科学家访谈　探索生物大分子的奥秘教案1

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

成都市实验外国语学校五龙山校区

生物学科教学设计（文根凤）

3.2《DNA分子的结构》

课

型

新课

课

时

第1课时

1.通过三个模型建构，从简述组成DNA分子的基本单位到DNA双螺旋结构，提升科学探究和科学思维能力。

2.通过模拟DNA分子的结构的学生活动，概述DNA分子结构的主要特点，初步了解科学探究的基本方法（如模型建构法，多学科知识的综合应用）

教学目标

3.通过4个讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，体验科学家锲而不舍合作交流的科学精神，培养解决现实生活中生物学问题的社会责任。

4.通过问题引导，阐明碱基互补配对的原则及意义，引出DNA的特性，得出碱基对的排列顺序就代表了遗传信的结论，进一步形成结构与功能相适应的生命观念。

重点

DNA分子结构的主要特点

重点

难点

难点

DNA双螺旋结构模型的构建

课标要求

概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。

讲授法、问题驱动法、演示法、提问法、模型建构法、角色扮演法、小组合作讨论法等

小组合作学习法

设计意图

从生活常识引导同学们进入课堂，引起注意、激发学习兴趣。

课

题

教法

学法

知识链接

教学过程

导入新课

DNA是主要的遗传物质

遗传信息的携带者—核酸

教师活动

学生活动

同学们大家都还记得5.12吗，对了，这是一场自然思考：

灾难，很多人不幸遇难，他们有的被掩埋在倒塌的亲子鉴定房屋中，而很多遇难者在临死前已经面目全非，那DNA鉴定我想问同学们，这些遇难者的亲人家属，通过什么技术

样的方法才能确定谁是他们的亲人呢？对了，DNA思考：

鉴定，那么DNA鉴定的物质实质是什么物质？为什DNA，因为么采用的是DNA而不是其他物质呢？对了DNA是DNA是主主要的遗传物质，这是DNA的功能，我们说结构与要的遗传功能一定是相适应的，那DNA分子到底具有什么样物质

的结构使它具有这样的功能呢？这就是我们今天的学习内容：DNA分子的结构。

导、展、评：

一、温故知新

【过渡】在学习新内容之前我们一起来回忆一下在

必修一中所学过的有关DNA的相关知识。

回忆

复习旧知1. DNA的全称？

思考

导入新知

2. DNA的组成元素？

回答问题

3.DNA的基本组成单位？

导

巩固DNA已学基础知识，为本节课的学习做铺垫

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

1 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

学

模型构建Ⅰ：一个脱氧核苷酸分子（点）

展、评

学

模型构建Ⅱ：一条脱氧核苷酸单链（线）

展、评

阅读资料

思考回答问题

学生思考回答问题

磷酸二酯键

一分子的脱氧核苷酸=？+？+？

我们说这就是DNA分子的基本组成单位，那基本组

成单位是怎么样连接成脱氧核苷酸长链的呢？

学、展、评

2.模型构建Ⅱ：一条脱氧核苷酸单链（线）

我们知道组成DNA分子结构的基本组成单位有？

种，那这些脱氧核苷酸作为基本组成单位是怎样连

接形成链的呢？

建模解决对了，是通过一个重要的化学键将单个的脱氧核苷问题

酸基本单位连接起来形成脱氧核苷酸长链结构的。

二、探索新知：

【过渡】这个啊仅限于当时对DNA的认识，随着科学的发展和社会的进步，后来到了1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了DNA的双螺旋结构，从而带来了遗传学的彻底变革，这一成就后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，更宣告了分子生物学的诞生。也正是因为这一研究成果，1962年他们共同获得了诺贝尔奖。那么，克里克与沃森提出了双螺旋结构到底是怎样的呢，这个，还得从1951年的一个美丽的春天说起，下面我们一起跟随科学家的探究足迹尝试着构建出这个著名的双螺旋结构。请同学们带着老师给出的问题阅读教材47—48页资料中的内容。给大家3分钟时间，计时开始。

