第3章 第2節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)2023-2024學(xué)年新教材高中生物必修第二冊同步教學(xué)設(shè)計（人教版2019）

第3章第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)2023-2024學(xué)年新教材高中生物必修第二冊同步教學(xué)設(shè)計（人教版2019）授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間設(shè)計思路本節(jié)課以人教版2019年高中生物必修第二冊第三章第二節(jié)“DNA的結(jié)構(gòu)”為核心內(nèi)容，結(jié)合2023-2024學(xué)年新教材同步教學(xué)要求，旨在讓學(xué)生深入理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點及其生物學(xué)意義。課程設(shè)計遵循以下思路：首先，通過導(dǎo)入環(huán)節(jié)激發(fā)學(xué)生興趣，回顧已學(xué)知識；其次，通過講解與實驗相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生掌握DNA的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)；最后，通過案例分析、討論交流等環(huán)節(jié)，加深學(xué)生對DNA結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課核心素養(yǎng)目標(biāo)聚焦于科學(xué)思維與創(chuàng)新實踐。旨在培養(yǎng)學(xué)生能夠運用生物學(xué)知識解釋DNA分子結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的模型構(gòu)建能力，通過觀察、分析DNA模型，提升其科學(xué)探究與問題解決能力。同時，通過討論DNA結(jié)構(gòu)與生物體功能的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和科學(xué)論證能力，強化生命觀念，增強社會責(zé)任感。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

-DNA的化學(xué)組成：講解脫氧核糖、磷酸和含氮堿基（腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶）的基本結(jié)構(gòu)及其在DNA分子中的作用。

-DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)：詳細(xì)講解沃森和克里克提出的DNA雙螺旋模型，強調(diào)其穩(wěn)定性、方向性和對稱性。

-DNA的復(fù)制方式：解釋半保留復(fù)制的概念，以及DNA復(fù)制過程中各成分的作用和機制。

2.教學(xué)難點

-DNA的堿基配對規(guī)則：學(xué)生可能難以理解堿基配對的特異性，可通過實際案例分析（如A-T和C-G的氫鍵配對）來強化這一概念。

-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與靈活性：學(xué)生可能難以想象DNA如何在保持穩(wěn)定性的同時具備靈活性，可以通過模型演示和動畫展示來幫助學(xué)生理解DNA分子的空間結(jié)構(gòu)變化。

-DNA復(fù)制過程中的精確性：學(xué)生可能難以理解DNA復(fù)制過程中的精確性如何實現(xiàn)，可以舉例說明DNA聚合酶的作用和校對機制，以及糾錯機制的重要性。以下為具體細(xì)節(jié)：

-教學(xué)重點舉例：

-DNA化學(xué)組成：通過展示脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的分子結(jié)構(gòu)，強調(diào)它們?nèi)绾谓M成DNA的基本單元——核苷酸。

-DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：通過模型或動畫展示DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，解釋其如何形成以及其穩(wěn)定性來源于何處。

-DNA復(fù)制方式：通過實際復(fù)制過程的圖解，解釋DNA復(fù)制的基本步驟和各成分的功能。

-教學(xué)難點舉例：

-堿基配對規(guī)則：通過展示不同堿基的形狀和氫鍵形成，幫助學(xué)生理解堿基之間配對的具體方式。

-結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與靈活性：通過模型演示DNA分子的空間結(jié)構(gòu)，解釋其在不同生物過程中如何調(diào)整形態(tài)。

-復(fù)制精確性：通過動畫或圖解，展示DNA復(fù)制過程中聚合酶的合成作用以及校對和修復(fù)機制。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法

-講授法：講解DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制過程，確保學(xué)生掌握核心概念。

-討論法：組織小組討論，讓學(xué)生探討DNA結(jié)構(gòu)與生物功能的關(guān)系，促進(jìn)深入理解。

-實驗法：通過制作DNA模型，讓學(xué)生親手操作，增強對DNA結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識。

2.教學(xué)手段

-多媒體設(shè)備：使用PPT展示DNA結(jié)構(gòu)圖和復(fù)制過程動畫，提高信息傳遞效率。

-教學(xué)軟件：利用互動教學(xué)軟件，進(jìn)行實時測驗和反饋，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生訪問相關(guān)在線資源，拓展學(xué)習(xí)視野，加深對課程內(nèi)容的理解。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對DNA結(jié)構(gòu)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道DNA是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于DNA的圖片或視頻片段，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生初步感受DNA的魅力和特點。

簡短介紹DNA的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.DNA基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解DNA的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解DNA的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)，如脫氧核糖、磷酸和含氮堿基。

詳細(xì)介紹DNA的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解其如何形成核苷酸鏈。

3.DNA案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解DNA的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的DNA結(jié)構(gòu)案例進(jìn)行分析，如DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。

