《DNA分子的結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計一、教材分析本節(jié)內(nèi)容是高中生生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第3章第2節(jié)的內(nèi)容。是“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的延續(xù)；也是后面學(xué)習(xí)“DNA的復(fù)制”的基礎(chǔ)，在整章內(nèi)容中具有承上啟下的作用。在“DA雙螺結(jié)構(gòu)模型的建”部分教材通講事形以學(xué)沃和里的究程主還了幾位科學(xué)家構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程。讓學(xué)生能夠了解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本結(jié)構(gòu)的同時，也能從中領(lǐng)悟他們成功的原因。在“DNA的結(jié)構(gòu)”中，教材講述了DNADNADNA的結(jié)構(gòu)。此外，教材設(shè)置了“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的探究實踐活動，以幫助學(xué)生理解較為抽象的DNA結(jié)構(gòu)。二、學(xué)情分析學(xué)生在必修一學(xué)習(xí)《分子與細(xì)胞》模塊后，已經(jīng)對DNA的元素組成、基本組成單位、脫氧核糖、磷酸、堿基有所認(rèn)識，但這種認(rèn)識還是比較有限的，對DNA的結(jié)構(gòu)、堿基互補(bǔ)配對原則等問題尚不清楚；高中生好奇心強(qiáng)，樂于合作、探究，具備實事求是的態(tài)度，同時高中的學(xué)生已有較強(qiáng)的動手能力，具備了一定的觀察、分析、推理、獲取信息及探究能力，邏輯思維逐步成熟，可以較好地完成老師精心設(shè)置的任務(wù)。三、設(shè)計思路基于學(xué)情及學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，本節(jié)課的設(shè)計以生活中的真實情境為依托，提出問題，讓學(xué)生帶著問題開展科學(xué)史的學(xué)習(xí)、DNA分子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，并適時開展學(xué)生活動，繪制DNA平面模式圖，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括，建立模型，在動手動腦的過程中發(fā)展科學(xué)思維。教師在授課過程中適當(dāng)結(jié)合與社會的聯(lián)系，總結(jié)升華，也能引導(dǎo)學(xué)生對一些社會現(xiàn)象，運(yùn)用生物學(xué)的知識做出理性的解釋與判斷，落實學(xué)科核心素養(yǎng)。四、教學(xué)目標(biāo)生命觀念：通過分析DNA的結(jié)構(gòu)與其蘊(yùn)藏遺傳信息的功能相適應(yīng)的特點(diǎn)樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。科學(xué)思維：對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對生物科學(xué)史的發(fā)展與建立有了科學(xué)的認(rèn)識；有利于學(xué)生科學(xué)思維的建立?？茖W(xué)探究：學(xué)習(xí)繪制DNA分子平面結(jié)構(gòu)模式圖，通過動手繪制模型，培養(yǎng)觀察能力、動手能力及空間想象能力。社會責(zé)任：結(jié)合DNA分子的特異性鏈接實際應(yīng)用，如親子鑒定、案件偵破等等，形成科學(xué)發(fā)展更應(yīng)服務(wù)于社會生活的觀念。五、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.DNA雙螺旋模型的構(gòu)建過程2.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)難點(diǎn)：DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)六、教學(xué)過程【導(dǎo)入新課】創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課觀看新聞報道:電影《失孤》的原型郭剛堂找到了離別24年之久的兒子郭新振。其中起到關(guān)鍵作用的是“DNA數(shù)據(jù)庫”，公安人員通過比對郭剛堂和郭新振DNA上的信息，從而確定了他們之間具有親緣關(guān)系。設(shè)疑:為什么DNA鑒定能確定一個人的身份?我們都知道，生物體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。要回答這些問題，首先需要弄清楚DNA的結(jié)構(gòu)?！拘轮剿鳌浚ㄒ唬┲R回顧教師向?qū)W生提問，DNA分子的中文全稱、組成元素、四種基本單位的命名等基礎(chǔ)知識。學(xué)生回答問題，教師作出肯定回答和鼓勵學(xué)生，然后播放課件，復(fù)習(xí)磷酸二酯鍵的形成。過渡：DNA分子是由4種脫氧核苷酸構(gòu)成的長鏈，但是這4種脫氧核苷酸是如何構(gòu)成DNA分子的？我們一起重走科學(xué)史。（二）DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建科學(xué)史教師問：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建者是哪位科學(xué)家？學(xué)生答：沃森和克里克教師：DNA模型的構(gòu)建也是眾多科學(xué)家的努力換來的。請歸納出對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家？教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本48-49頁內(nèi)容，總結(jié)并講解DNA模型構(gòu)建的具體歷程。教師：當(dāng)時學(xué)科界已經(jīng)認(rèn)識到DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基。教師：這時威爾金斯和同事富蘭克林采用X射線衍射技術(shù)拍攝到DNA衍射圖譜。沃森、克里克推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)論。教師：在1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫訪問劍橋大學(xué)。沃森和克里克從他那得到了一個重要的信息。在DNA中腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量；鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。教師：于是沃森和克里克改變了堿基配對的方式，讓A與T配對，G與C配對，構(gòu)建出新的DNA模型。