学、展、评

1.模型构建Ⅰ：一个脱氧核苷酸分子（点）

通过资料阅览结合以前学习的知识我们知道DNA分子的基本组成单位是脱氧核糖核甘酸。一分子的脱氧核糖核苷酸是由几部分组成的？分别是？而含氮碱基又包含了？

普及生物科学史

让同学们体会到科学家探索生命本质的艰辛

为DNA双螺旋结构模型打下基础做下铺垫通过建模分析DNA分子的基本组成单位脱氧核糖核苷酸以及组成DNA的含氮碱基种类

从基本单位点模型到脱氧核苷酸链线模型的建立层层深入为双螺旋结构做铺垫。

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

2 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

学、展、评

模型构建Ⅲ：DNA分子平面结构（面）

由衍射图【过渡】那DNA分子就是这样一个平面结构吗？

讨论1.不难发现刚刚在资料中提到沃森和克里克在谱，推算出DNA分子构建模型的过程中，利用了他人的许多经验和成果，呈螺旋结其中威尔金斯和同事富兰克林提供的DNA衍射图谱构。

对他们有什么帮助？使他们得出了什么样的结论？

他们得到的结论是：DNA分子呈螺旋结构，那这个

螺旋结构到底具有什么样的特点，接下来让我们根

模型构建据科学家提出的结构模式图来首先来解决第一个问

Ⅲ：DNA题：

DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

分子平面结构（面）

答：DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链

盘旋而成的。

DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位分组讨论

于DNA的什么部位呢？

思考问题

答：DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列回答问题

在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。

DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么

部位？

答：两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基

对，且遵循碱基互补配对原则。

在此我们只是从科学家的模式图中通过观察发现的

DNA双螺旋的结构特点，那大家有考虑为什么吗？

例如为什么两条链必须是反向平行的，为什么A一

定与T配对，为什么C一定与G配对？

接下来我们一起来解决第一个问题，DNA分子是由

两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。为什

么是反向平行的？

【学生活动】

老师演示，以左手弯曲向上，左手拿磷酸纸片代表

积极参与

磷酸分子，身体比作脱氧核糖，右手臂平举，右手

拿长方形纸片代表比作碱基。

同学们按如果我现在右手拿的是A的纸片，此刻的我就代表老师指令

一个腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。接下来我们请同学起做人体模

拟活动。

来一起做模拟DNA双链结构的游戏。

在此文老师要征求10个脱氧核苷酸，愿意参与进来

扮演脱氧核苷酸的同学举手示意。

讨论2.我们刚刚提到，排列在中间的碱基对要遵循

模型展示—找出磷酸二酯键

学

展、评

引导学生巩固上节知识的同时巩固本节知识，培养建模意识和观察能力。

通过生物科学史一步步探讨DNA双螺旋结构。

通过三个核心问题构建DNA双螺旋结构模型

培养同学们模型构建和科学探究的能力

现场人体模拟活动的安排，能够将抽象的双链转换为具体，而是能够引起同学们的注意，提高学习兴趣，加深理解和记忆，突破重难点。

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

3 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

学、展、评

碱基互补配对原则，那什么是碱基互补配对原则呢？

奥地利著名生物化学家查哥夫研究成果：几乎所有生物的DNA中

腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量(A=T)。

鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量(G=C)。

A一定与T配对

G一定与C配对。为什么？

讨论3.碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？

答：这是由于嘌呤碱是双环化合物，占有空间大；嘧啶碱是单环化合物，占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的。

讨论4.为什么只能是A配T，G配C，不能是A配C，G配T？

答：(1)A的量总是等于T的量,G的量总是等于C的量.(2)A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，使DNA的结构更加稳定. 所以我们得出结论：嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。

【模型展示】：

通过层层推进和艰辛的

研究最终啊科学家终于构建出了这样有一个完整精确的DNA双螺旋结构。解说DNA双螺旋模型。

同学们，你们注意到了吗？两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序是稳定不变的。长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。

DNA分子的特异性就体现在特定的碱基（对）排列顺序中。

碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。

稳定性：DNA分子中在外侧脱氧核糖和磷酸交替连

接排列不变，内侧碱基互补配对原则不变。

DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。

讨论5.沃森和克里克默契配合，建构了DNA双螺旋结构模型，作为科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。这给予你哪些启示？

思考问题

豁然开朗

理解DNA分子的特性

同学们自由发言

引导学生思考问题

用两个本质问题突破重难点

培养同学们学科素养（科学思维) 激发科学探究的能力，讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，体验科学家锲而不舍合作交流的科学精神认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程

让同学们理解DNA的多样性和特异性从分子水平上说明了生物体具有多样性和特异性的原因。通过问题引导，阐明碱基互补配对的原则及意义，引出DNA的特性，得出碱基对的排列顺序就代表了遗传信的结论，进一步高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