詳細(xì)介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學(xué)生全面了解DNA的多樣性和復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對實際生活或?qū)W習(xí)的影響，如基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，以及如何應(yīng)用DNA知識解決實際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論DNA的未來發(fā)展或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個與DNA相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如DNA突變對生物體的影響。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時加深全班對DNA的認(rèn)識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點評，促進(jìn)互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)DNA的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括DNA的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)DNA在現(xiàn)實生活或?qū)W習(xí)中的價值和作用，如疾病的基因診斷和基因治療。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的短文或報告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-相關(guān)書籍：《基因傳》、《生命的起源：DNA的故事》、《DNA：分子結(jié)構(gòu)的秘密》等，這些書籍可以為學(xué)生提供關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的更深入的歷史背景和科學(xué)探索過程。

-科普文章：介紹DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、DNA復(fù)制機制、基因編輯技術(shù)等主題的科普文章，幫助學(xué)生了解最新的科學(xué)研究進(jìn)展。

-科研論文：推薦一些適合高中生閱讀的科研論文，如關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)變異與疾病關(guān)聯(lián)的研究，讓學(xué)生接觸科學(xué)研究的實際過程。

-在線課程：利用MOOC平臺上的生物課程，如“現(xiàn)代生物學(xué)的基石：DNA、基因和遺傳”等，提供系統(tǒng)的學(xué)習(xí)資源。

2.拓展建議

-閱讀延伸：鼓勵學(xué)生在課外閱讀相關(guān)的科普書籍和文章，以加深對DNA結(jié)構(gòu)和功能的理解。

-實踐活動：組織學(xué)生參加生物學(xué)實驗活動，如DNA模型的制作，以增強對DNA結(jié)構(gòu)的直觀感受。

-科學(xué)寫作：要求學(xué)生撰寫關(guān)于DNA的科學(xué)小論文，培養(yǎng)其科學(xué)寫作能力和信息整合能力。

-學(xué)術(shù)討論：定期舉辦生物學(xué)沙龍，讓學(xué)生就DNA相關(guān)的科學(xué)問題進(jìn)行討論，激發(fā)其探索精神。

-觀看紀(jì)錄片：推薦學(xué)生觀看關(guān)于DNA的紀(jì)錄片，如《生命之書：DNA的秘密》，以豐富其學(xué)習(xí)體驗。

-參與科研：鼓勵有興趣的學(xué)生參與學(xué)?；虍?dāng)?shù)乜蒲袡C構(gòu)的科研項目，親身體驗科學(xué)研究的過程。

-參加競賽：指導(dǎo)學(xué)生參加生物學(xué)競賽，如生物奧林匹克競賽，以檢驗和提升其生物學(xué)知識水平。

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：鼓勵學(xué)生將生物學(xué)知識與其他學(xué)科相結(jié)合，如化學(xué)、物理、信息科技等，以形成跨學(xué)科的綜合能力。典型例題講解例題一：描述DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點，并解釋其穩(wěn)定性的化學(xué)基礎(chǔ)。

答案：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點包括：由兩條反向平行的多核苷酸鏈組成，圍繞一個共同的中心軸螺旋排列；磷酸和脫氧核糖構(gòu)成backbone，含氮堿基位于螺旋內(nèi)側(cè)，通過氫鍵連接。其穩(wěn)定性的化學(xué)基礎(chǔ)在于堿基間的氫鍵作用以及backbone上的磷酸基團之間的負(fù)電荷排斥。

例題二：解釋DNA復(fù)制過程中的半保留復(fù)制原理。

答案：半保留復(fù)制指的是在DNA復(fù)制時，新合成的DNA分子中的一條鏈?zhǔn)莵碜栽糄NA分子的模板鏈，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻逆?。這樣，每個新DNA分子都包含了一條舊鏈和一條新鏈，保證了遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。

例題三：繪制一個簡單的DNA復(fù)制過程的示意圖，并標(biāo)注主要參與的酶和蛋白質(zhì)。

答案：（文字描述示意圖）在DNA復(fù)制過程中，DNA雙螺旋首先被解旋酶解開，形成兩個單鏈模板。隨后，DNA聚合酶沿著模板鏈合成新的互補鏈。在這個過程中，還需要引物酶合成引物，以及DNA連接酶連接新合成的片段。示意圖中應(yīng)包括解旋酶、DNA聚合酶、引物酶和DNA連接酶。

例題四：分析一個DNA序列中可能發(fā)生的點突變，并討論其對蛋白質(zhì)功能的影響。

答案：假設(shè)有一個DNA序列中的ATG（編碼甲硫氨酸的起始密碼子）突變?yōu)镃TG（編碼亮氨酸），這種點突變可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成過程中起始位置的錯誤，從而影響蛋白質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)。

例題五：設(shè)計一個實驗方案，用于驗證DNA的半保留復(fù)制。

答案：實驗方案可以分為以下步驟：

1.準(zhǔn)備含有放射性標(biāo)記的DNA分子樣本。

2.將標(biāo)記的DNA分子放入不含放射性標(biāo)記的細(xì)胞中，進(jìn)行DNA復(fù)制。

3.在復(fù)制后，提取DNA分子，并通過離心技術(shù)分離不同質(zhì)量的DNA。

4.分析離心后的DNA分布，如果觀察到一條重鏈和一條輕鏈，則驗證了DNA的半保留復(fù)制。內(nèi)容邏輯關(guān)系①DNA的結(jié)構(gòu)

