2024-2025学年高中生物 第三章 基因的本质 第2节 DNA分子的结构教学设计 新人教版必修2

2024-2025学年高中生物第三章基因的本质第2节DNA分子的结构教学设计新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容本节课将围绕新人教版必修2第三章《基因的本质》第2节“DNA分子的结构”展开。具体内容包括：DNA分子的组成单位、DNA分子的双螺旋结构、DNA分子的复制、DNA分子的变异等。通过学习，使学生掌握DNA分子的结构特点，理解DNA分子在生物遗传中的重要地位。核心素养目标培养学生科学探究能力，通过实验探究DNA分子的结构，提高观察、分析、推理和实验操作技能。增强生物科学思维，理解DNA作为遗传物质的分子基础，提高对生物学知识的逻辑理解和应用能力。同时，培养学生科学态度和价值观，认识到生物科学在人类社会发展中的重要作用，激发对生命科学的兴趣和探索精神。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：

学生在此之前已经学习了生物的基本组成、细胞的结构和功能，以及遗传的基本概念。他们可能对DNA的概念有所了解，但对DNA分子的具体结构、复制机制和变异过程的理解还较为有限。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中生物学生对生命科学的探索有着浓厚的兴趣，他们通常具备较强的逻辑思维能力和抽象思维能力。在学习风格上，部分学生可能更倾向于通过实验操作来理解抽象概念，而另一部分学生则可能更偏好通过理论学习和阅读来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

（1）DNA分子的双螺旋结构较为复杂，学生可能难以直观理解；

（2）DNA复制的半保留机制和变异机制涉及多个步骤，学生可能难以全面把握；

（3）学生在实验操作中可能遇到实验材料处理不当、实验现象不明显等问题；

（4）部分学生可能对生物学实验的严谨性和精确性要求理解不足，导致实验结果不准确。教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（DNA模型、显微镜、离心机等）、实验记录表格、数据统计分析软件。

-课程平台：学校生物教学平台、在线教育平台（用于发布教学资料和互动交流）。

-信息化资源：DNA结构动画、DNA复制过程视频、相关科学文献和学术报告。

-教学手段：实物模型展示、互动式教学软件、小组讨论、实验操作演示。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示人类基因组计划的图片和视频，提问学生关于基因与人类生活之间的联系，激发学生对DNA分子结构的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾上一节课中关于基因和遗传的信息，引导学生回顾基因的概念和作用。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：

-详细讲解DNA分子的组成单位，包括脱氧核糖、磷酸和碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）。

-介绍DNA分子的双螺旋结构，使用DNA模型或动画展示双螺旋的结构特点。

-讲解DNA分子的复制过程，包括半保留复制和DNA聚合酶的作用。

-介绍DNA分子的变异，包括点突变、插入和缺失等类型及其影响。

-举例说明：

-通过具体实例，如镰刀型贫血症和囊性纤维化，展示DNA变异如何导致遗传疾病。

-举例说明DNA复制过程中的半保留复制如何保证遗传信息的稳定性。

-互动探究：

-组织学生进行小组讨论，让学生根据DNA复制过程图解，讨论并解释复制的细节。

-设计一个简单的DNA复制实验模拟，让学生亲自动手操作，体验DNA复制的过程。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：

-学生完成课堂练习题，包括选择题、填空题和简答题，以巩固对DNA结构的理解。

-学生进行小组合作，完成一个关于DNA变异对生物影响的小组报告。

-教师指导：

-教师巡视课堂，检查学生的练习情况，对学生的回答进行点评和纠正。

-对小组报告进行指导，确保学生能够准确地阐述DNA变异的影响。

4.实验操作（约30分钟）

-学生活动：

-学生在教师的指导下进行DNA提取实验，观察DNA的特性。

-学生通过实验验证DNA复制的半保留特性。

-教师指导：

-教师示范实验操作步骤，确保学生正确进行实验。

-教师解答学生在实验过程中遇到的问题，指导学生记录实验数据。

5.总结与反思（约5分钟）

-教师总结本节课的主要内容，强调DNA结构的重要性。

-学生分享自己的学习心得，教师鼓励学生提出问题，共同探讨。

6.布置作业（约5分钟）

-布置相关的阅读材料和练习题，让学生进一步巩固所学知识。

-鼓励学生回家后思考DNA结构对生物学研究的意义。

教学过程中，教师应注重学生的参与度和互动性，通过多种教学手段和活动，使学生在轻松愉快的氛围中学习生物学知识。教学资源拓展1.拓展资源：

-DNA的发现历程：介绍詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA双螺旋结构的历史背景，以及他们如何通过实验验证了这一结构。

