资源简介

《DNA分子结构》教学设计
授课教材：人教版 必修2《遗传与进化》
一、 教学理念与设计思路
本课以“发展学生核心素养”为宗旨，创设“科学侦探”情境，以科学史为线索，模型构建为核心，AI技术为支撑。引导学生重走探索之路，在“提出假说-动手构建-验证修正-深化理解”的完整探究过程中，自主构建知识，深刻领会“结构与功能观”，培养科学思维与探究能力。
二、 教学准备
1. 教师准备：
AI图片：用“文心一格”生成3-5张DNA概念图，保存至手机。
3D模型：下载一段高清3D动画视频。
分组材料：DNA模型组件套件
教师演示模型：一个用精美材料制作的精确DNA小片段。
精心设计的PPT（含科学史资料、图片）。
学生学习任务单（含评价量表、推理记录区和结构总结区）。
学生准备：
复习遗传物质的基础知识，以4-6人为一小组就座。
三、 核心素养教学目标
生命观念：通过对DNA双螺旋结构模型的分析，阐明“结构与功能相适应”的观点。
科学思维：基于科学史实进行分析、推理、论证，运用模型与建模的方法构建并优化DNA分子模型。
科学探究：模拟“发现问题-提出假说-构建模型-检验修正”的科学探究全流程。
社会责任：感受科学家合作与探索的精神，认同科学技术是在不断争论与修正中发展的
四、 教学重难点
教学重点：DNA双螺旋结构模型的主要特点。
教学难点：理解“反向平行”和“碱基互补配对原则”及其生物学意义。
五、 教学过程
(一) 情境导入：AI想象，化身侦探 (5分钟)
教师活动：
投屏展示预生成的AI DNA概念图。
“同学们，在上课之前，老师让AI根据‘DNA’这个词画了几张画，大家看——（展示图片）。这些画面充满了科幻感。那么，在真实的生命体内，这个决定我们是单眼皮还是双眼皮、承载着生命全部遗传秘密的DNA分子，究竟是不是长这样？它到底有着怎样精妙而真实的结构？今天，我们都不当学生了，我们就当一回‘科学侦探’，穿越回70年前，和沃森、克里克一起，亲手揭开这个世纪之谜！”
学生活动：观看、惊叹、进入情境。
设计意图：利用AI视觉冲击力与角色扮演，瞬间激发兴趣，明确课堂主线。
(二) 探究之旅：循迹建模，AI验证 (30分钟)
活动一：情报分析——提出假说 (10分钟)
教师活动：
线索一：引导学生回顾DNA的基本单位是脱氧核苷酸
“首先，这是我们的第一条线索：DNA的基本构建单位——脱氧核苷酸。请大家在自己的学习任务单上，快速画出它的简化图（一个五边形代表脱氧核糖，一个圆圈代表磷酸，矩形代表含氮碱基）。”
线索二：神秘法则
PPT展示查哥夫法则（A=T, G≡C）。“第二条关键线索！这组等量关系是巧合吗？它意味着什么？“A=T, G=C对推断DNA结构有何启示？
学生猜测和AI回答做对比”
存在“配对”规则：这就像我们发现，在班级里，每一个男生（A）总是和某一个特定的女生（T）一起出现，并且数量完全相等；另一个男生（G）也总是和另一个特定的女生（C）一起出现。这绝不可能是巧合，而是说明他们之间存在着稳定的“搭档”关系。
否定了“简单单链”的可能性：如果DNA是简单的一条长链，那么A、T、G、C四种碱基的比例应该是随机变化的，不可能出现如此严格的等量关系。这种严格的1:1比例关系，强烈指向了两条链 通过某种方式结合在一起。
揭示了碱基是结构核心：这个法则关注的是碱基（A,T,G,C）的数量关系，而不是糖或磷酸。这说明，碱基是形成这种稳定结构的关键所在，它们很可能位于分子的内部，通过某种方式将两条链连接起来
【引导】“AI指出了‘配对关系’。大家想想，怎样的结构能保证A和T、G和C总是成双成对？”（引导学生猜想“碱基互补配对”）。
线索三：决定性的“X光片”
PPT展示富兰克林DNA衍射图。“终极线索！这张‘X光片’中的‘X’形，告诉了我们什么？”（引导学生说出“螺旋结构”）。
提出初步假说
【任务】小组合作，在白板/学习单上画出你们推测的DNA平面结构图。
【教师巡视】收集典型画法（特别是方向错误、配对错误的），作为后续批判的靶子。