-重點知識點：DNA的化學(xué)組成（脫氧核糖、磷酸、含氮堿基）、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

-重點詞：脫氧核糖、磷酸、腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥嘌呤、胞嘧啶、氫鍵、堿基配對規(guī)則。

-重點句：DNA由兩條反向平行的多核苷酸鏈組成，堿基之間遵循A-T和C-G的配對規(guī)則。

②DNA的復(fù)制

-重點知識點：DNA復(fù)制的過程、半保留復(fù)制的概念、復(fù)制過程中參與的酶和蛋白質(zhì)。

-重點詞：解旋酶、DNA聚合酶、引物、引物酶、DNA連接酶、半保留復(fù)制。

-重點句：DNA復(fù)制以半保留方式進(jìn)行，每個新DNA分子包含一條舊鏈和一條新鏈。

③DNA結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

-重點知識點：DNA結(jié)構(gòu)如何決定其功能、DNA變異對生物體的影響。

-重點詞：基因、突變、轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)功能。

-重點句：DNA的結(jié)構(gòu)決定了其攜帶遺傳信息的穩(wěn)定性，任何結(jié)構(gòu)上的變化都可能影響生物體的功能。教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-觀察學(xué)生在課堂上的參與程度，是否積極提問和回答問題。

-評估學(xué)生對DNA結(jié)構(gòu)、復(fù)制過程和功能的理解程度。

-記錄學(xué)生在課堂討論中展現(xiàn)的批判性思維和創(chuàng)新能力。

2.小組討論成果展示：

-檢查每個小組的討論成果，包括對DNA相關(guān)主題的深入分析和創(chuàng)新性建議。

-評估小組成員之間的合作效果，如分工是否合理、溝通是否有效。

-點評每個小組的展示，提供具體的反饋意見，如邏輯性、創(chuàng)造性和表達(dá)的清晰度。

3.隨堂測試：

-設(shè)計簡短的問題測試，檢驗學(xué)生對本節(jié)課重點知識點的掌握情況。

-通過開放式問題，評估學(xué)生的理解深度和運用知識解決問題的能力。

-分析測試結(jié)果，針對學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)提供個性化的輔導(dǎo)建議。

4.課后作業(yè)與自學(xué)：

-檢查學(xué)生提交的課后作業(yè)，如關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的短文或報告，評估其內(nèi)容的完整性和準(zhǔn)確性。

-鼓勵學(xué)生利用課外時間自學(xué)相關(guān)拓展資源，如科普文章和在線課程，以拓寬知識視野。

5.教師評價與反饋：

-針對學(xué)生的課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況，給予個性化的評價和反饋。

-強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步和需要改進(jìn)的地方，鼓勵學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)和探索。

-總結(jié)整個教學(xué)過程中的亮點和不足，為后續(xù)教學(xué)提供調(diào)整和優(yōu)化的依據(jù)。

-提供具體的建議，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率和興趣，如組建學(xué)習(xí)小組、參與科研項目等。

-定期與學(xué)生進(jìn)行交流，了解他們對教學(xué)內(nèi)容和方式的看法，以便更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教學(xué)反思本節(jié)課的內(nèi)容是DNA的結(jié)構(gòu)，這是生物學(xué)中非常重要的一個知識點。在教學(xué)過程中，我深感教學(xué)方法的多樣性和靈活性對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果至關(guān)重要。首先，我采用了多種教學(xué)方法，包括講授法、討論法和實驗法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。講授法可以幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握DNA的結(jié)構(gòu)和功能，討論法則可以促進(jìn)學(xué)生之間的互動和交流，實驗法則可以讓學(xué)生親手操作，增強對DNA結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識。同時，我還充分利用了多媒體設(shè)備、教學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高了教學(xué)效果和效率。多媒體設(shè)備可以展示DNA結(jié)構(gòu)圖和復(fù)制過程動畫，教學(xué)軟件可以進(jìn)行實時測驗和反饋，網(wǎng)絡(luò)資源可以拓展學(xué)生的知識視野。在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于DNA的結(jié)構(gòu)和功能存在著一些誤解和困惑。例如，有些學(xué)生認(rèn)為DNA是一條直線，而不是雙螺旋結(jié)構(gòu)。針對這個問題，我通過模型演示和動畫展示，讓學(xué)生更直觀地理解DNA的空間結(jié)構(gòu)。此外，我還發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解DNA復(fù)制過程中的精確性方面存在困難。為了解決這個問題，我通過動畫或圖解，展示了DNA復(fù)制過程中聚合酶的合成作用以及校對和修復(fù)機制，讓學(xué)生更好地理解DNA復(fù)制的精確性是如何實現(xiàn)的。在教學(xué)過程中，我也意識到自己的教學(xué)方式和手段需要不斷改進(jìn)和完善。例如，在講解DNA結(jié)構(gòu)時，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對于堿基配對的特異性理解不夠深入。為了解決這個問題，我通過展示不同堿基的形狀和氫鍵形成，讓學(xué)生更直觀地理解堿基之間配對的具體方式。此外，我還發(fā)現(xiàn)自己在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論方面還有待提高。為了改進(jìn)這個問題，我會在課后查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)更有效的