資源簡介

人教版高中生物必修2第三章《3.2.DNA分子的結構》教學設計
課題 DNA分子的結構
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.課程標準 概念3 遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳 3.1 親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上 3.1.2 概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結構，堿基的排列順序編碼了遺傳信息
2.教學內容 DNA分子結構是高中生物學必修2《遺傳與進化》第3章第2節的內容。教材中介紹了堿基互補配對原則，這是DNA進行復制、轉錄、翻譯過程中必須遵循的原則；DNA分子的雙螺旋結構是學習和理解遺傳學的必備知識，保證了DNA具有特異性、多樣性和穩定性。從課程結構上看，本課內容起著承上啟下的作用，在整個高中生物學中的分子生物學部分非常重要。
3.學情分析 學生已具備知識：學生在學習了必修1《分子與細胞》第2章“組成細胞的分子”后，已知核酸的類型及DNA的作用，結合本章第1節“DNA是主要的遺傳物質”的學習，學生已理解了DNA作為遺傳物質的證據，這些知識是構建DNA結構模型的基礎。設計思路：學生根據學習目標，能提出問題。在教師的引導下，學生對DNA的組成和空間結構充滿好奇，并希望能自己動手制作相關模型。本課新知：知識內容是DNA分子的結構和特點，重難點是構建DNA分子結構模型，難點突破策略是引導學生根據資料完成分配的個性化任務，合作學習構建DNA分子雙螺旋結構模型。
4.學習目標 (1) 通過對資料和教材的閱讀，獲取相關信息，能夠闡述DNA分子的平面結構，掌握運用證據證明結論的科學思維方法。 (2) 通過小組的分工合作，能夠利用模型材料，逐步從脫氧核苷酸構建起DNA分子的平面結構，并認識到建立物理模型是表征DNA分子結構的重要方法。
5.評價任務 在學習“DNA雙螺旋結構模型的構建”后，能夠運用模型與建模的科學思維演示DNA分子由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結構。在學習“DNA分子的結構”后，嘗試制作DNA雙螺旋結構模型，能運用創造性思維，闡述DNA分子堿基序列的排序編碼了遺傳信息，總結DNA分子的結構特點。
6.學習活動（任務） 課前自學學生活動任務1 通過閱讀教材，描述DNA雙螺旋結構模型的構建 DNA雙螺旋結構模型的提出是多個科學家不懈努力的結果，閱讀教材內容，完成下面的內容并思考。
1．構建者：美國生物學家 和英國物理學家 。 2．構建過程 提示：1.沃森 克里克 2.DNA的X射線衍射　A、G、C、T　螺旋　堿基　磷酸—脫氧核糖骨架　堿基　A=T　G=C　A與T　G與C 任務2 閱讀教材內容，結合制作模型體驗DNA分子雙螺旋結構，并探討下列問題。 1．DNA的結構層次 基本組成元素：C、H、O、N、P 　↓ 基本組成物質：磷酸、 、含氮堿基 　↓ 基本組成單位： (4種) 　↓ DNA單鏈：脫氧核苷酸鏈 　↓兩條 DNA雙鏈：DNA 結構 2．DNA分子雙螺旋結構的特點 (1)DNA分子由兩條鏈組成，兩條脫氧核苷酸鏈按 方式盤旋成雙螺旋結構。 (2)② 和① 交替連接，排列在外側，構成基本骨架； 排列在內側。 (3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對有一定的規律。堿基互補配對原則：⑤ 一定與T(胸腺嘧啶)配對；G(鳥嘌呤)一定與⑦ 配對。 3．DNA分子的特性 (1) ：空間結構相對穩定。 ①位于外側的基本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會改變。 ②兩條鏈間的堿基互補配對方式穩定不變，總是A與T、G與C配對。堿基對及其側鏈基團對維持DNA分子的空間結構的穩定有著重要的作用。 (2) ：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數目有差異，排列順序多種多樣。 (3) ：每一種DNA分子都有特定的堿基排列順序。 提示：1.脫氧核糖 脫氧核苷酸 雙螺旋 2. 反向平行 脫氧核糖 磷酸 堿基 A(腺嘌呤) C(胞嘧啶) 3.穩定性 多樣性 特異性課堂探究環節一：創設情景導入新課教師活動1 1.展示圖片：北京中關村高科技園區的DNA雕塑。 2.這是坐落于北京中關村高科技園區的DNA雕塑，唯美，神秘又令人震撼。它坐落于這里，僅僅是因為他的美嗎？肯定不是。因為他是現代高科技的標志，實際上也是奇跡與夢想的象征。為什么這么說？我們學習了DNA分子結構探究歷程，自然就明白了。學生活動1 學生觀察幻燈片所展示的圖片。回顧課前預習的知識。活動意圖說明：我通過這張美麗的圖片導入并設問，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：體驗科學探索 合作構建模型教師活動2 教師引導：上世紀50年代，DNA分子被確認為是遺傳物質。一旦確認，許許多多的科學家都把矛頭指向了他。當時科學界對DNA已達成共識；什么共識呢？就是DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接成的長鏈結構。 