-DNA测序技术：介绍DNA测序技术的发展历程，包括Sanger测序、PCR技术和现代高通量测序技术，以及这些技术在基因组学研究中的应用。

-基因编辑技术：介绍CRISPR-Cas9等基因编辑技术的原理和应用，包括在治疗遗传疾病、基因功能研究等方面的应用。

-DNA在生物技术中的应用：介绍DNA在生物技术中的多种应用，如基因工程、生物制药、生物发酵等。

2.拓展建议：

-阅读与DNA发现相关的科学传记或科普书籍，如《双螺旋》等，了解科学家们在DNA研究中的创新精神和科学探索过程。

-观看与DNA结构相关的科普视频，如《DNA的结构与功能》等，通过动画和视频加深对DNA结构的理解。

-参与学校或社区的科学讲座，邀请相关领域的专家讲解DNA的最新研究进展和应用。

-在线搜索有关DNA的科普文章和科学论文，了解DNA在各个领域的研究动态。

-参加生物学实验课程，亲自动手进行DNA提取、PCR等实验，通过实践加深对DNA知识的理解。

-阅读关于基因编辑技术的科普文章，了解基因编辑技术在现代生物技术中的应用和伦理问题。

-参与生物科技相关的竞赛或项目，如基因工程实验设计竞赛等，将所学知识应用于实际问题解决。

-关注国内外著名的生物科研机构和大学，了解他们在DNA和基因研究方面的最新成果和方向。

-通过网络论坛、社交媒体等平台，与生物科学爱好者或专业人士交流，分享学习心得和研究成果。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度：通过提问、回答问题、参与讨论等方式，评价学生在课堂上的积极性和参与程度。

-学生对知识的理解程度：通过学生的提问、回答和作业完成情况，评价学生对DNA分子结构的理解和掌握程度。

-学生对实验操作的态度：观察学生在实验过程中的态度，如是否认真、是否遵守实验规范等。

2.小组讨论成果展示：

-小组讨论的参与度：评价学生在小组讨论中的参与程度，如是否积极发言、是否能够倾听他人意见等。

-小组讨论的深度：通过小组讨论的成果展示，评价学生对DNA分子结构相关知识的深入理解和应用能力。

-小组合作精神：评价学生在小组合作过程中的沟通能力、协调能力和团队合作精神。

3.随堂测试：

-学生对知识点的掌握程度：通过随堂测试，评价学生对DNA分子结构、复制和变异等知识点的掌握情况。

-学生分析问题和解决问题的能力：测试中包含一些应用题，评价学生将理论知识应用于实际问题的能力。

-学生对实验原理的理解：通过实验相关的题目，评价学生对实验原理的理解和实验技能的掌握。

4.学生自评与互评：

-学生自评：鼓励学生在课后进行自我反思，评价自己在课堂上的表现、知识掌握程度和实验技能的运用。

-学生互评：组织学生进行互评，互相学习，共同进步。通过互评，学生可以发现自己和同伴的优点和不足。

5.教师评价与反馈：

-针对课堂表现：教师根据学生在课堂上的表现，给予积极的肯定和必要的指导，帮助学生改进不足。

-针对小组讨论成果：教师对小组讨论的成果进行评价，鼓励学生发挥团队协作精神，同时指出讨论中的不足，引导学生进行改进。

-针对随堂测试：教师根据学生的测试成绩，分析学生在知识掌握和技能运用方面的优势和不足，为学生提供个性化的辅导。

-针对学生自评与互评：教师鼓励学生认真对待自评和互评，通过反思和交流，促进学生的自我提升和团队协作能力。

-针对实验操作：教师对学生的实验操作进行评价，强调实验规范和技能训练，确保学生在实验过程中能够安全、准确地完成操作。课后作业1.作业内容：

-设计一个DNA分子结构模型，并用不同颜色的球体代表不同的碱基，展示DNA的双螺旋结构。

-编写一个简短的故事，讲述DNA分子在生物体中的作用，以及它在遗传过程中的重要性。

2.作业说明：

-学生需要根据所学知识，自己动手制作一个DNA分子结构模型，这有助于加深对DNA结构的直观理解。

-故事创作要求学生结合实际，通过生动的情节和角色，展现DNA在生物体中的作用，提高学生对生物学知识的兴趣。

3.作业举例：

-例题1：

**题目**：请描述DNA分子的基本组成单位，并解释它们在DNA结构中的作用。

**答案**：DNA分子的基本组成单位是脱氧核糖、磷酸和碱基。脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA分子的骨架；碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）位于内侧，通过氢键连接形成碱基对，构成DNA分子的双螺旋结构。

-例题2：

**题目**：解释DNA复制的半保留机制，并说明其生物学意义。

**答案**：DNA复制的半保留机制是指在DNA复制过程中，每个新的DNA分子由一个亲代链和一个新合成的链组成。这种机制确保了遗传信息的准确传递，使子代细胞能够保留亲代细胞的遗传信息。

-例题3：

**题目**：列举三种常见的DNA变异类型，并简要说明其可能导致的遗传疾病。

**答案**：常见的DNA变异类型包括点突变、插入和缺失。点突变可能导致氨基酸序列的改变，进而影响蛋白质的功能，如镰刀型贫血症；插入和缺失可能导致基因结构的改变，如囊性纤维化。

-例题4：

**题目**：设计一个实验方案，验证DNA复制的半保留机制。

**答案**：实验方案可以包括以下步骤：

1.提取DNA样本。

2.将DNA样本进行放射性标记。

3.将标记的DNA样本进行复制。

4.分离复制后的DNA分子，检测放射性标记的位置。