《DNA分子的結構》教學設計一、教材分析本節內容是高中生生物必修二《遺傳與進化》第3章第2節的內容。是“DNA是主要的遺傳物質”的延續；也是后面學習“DNA的復制”的基礎，在整章內容中具有承上啟下的作用。在“DA雙螺結構模型的建”部分教材通講事形以學沃和里的究程主還了幾位科學家構建DNA雙螺旋結構模型的過程。讓學生能夠了解DNA雙螺旋結構模型的基本結構的同時，也能從中領悟他們成功的原因。在“DNA的結構”中，教材講述了DNADNADNA的結構。此外，教材設置了“制作DNA雙螺旋結構模型”的探究實踐活動，以幫助學生理解較為抽象的DNA結構。二、學情分析學生在必修一學習《分子與細胞》模塊后，已經對DNA的元素組成、基本組成單位、脫氧核糖、磷酸、堿基有所認識，但這種認識還是比較有限的，對DNA的結構、堿基互補配對原則等問題尚不清楚；高中生好奇心強，樂于合作、探究，具備實事求是的態度，同時高中的學生已有較強的動手能力，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置的任務。三、設計思路基于學情及學科核心素養的要求，本節課的設計以生活中的真實情境為依托，提出問題，讓學生帶著問題開展科學史的學習、DNA分子結構的學習，并適時開展學生活動，繪制DNA平面模式圖，培養學生歸納與概括，建立模型，在動手動腦的過程中發展科學思維。教師在授課過程中適當結合與社會的聯系，總結升華，也能引導學生對一些社會現象，運用生物學的知識做出理性的解釋與判斷，落實學科核心素養。四、教學目標生命觀念：通過分析DNA的結構與其蘊藏遺傳信息的功能相適應的特點樹立結構與功能相適應的觀念。科學思維：對DNA雙螺旋結構模型的構建歷程的學習，讓學生對生物科學史的發展與建立有了科學的認識；有利于學生科學思維的建立。科學探究：學習繪制DNA分子平面結構模式圖，通過動手繪制模型，培養觀察能力、動手能力及空間想象能力。社會責任：結合DNA分子的特異性鏈接實際應用，如親子鑒定、案件偵破等等，形成科學發展更應服務于社會生活的觀念。五、教學重難點重點：1.DNA雙螺旋模型的構建過程2.DNA分子結構的主要特點難點：DNA分子結構的主要特點六、教學過程【導入新課】創設情境，導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。其中起到關鍵作用的是“DNA數據庫”，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系。設疑:為什么DNA鑒定能確定一個人的身份?我們都知道，生物體的結構與功能相適應。要回答這些問題，首先需要弄清楚DNA的結構。【新知探索】（一）知識回顧教師向學生提問，DNA分子的中文全稱、組成元素、四種基本單位的命名等基礎知識。學生回答問題，教師作出肯定回答和鼓勵學生，然后播放課件，復習磷酸二酯鍵的形成。過渡：DNA分子是由4種脫氧核苷酸構成的長鏈，但是這4種脫氧核苷酸是如何構成DNA分子的？我們一起重走科學史。（二）DNA結構模型的構建科學史教師問：DNA雙螺旋結構模型的構建者是哪位科學家？學生答：沃森和克里克教師：DNA模型的構建也是眾多科學家的努力換來的。請歸納出對DNA雙螺旋結構做出貢獻的科學家？教師：引導學生閱讀課本48-49頁內容，總結并講解DNA模型構建的具體歷程。教師：當時學科界已經認識到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射線衍射技術拍攝到DNA衍射圖譜。沃森、克里克推算出DNA分子呈螺旋結構的結論。教師：在1952年，奧地利生物化學家查哥夫訪問劍橋大學。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，構建出新的DNA模型。1953年，沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結構一脫氧核糖核酸的一個結構模型》論文在英國《自然》雜志上刊載，引起了極大的轟動。引導思考：從DNA雙螺旋結構模型的構建過程中，你得到哪些啟示?意圖：讓學生體驗科學家的研究歷程，學習到科學家善于捕獲分析信息和嚴謹的思維品質及持之以恒的科研精神。（三）DNA的結構1.引導學生閱讀課本50頁的內容思考以下幾個問題（1）DNA是由幾條鏈構成的？它具有怎樣的立體結構？（2）DNA的基本骨架是由哪些物質組成的？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分子的平面結構和空間結構示意圖，讓學生分析并總結DNA的結構特點。（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構。（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內側。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并遵循堿基互補配對原則。明確堿基對、氫鍵、核苷酸片段等相關概念。3.引導學生歸納DNA分子結構的“五、四、三、二、一”，五種元素、四種堿基、三種物質、兩條長鏈、一種螺旋。（四）小組合作完成DNA平面結構模型的繪制（時間：10分鐘）1.具體步驟及要求如下：（1）每人獨自繪制一段包含5個堿基對的DNA片段平面模式圖并標注好堿基及氫鍵（2）組內成員互評，修正模式圖（3）每組選出優秀作品展臺展示，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）如何體現兩條鏈之間的互補配對？（4）條氧苷鏈如反平的’端和3端的向？（5）兩脫核酸之靠么構接（五）DNA分子結構與特性的再探索1.DNA分子結構的再探索觀察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、堿基之間的數量關系？(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？(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分子哪個結構更穩定？2.DNA分子特性的再探索通過觀察各小組構建的DNA分子模型，引導學生利用結構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構是穩定不變的？(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，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)穩定性。外部穩定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接形成；內部堿基對穩定——通過氫鍵連接，嚴格遵循堿基互補配對原則，加強穩定性；空間結構穩定——規則的雙螺旋結構。(2)多樣性。堿基對的數量不同、排列順序的千變萬化。(3)特異性。堿基對的特定排列順序。介紹DNA指紋技術，DNA指紋技術用于鑒定時依賴于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。與生活聯系：你能說出DNA鑒定技術在其他方面的應用嗎？親子鑒定（回歸導入視頻的例子）、辨認遇難者身份、用于研究人類的起源、不同生物的親緣關系等。升華：我們每個人來到這個世界上，都是獨一無二的存在，沒有雷同，沒有翻版，我就是我，你就是你，我們應該為我們獨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，請認真努力、積極樂觀的過好當下的每一天，生命之花終有一天會絢爛的綻放。【課堂小節】見PPT【課堂練習】1.下列關于威爾金斯、富蘭克林、查哥夫、沃森和克里克等人在DNA分子結構構建方面的突出貢獻的說法,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分子的雙螺旋結構模型C.查哥夫提出了A與T配對、G與C配對的正確關系D.富蘭克林和查哥夫發現A的量等于T的量、G的量等于C的量2.下圖是DNA分子結構模式圖，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元素包括C、H、O、N、PC.一條鏈中相鄰