专题7 碱基互补配对原则的相关计算2023-2024学年新教材高中生物必修第二册同步教学设计（苏教版2019）

专题7碱基互补配对原则的相关计算2023-2024学年新教材高中生物必修第二册同步教学设计（苏教版2019）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析《专题7碱基互补配对原则的相关计算》选自高中生物必修第二册，苏教版2019。本章节在教材中起到承上启下的作用，旨在帮助学生巩固碱基互补配对原则的基本概念，并运用该原则进行相关计算。内容紧贴教材，以DNA分子结构为基础，通过实例解析、计算方法指导和练习，深化学生对DNA双螺旋结构中碱基配对规律的理解，以及掌握碱基计算在实际问题中的应用，提高学生的学科思维能力和解决问题的实践技能。核心素养目标学情分析本课程面向高中二年级学生，他们在前一阶段的学习中已掌握了DNA分子结构的基本知识，对碱基互补配对原则有初步理解。在知识层面，学生能够识别DNA的四种碱基，了解双螺旋结构，但部分学生对碱基配对原则在具体计算中的应用尚显生疏。能力上，学生具备一定的逻辑思维和分析能力，但需加强将理论知识应用于实际问题解决的能力。素质方面，学生普遍对生物学科感兴趣，表现出积极的学习态度，但个别学生可能在复杂计算上存在畏惧心理。此外，学生在团队协作、交流分享方面有良好表现，有利于课堂讨论和互助学习。以上情况对课程学习的影响是，需关注学生个体差异，设计梯度性练习，强化实际应用训练，以提升整体学习效果。教学资源1.硬件资源：多媒体教学设备、投影仪、实验室设备（用于展示DNA模型和实验操作）。

软件资源：生物学科教学软件、PPT演示文稿、教学视频。

2.课程平台：校园网络教学平台、课堂互动软件。

3.信息化资源：电子教材、教学动画、虚拟实验室模拟软件。

4.教学手段：小组合作学习、课堂讨论、案例分析、互动问答、课后在线辅导。教学过程首先，让我们一起来回顾一下上节课的内容。我们学习了DNA分子的双螺旋结构，以及DNA复制过程中遵循的碱基互补配对原则。今天，我们将进一步探讨这个原则在实际问题中的计算方法。

1.导入新课

（1）通过多媒体展示DNA双螺旋结构图片，引导学生回顾碱基互补配对原则。

（2）提问：“同学们，我们已经知道DNA复制过程中，A和T、C和G之间会进行互补配对。那么，如何根据已知的DNA序列计算其互补链的序列呢？”

2.内容探究

（1）分发学案，让学生自主探究碱基互补配对原则的计算方法。

（2）学生尝试根据给出的DNA序列，计算其互补链的序列。

（3）讨论：在计算过程中，遇到了哪些问题？如何解决？

（4）总结：根据碱基互补配对原则，A与T、C与G的数量应相等。在计算过程中，可以先计算出每个碱基的互补碱基，再将它们组合成互补链。

3.实例分析

（1）展示一个具体的计算实例，引导学生分析并计算。

（2）提问：“在这个例子中，我们如何确定每个碱基的互补碱基？”

（3）学生回答，教师总结：通过观察DNA序列，我们可以很容易地确定A、T、C、G的互补碱基。

4.课堂练习

（1）发放练习题，让学生独立完成。

（2）学生互相交流答案，讨论计算过程中遇到的问题。

（3）教师点评，指出易错点，总结计算规律。

5.知识拓展

（1）提问：“除了计算互补链序列，碱基互补配对原则在生物学中还有哪些应用？”

（2）学生回答，教师补充：碱基互补配对原则在基因工程、基因诊断、生物信息学等领域有广泛的应用。

6.课堂小结

（1）让学生回顾本节课所学内容，总结碱基互补配对原则的计算方法。

（2）提问：“通过本节课的学习，你们掌握了哪些关键技能？”