多媒體展示基本單位：四種脫氧核苷酸 引導學生構建四種脫氧核苷酸模型。大屏幕展示布置給學生的任務。 教師活動3 教師引導：這些基本單位是如何構成DNA長鏈的呢？請每個小組利用你們自己制作的脫氧核苷酸構建多核苷酸鏈。大屏幕展示布置給學生的任務。 教師巡視學生構建模型的情況。 教師活動4 教師引導：以上是上世紀50年代初科學家對DNA的認識，那么DNA的空間結構會是怎么樣的？當時，在DNA的空間結構的研究方面，科學家們展開了一場激烈的競賽。 教師引導：學生用手中材料體驗沃森和克里克構建相同堿基配對的雙螺旋模型。 教師發問：你發現了什么問題？ 教師活動5 教師引導:當沃森和克里克對著自己構建模型一籌莫展時，一位科學家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。 教師點撥：堿基互補配對原則：堿基A和堿基T配對，堿基G和堿基C配對，連接兩堿基對的鍵稱為氫鍵。 教師引導：學生用手中材料構建正確的堿基配對方式的DNA分子平面結構模型。 教師活動6 模型構建完成后，教師提示學生對構建模型進行檢查和修正，在兼顧美觀的基礎上，保證模型的科學性。 教師總結：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 學生構建四種脫氧核苷酸模型。 學生活動3 每個小組開始討論和構建多核苷酸鏈模型。 學生活動4 每個小組嘗試構建相同堿基配對的雙螺旋模型。 同學們做了認真細致的觀察，發現相同堿基配對的結構不穩定。 學生活動5 同學們依據正確的堿基配對方式以小組為單位構建DNA分子平面結構模型。 學生活動6 小組代表展示構建的DNA分子平面結構模型活動意圖說明：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7 教師引導：同學們，我們再仔細觀察各組制作的模型，看看他們存在哪些共同點？ 眾生觀察比較并進行熱烈討論。 生1：堿基配對方式相同。 生2：堿基的種類相同，都是四種。 生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。 教師：回答的不錯。還有哪位同學要補充的嗎？ 眾生沉默。 教師追問：他們又有什么不同？ 生：堿基對的排列次序。 指定學生總結DNA分子的結構的主要特點，教師結合多媒體給予點評，規范其語言表達，重復描述DNA結構的三個主要特點。活動意圖說明：學生自制的模型就是現成教具，讓學生相互對比自制模型，潛移默化中增強了學生學習的主動性，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分子結構。環節四：提升拓展——堿基互補配對教師活動8 教師引導：現在請各小組統計自制模型中各種堿基數量和比例，匯總后把數據如實填寫到表格中。（圖表如下） ATGCA+GT+C(A+T)/(G+C)1組2組3組4組
每組學生代表如實填寫 教師引導：學生分析統計表格中數據得出什么樣的堿基數量關系？ 生1：A總是等于T，G總是等于C，A+G總是等于T+C 生2：不同的DNA分子(A+T)/(G+C)是不同的。 教師總結：回答的非常好，在雙鏈DNA分子中，A總是等于T，G總是等于C。 嘌呤之和總是等于嘧啶之和；并且不同的DNA分子(A+T)/(G+C)是不同的，這體現了DNA分子的特異性。活動意圖說明：這個環節使學生活躍的思維得到進一步拓展和提升，把課堂推向思維的高峰。環節五：歸納總結
7.板書設計 DNA分子的結構 一、DNA雙螺旋結構模型的構建 二、DNA分子的結構 1.兩條鏈，反向平行，雙螺旋 2.外側：脫氧核糖和磷酸，內側：堿基 3.堿基互補配對：A和T配對，G和C配對 三、DNA分子結構特性 1.穩定性 2.多樣性 3.特異性
8.作業設計 教材課后練習及以下3題 1．DNA分子的一條鏈中A＋G/T＋C＝0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是(　　) A．0.4和0.6　 B．0.6和0.4 C．0.6和1　 D．2.5和1 答案：D 2．從某生物組織提取的某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基含量的46%，已知1號鏈的堿基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶，則1號鏈中鳥嘌呤占該鏈堿基總數的比例和2號鏈中的腺嘌呤占該鏈堿基總數的比例分別是(　　) A．24%　26%　 B．26%　27% C．28%　22%　 D．27%　26% 答案：A 3．如圖是DNA分子結構模式圖，請回答下列問題： (1)組成DNA的基本單位是[　]________。 (2)圖中8所示結構與另一條片段通過____________原則互補構成雙螺旋結構。 (3)若3為胞嘧啶，則4應是________(寫中文名稱)，兩者之間通過________相連。 (4)構成DNA分子的堿基有________種，但由于________的排列順序千變萬化，因此構成了DNA分子的多樣性。 (5)DNA分子外側由________交替連接構成基本骨架，內側是堿基。 答案：(1)[5]脫氧核苷酸　(2)堿基互補配對　(3)鳥嘌呤　氫鍵　(4)4　堿基(脫氧核苷酸)　(5)磷酸基團和脫氧核糖

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