4 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

课堂小结

1.善于学习和借鉴他人的研究成果和经验；

2.善于与他人交流、沟通和合作；

3.大胆设想，科学推理，百折不挠，锲而不舍的精神。

【前后照应】正是因为DNA具有以上的特性，所以我们才能使用DNA鉴定技术来测试DNA序列，通过比对相似程度来辨别我们的亲人。

以上就是我们本节课

的主要内容

结

测：下面是DNA的分子的结构模式图，说出图中1－10的名称。

测

课堂检测

前后对用

用思维导图进行小结

认真思考

回答问题

形成结构与功能相适应的生命观念。

使课堂有始有终

普及DNA鉴定原理

整理本节课知识与思路，主动构建知识网络。

检测课堂效果

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

5 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

课后作业

完成作业

培养学生动手操作能力

制作DNA双螺旋结构模型

板书设计：

DNA分子的结构

一、模型构建Ⅰ：脱氧核苷酸

三、模型构建Ⅲ：DNA分子的双螺旋结构的特点

①DNA分子是由两条反向平行的脱氧

核苷酸长链盘旋而成的。

②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，

排列在外侧，构成基本骨架；碱基在内侧。

③两条链上的碱基通过氢键连结起来，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。

二、模型构建Ⅱ：脱氧核苷酸长链

四、DNA分子的特性

①

多样性

②

特异性

③

稳定性

磷酸二酯键：

将单个的脱氧核糖连接成脱氧核苷酸长链

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

6 页

共

7 页

成都市实验外国语学校五龙山校区

备课教师：文根凤

2019年

4

月

26

日

教

学

反

思：

1、本堂课教学结构完整（符合5+1五步互动教学模式），思路清晰。

2、实现了教学目标，导学展评测各环节紧紧相扣，学生的答案是自己说出来的，就证明本堂课是有效的，课堂设计是合理的。

3、语言表达清晰、准确、干净利落。

4、富有强烈的激情，将丰富的表情融入课堂中，课堂调动气氛很好。

5、本堂课的亮点之一在于让同学们带着问题阅读资料，讲新知识点前都有铺垫，这样会使课堂效果更顺畅，想要的答案和效果来的更容易。

6、本堂课的亮点之二在于学生活动很精彩，让同学们人体模拟DNA基本单位脱氧核糖核苷酸，让同学们很好的理解为什么两条链要反向平行，组成脱氧核苷酸链来进行碱基互补配对，这个活动很形象，并且活动很精彩，组织有序，同学们参与进来亲身感受印象更深刻。增加了课堂的趣味性。

本堂课的亮点之三在于很注重生物模型构建，三个建模（点、线、面

）层层递进，并采用了双螺旋的结构模型观察，画抽象为具体，紧靠核心素养。（1.通过三个模型建构，从简述组成DNA分子的基本单位到DNA双螺旋结构，提升科学探究和科学思维能力。2.通过模拟DNA分子的结构的学生活动，概述DNA分子结构的主要特点，初步了解科学探究的基本方法（如模型建构法，多学科知识的综合应用）。3.通过4个讨论DNA双螺旋结构模型的构建历程，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，体验科学家锲而不舍合作交流的科学精神，培养解决现实生活中生物学问题的社会责任。4.通过问题引导，阐明碱基互补配对的原则及意义，引出DNA的特性，得出碱基对的排列顺序就代表了遗传信的结论，进一步形成结构与功能相适应的生命观念。）

7、本堂课还可以改进的地方在做人体模拟脱氧核苷酸时，可以先让一个同学上台当模特，人体每一个部位代表什么？比如头代表氧原子，身体就是脱氧核糖，手臂代表碳链，拳头代表磷等，这样提前的铺垫让同学们更易懂，知识点更落地。其次在让同学们进行组合配对时，发碱基卡片的时候尽量发的不配对，可以让其他同学来回答他们应该怎么变动，这样其他同学的参与度会更高。

教学的路很长，需要我们不断地

升华自我，改进自我，将学科热情发挥到淋漓尽致，将生物核心素养渗透到每一个章节，每一个细小的知识点，争取早日成为自己心目中一名优秀的老师，一名卓越的老师，实现心中的梦想。

高一年级

教学设计

高一年级：文根凤

第

7 页

共

7 页