问】 这4种脱氧核苷酸是如何构成DNA的 【讲解】 1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合 DNA的螺旋结构的发现 【延申】 那么DNA的天然结构是不是就是一条单链呢？上个世纪三四十年代有很多实验证据，如细胞中的DNA组成存在A=T,G=C的定量关系，表明细胞中DNA的天然结构不可能是单链，为了解释上述实验现象，有科学家尝试借助物理手段直接观测细胞中DNA的天然结构 【播放视频】【讲解】 学生有疑问，教师帮助解答，播放模拟实验视频，帮助学生更加直观的理解DNA的衍射图。 【引导、提问】 教师接着引导学生，分别提问三位学生，分别是优等生，中等生，后进生，观察弹簧的衍射和DNA的衍射图谱有什么区别？ 根据引入及提供的科学史资料， 1951年，剑桥大学的科学家通过数据分析得知，相邻脱氧核苷酸之间的聚合方式——脱水缩合 【探究讨论】 学生观察衍射图谱，并且发出疑问，为什么DNA的衍射图谱是大致“X”的形状呢？ 【发现问题】 学生立马理解，DNA是类似弹簧状的螺旋形状。 【问题思考、探究】 三位同学都发现类似的问题，那就是DNA的衍射图谱上边缘和中心存在着明显的暗淡变化。 合作学习 学生互相交流讨论，得出结论。 直观教学 利用视频帮助学生理解在生活中什么立体图形的衍射图是X形状 面向全体学生 合理运用提问技能，分别提问三个层次上的学生。 锻炼学生的发现问题的能力
DNA双螺旋结构的确立 【展示】【引导】 教师进展示资料，由于在克里克具有物理学基础，他当时敏锐的发现，大胆的创新，提出在空间结构中，不一定只存在一条螺旋结构，可能还存在另外一条螺旋结构，两条螺旋结构的互相遮掩，导致了明显的暗淡变化 【阅读教材】 学生立马阅读教材，并且发现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。 创新精神 引导学生，学习沃森，克里克科学探究的创新精神，在工作学习过程要敢于提出问题，大胆假设。
DNA双链的排列方向 【展示资料】 富兰克林和威尔金斯发现DNA翻转180°后的图谱与未翻转的一模一样。 【活动】 引导学生讨论思考，并在讲台上用现有的工具演示，那两只笔。首先两支笔笔尖同时朝上旋转180°；两支笔笔尖一上一下旋转180°。 【引导】学生发现其中的问题 并且课堂氛围良好，学生自己回答自己的疑问，做到正真的学习。 【阅读教材】 学生立马阅读教材，并且发现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 学生互相交流讨论 【课堂实验】 学生跟着老师一起动手做实验，加深对于知识的构建和理解 促进学生全面发展 课堂教学不仅仅是学生对于知识的学习，更是学生动手能力等一系列科学思维能力的培养和发展 探究学习 学生通过课堂上的视频模拟加上简单的模拟实验加深对知识的记忆
DNA双链模型的构建 【图片展示】 课件展示当时沃森和克里克对于双链之间是如何排列的三种猜想。 【展示资料】 DNA位于液体环境中，磷酸与脱氧核糖亲水，碱基疏水 【记忆】 当我们知道DNA的天然结构是双螺旋之后，请大家回忆一下我们刚刚讨论过的一个实验现象——细胞中的DNA组成存在A=T,G=C的定量关系，我们来试分析DNA的双螺旋模型能否完美的解释以上实验现象？ 【提问】 两条链中的碱基排列在内侧，是相同的碱基两两相连吗？如果不是，请推测位于DNA内部的碱基如何配对 并作出假说。 【讲解】 不是相同的碱基两两相连，应是嘌呤与嘧啶相连。 假说一: A与T配对，G与C配对; 假说二: A与C配对，G与T配对。 邀请同学手持两条DNA单链，根据给出的资料和假说分析，两条链到底如何排列。其他同学交流合作学习 学生发现两条链只能是碱基和碱基之间链接。并且掌握碱基互补配对原则。 学生至此走完了当年的DNA发现之旅，同时也掌握了DNA基本结构的相关知识 探究合作学习 层层深入分析资料，思考脱氧核苷酸之间的连接方式，归纳总结DNA的结构特点。
情感升华 【归纳总结】 看来，DNA双螺旋结构的假说是可以完美解释碱基互补配对原则的 【情感升华】 DNA双螺旋稳定，各个集团组分各司其职，共同撑起了DNA的双螺旋结构，这是DNA的天然结构，也是细胞中DNA 的稳定结构。人们受到DNA双螺旋结构的启发，设计建造出来一系列具有既稳定又有独特美的建筑。 【课程思政】 这或许可以启示各位同学，面向未来，努力拼搏，去勇敢追求自己的梦想，积硅步，以致千里，汇小溪，以成江海，未来一定能实现中华民族伟大复兴的中国梦 沃森和克里克默契配合，揭示了DNA的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你哪些启示 学生倾听并认同，升华情感。 【课程思政】 利用DNA脱氧核糖，含氮碱基，磷酸等组分之间的紧密配合形成DNA的稳定结构，类比实现中华民族伟大复兴的中国梦离不开我们每一个人的努力奋斗。 情感升华 团队协作 家国情怀
课堂小结 【展示】本节课的知识点 【讲解】用精巧的语言概括本节课的主要内容 【课堂练习】导学稿上的随堂练习和书本的课后练习。 整理笔记 思考，回答问题 帮助学生巩固、归纳知识，形成知识网络。 讲练结合，及时巩固
课后作业 基础知识检测（课堂完成） 1.导学方案基础测评 核心素养落实（课后完成） 2.动手构建DNA双螺旋结构模型 结合本节课的内容，利用身边简易的材料，构建DNA分子的模型
板书设计
第2节DNA的结构
构建者：沃森和克里克
组成单位：脱氧核苷酸
基本结构
1、反向平行
2、双螺旋结构
碱基互补配对原则
A与T配对、G与C配对
制作DNA双螺旋结构模型
十、教学反思
1、本节课在完善教学的基础上认真了落实对学生生物学核心素养的培养，培养了学生结构与功能相适应的生命观念，养成了严谨的科学思维，强化了科学探究能力，并且运用生物学知识解决实际问题，形成严谨求实、勇于质疑、理性包容、爱国敬业的心理倾向，最后形成了一定的社会责任。
2、学生在学习到DNA的结构基础知识上，还积极参与动手和动脑的活动，通过情景带入、探究类学习活动，使学生加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，运用本节课生物学知识了解DNA与身份鉴定的关系，学以致用，与社会生活相联系，激发探究生命奥秘的兴趣，进而能用科学的观点、知识、思路和方法探讨或解决现实生活中的某些问题。