（3）学生回答，教师总结：本节课我们学习了如何根据碱基互补配对原则计算DNA互补链序列，并了解了其在生物学中的应用。

7.课后作业

（1）布置课后作业，巩固所学知识。

（2）要求学生在课后进一步了解碱基互补配对原则在基因工程等领域的应用。

8.课堂反馈

（1）了解学生对本节课内容的掌握情况。

（2）收集学生对教学过程和教学资源的意见建议。教学资源拓展1.拓展资源：

-阅读材料：《DNA双螺旋结构的发现》介绍DNA结构发现的历史背景和相关科学家的工作。

-视频资料：关于DNA复制的动画视频，展示碱基互补配对原则在复制过程中的具体应用。

-实验操作：学校实验室提供的DNA提取和观察实验，让学生亲身体验DNA的物理特性和碱基配对现象。

-科普图书：推荐学生阅读与DNA、基因和生物技术相关的科普图书，加深对生物学前沿技术的理解。

2.拓展建议：

-建议学生参观科学博物馆或生物技术展览，了解DNA双螺旋结构发现的历史和生物技术的发展。

-组织学生进行小组研究，选择一个与DNA碱基互补配对相关的实际应用案例，如基因诊断、基因治疗等，进行深入分析和汇报。

-鼓励学生参与科学社团或兴趣小组，开展DNA模型制作、生物技术小实验等活动，提高实践操作能力。

-引导学生关注生物学领域的最新研究进展，如基因编辑技术、DNA测序技术等，了解这些技术对人类社会的影响。

-提供相关的学术期刊或科学杂志，让学生阅读专业人士对碱基互补配对原则在不同生物技术应用中的讨论和评价。课后作业1.请根据以下DNA序列，写出其互补链的序列：

DNA序列：5'-ATCGTACG-3'

补充说明：要求学生按照碱基互补配对原则，将A、T、C、G替换为相应的互补碱基。

2.已知一段DNA序列为5'-AGTCCGGA-3'，请计算其互补链的序列，并说明在DNA复制过程中，这段序列如何进行复制。

补充说明：要求学生解释复制过程中，DNA聚合酶如何根据互补配对原则合成新的DNA链。

答案：互补链序列：3'-TCAGGCCT-5'。在DNA复制过程中，DNA聚合酶会沿着模板链（5'-AGTCCGGA-3'）移动，并按照碱基互补配对原则，在新合成的链上加入相应的碱基（即T、C、A、G、G、C、T、T），形成互补链（3'-TCAGGCCT-5'）。

3.假设你正在进行DNA测序，得到了以下DNA片段序列：5'-TACGTA-3'。请推测可能的原始DNA序列，并解释你的推理过程。

补充说明：此题考查学生逆向思维和推理能力，要求学生根据已知序列推测原始序列。

答案：可能的原始DNA序列：3'-ATGCTA-5'。由于DNA测序通常得到的是互补链的序列，因此我们可以根据碱基互补配对原则，将测序结果中的碱基替换为互补碱基，得到原始DNA序列。

4.在基因编辑技术中，CRISPR-Cas9系统可根据特定的DNA序列进行定位和切割。假设你需要编辑一个基因，其特定序列为5'-GATCCTAG-3'。请设计一个20个碱基的引导RNA（gRNA）序列，使其能与该基因序列互补配对。

补充说明：此题考查学生对基因编辑技术中gRNA设计原理的理解。

答案：gRNA序列：5'-CCTAGGATCGATCCTAG-3'。在gRNA序列中，前20个碱基与目标基因序列互补配对，以便CRISPR-Cas9系统能够定位到特定位置进行基因编辑。

5.假设你正在研究一种基因突变，该突变导致DNA序列中的一个碱基发生替换。原序列为5'-ATCGTACG-3'，突变后的序列为5'-ATCGTTCG-3'。请分析突变前后序列的互补链，并解释突变可能对基因功能产生的影响。

补充说明：此题考查学生分析突变对基因功能影响的能力。

答案：突变前的互补链：3'-TAGCATGA-5'；突变后的互补链：3'-TAGCAAGA-5'。突变导致原序列中的G被T替换，使得互补链中的C变为A。这种突变可能影响基因的编码蛋白，导致其结构和功能发生变化。具体影响取决于突变位置和基因的具体功能。教学反思与改进在完成了这节关于碱基互补配对原则的相关计算的教学后，我觉得有几个方面值得反思和改进。

首先，关于教学活动的设计，我发现学生在探究碱基互补配对计算方法的过程中，有些同学对如何从理论应用到实际计算上还存在一定的困难。为了更好地帮助学生理解和掌握这一知识点，我计划在未来的教学中增加一些更具互动性和操作性的环节。例如，可以设计一些小组合作的游戏或竞赛，让学生在轻松愉快的氛围中加深对碱基互补配对原则的理解。

其次，我发现学生在课堂练习中的错误主要集中在对某些特殊情况的处理上，比如DNA序列中出现的重复碱基或插入/缺失突变等。针对这一点，我打算在未来的教学中，增加一些变异情况的讨论和练习，帮助学生更全面地掌握碱基互补配对原则在实际问题中的应用。

再者，课后作业的反馈显示，学生在完成一些复杂的计算题目时，还是感到有些吃力。为了提高学生的解题能力，我计划在课堂上增加一些解题技巧的讲解和示范，同时鼓励学生在课后多进行相关题目的练习，以便熟能生巧。

1.设计反思问卷，让学生在课后对自己的学习效果进行自评，以便我了解教学过程中的优点和不足。

2.在下一节课的开始，用