1953年，沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)一脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文在英國《自然》雜志上刊載，引起了極大的轟動。引導(dǎo)思考：從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程中，你得到哪些啟示?意圖：讓學(xué)生體驗科學(xué)家的研究歷程，學(xué)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。（三）DNA的結(jié)構(gòu)1.引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本50頁的內(nèi)容思考以下幾個問題（1）DNA是由幾條鏈構(gòu)成的？它具有怎樣的立體結(jié)構(gòu)？（2）DNA的基本骨架是由哪些物質(zhì)組成的？它們分別位于DNA的什么部位？（3）DNA的堿基是如何配對的？它們位于DNA的什么部位？2.PPT展示DNA分子的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)示意圖，讓學(xué)生分析并總結(jié)DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（1）DNA分子是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并遵循堿基互補(bǔ)配對原則。明確堿基對、氫鍵、核苷酸片段等相關(guān)概念。3.引導(dǎo)學(xué)生歸納DNA分子結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”，五種元素、四種堿基、三種物質(zhì)、兩條長鏈、一種螺旋。（四）小組合作完成DNA平面結(jié)構(gòu)模型的繪制（時間：10分鐘）1.具體步驟及要求如下：（1）每人獨(dú)自繪制一段包含5個堿基對的DNA片段平面模式圖并標(biāo)注好堿基及氫鍵（2）組內(nèi)成員互評，修正模式圖（3）每組選出優(yōu)秀作品展臺展示，代表小組評比注意事項：繪制模型前請先認(rèn)真思考以下幾個問題（1）磷酸、脫氧核糖和堿基是在什么部位相互連接的？（2）脫氧核苷酸單鏈中，每個脫氧核苷酸之間是在什么部位相互連接的？（3）如何體現(xiàn)兩條鏈之間的互補(bǔ)配對？（4）條氧苷鏈如反平的’端和3端的向？（5）兩脫核酸之靠么構(gòu)接（五）DNA分子結(jié)構(gòu)與特性的再探索1.DNA分子結(jié)構(gòu)的再探索觀察DNA片段，小組合作討論回答下列問題（時間3分鐘，組間搶答，加分）(1)DNA雙鏈中脫氧核糖、磷酸、堿基之間的數(shù)量關(guān)系？(2)一個脫氧核糖連接幾個堿基？一個脫氧核糖連接幾個磷酸？一個磷酸連接幾個脫氧核糖？(3)一個DNA分子有幾個游離的磷酸基團(tuán)？(4)一條鏈上相鄰的兩個堿基連接方式？(5)兩條鏈之間相鄰堿基之間的連接方式？(6)A+T含量為40%的DNA分子和A+T含量為60%的DNA分子哪個結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？2.DNA分子特性的再探索通過觀察各小組構(gòu)建的DNA分子模型，引導(dǎo)學(xué)生利用結(jié)構(gòu)與功能觀思考以下幾個問題（個人回答，加分）(1)DNA分子中，兩條長鏈上的什么結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定不變的？(2)DNA分子只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？例：在生物體內(nèi)，一個最短DNA分子也大約有4000個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。請同學(xué)們計算DNA分子有多少種？(3)每個DNA分子各自的堿基排列順序是特定的嗎？例：人體內(nèi)控制β珠蛋白的基因由1700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有多少種？3.師生共同歸納出DNA分子的特性：(1)穩(wěn)定性。外部穩(wěn)定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接形成；內(nèi)部堿基對穩(wěn)定——通過氫鍵連接，嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則，加強(qiáng)穩(wěn)定性；空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定——規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)多樣性。堿基對的數(shù)量不同、排列順序的千變?nèi)f化。(3)特異性。堿基對的特定排列順序。介紹DNA指紋技術(shù)，DNA指紋技術(shù)用于鑒定時依賴于DNA分子的什么特性？①不同生物DNA的堿基排列順序不同；②某一特定的生物，其DNA分子中的堿基排列順序是特定的。與生活聯(lián)系：你能說出DNA鑒定技術(shù)在其他方面的應(yīng)用嗎？親子鑒定（回歸導(dǎo)入視頻的例子）、辨認(rèn)遇難者身份、用于研究人類的起源、不同生物的親緣關(guān)系等。升華：我們每個人來到這個世界上，都是獨(dú)一無二的存在，沒有雷同，沒有翻版，我就是我，你就是你，我們應(yīng)該為我們獨(dú)一無二的生命存在而致敬。雖然人與人相貌不同，出身不同、性格不同，但每一個人都有追求生命之花極致綻放的權(quán)利，如果你的生命之花暫時未開放，不要著急，更不要放棄，那只是因為每個人的花期不同，花形不同、花色不同，請認(rèn)真努力、積極樂觀的過好當(dāng)下的每一天，生命之花終有一天會絢爛的綻放。【課堂小節(jié)】見PPT【課堂練習(xí)】1.下列關(guān)于威爾金斯、富蘭克林、查哥夫、沃森和克里克等人在DNA分子結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面的突出貢獻(xiàn)的說法,正確的是()。A.威爾金斯和富蘭克林提供了DNA分子的電子顯微鏡圖像B.沃森和克里克提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型C.查哥夫提出了A與T配對、G與C配對的正確關(guān)系D.富蘭克林和查哥夫發(fā)現(xiàn)A的量等于T的量、G的量等于C的量2.下圖是DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，用文字填出1—10的名稱。3.某DNA片段的一條單鏈的核苷酸順序為：5’-ATGCCTGA-3’，則其互補(bǔ)鏈的序列為()A.5’-ATGCCTGA-3’B.5’-TCAGGCAT-3’C.5’-TACGGACT-3’D.5’-UCAGGCAU-3’4.(2022·山東日照高一期末)如圖為DNA分子部分片段的示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A.①為3′－端，⑥為5′－端B.DNA的基本骨架中所含化學(xué)元素包括C、H、O、N、PC.一條鏈中相鄰