设计意图：将科学史转化为侦探线索，利用AI作为认知支架，引导学生进行逻辑推理，培养科学思维。
活动二：动手构建——初建模型 (8分钟)
教师活动：
发布核心任务
“光说不练假把式！现在，请用你们手中的材料，将猜想变为立体模型！搭建一个至少5对碱基的DNA片段。请思考并解决三大核心问题！”
PPT/板书强调：①骨架如何连接？②两条链方向如何？③碱基如何配对？
分发材料并提醒参考学习单上的评价量表。
教师巡视指导
关键期！使用引导性语言，“挑错”但不直接纠正：
“你们确定两条链的这个方向是对的吗？依据是什么？”
“看看你们的A和G配对了，符合‘查哥夫法则’吗？”
学生活动：小组合作，动手构建。（此时，学生极可能建出两条链同向、碱基随意配对的错误模型）
设计意图：通过动手操作将抽象思维具体化，暴露前概念，为后续认知冲突和模型修正埋下伏笔。
活动三：揭秘时刻——AI验证与修正 (12分钟)
教师活动：揭示“标准答案”
“模型初具雏形！现在，让我们请出终极‘裁判’——DNA的3D高清模型！”
投屏手机3D模型（或播放备份视频），确保画面清晰，可流畅旋转。
引导观察与对比（核心环节）
观察点1（反向平行）：旋转模型，特意展示链的方向。【提问】“紧盯屏幕！两条链的方向相同吗？……对！是‘反向平行’！请所有小组立刻检查并修正！”
观察点2（碱基互补配对）：放大模型，聚焦内侧碱基对。【提问】“A和谁牵手？G和谁牵手？……没错，A-T，G-C，严格遵循‘碱基互补配对原则’！请立刻修正你们的碱基对！”
观察点3（双螺旋）：再次整体旋转模型。【语言】“感受它整体的空间形态——一个规则的、向右盘旋的‘双螺旋’！”
模型修正与总结
确认各小组均修正成功，并依据评价量表给予即时评价。
引导全体学生，手持正确模型，齐声说出三大特点，并完成学习任务单的填空。
板书：
两条链 → 反向平行，双螺旋
骨架在外 → 磷酸-脱氧核糖
碱基在内 → 碱基互补配对（A=T, G≡C）
设计意图：利用3D模型实现可视化教学，攻克教学难点。通过“构建-对比-修正”的过程，让学生自主发现并纠正错误，深刻内化知识，体验科学模型的建构过程。
深化应用：结构与功能的统一 (5分钟)
教师提问：“我们千辛万苦知道了它的结构，那么这种结构有什么好处呢？为什么偏偏是它，而不是别的分子能成为遗传物质？”
AI互动辩论：教师：“有同学可能会想，单链不是更简单吗？我们来和AI辩论一下。”
教师操作：对AI提问：“请扮演一个持不同观点的学生，你认为单链的RNA结构比双链的DNA更稳定，所以DNA不应该作为遗传物质。请用这个观点向我发起挑战。”
引导反驳：将AI的“挑战”念给学生听，引导学生利用本课所学进行反驳。
“双螺旋结构像拧麻花，更稳定！”
“碱基藏在里面，被骨架保护着，不容易被破坏！”
教师总结：“所以，DNA的这种精美结构，完美地满足了它作为遗传物质所需要的稳定性、多样性和精确复制的功能。这就是生物学中最重要的——结构与功能相适应！”
设计意图：通过人机辩论的游戏化方式，驱动学生应用新知解决复杂问题，实现知识的升华与核心观念的建立。
(四) 课堂小结与情感升华 (3分钟)
教师活动：
学生分享：邀请1-2名学生分享：“在从错误到正确的模型修正过程中，你最大的感悟是什么？”
【结束语】“愿大家记住的，不仅是知识，更是科学探索路上的智慧、坚持与美。”
设计意图：将科学与人文融合，反思科学本质，提升课堂格调，给学生留下深远的情感体验。
(五) 布置作业 (2分钟)
基础性作业：绘制DNA分子结构模式图，标注各部分名称及结构特点。
拓展性作业（二选一）：
生活建模师：用身边任何物品（橡皮泥、塑料片、文具等）制作一个DNA模型，并拍照附上简短的“结构说明书”。
六、 板书设计
采用图文结合的思维导图形式，清晰呈现探究逻辑与知识结构。
DNA的分子结构
【科学侦探·三大线索】
1. 单位：脱氧核苷酸 (画简图)
2. 法则：A=T, G≡C → AI分析 → 配对！
3. 影像：X形 → 螺旋！
【真相揭秘·双螺旋】
┌─→ 1. 双链，反向平行 (绘箭头示意)
├─→ 2. 骨架在外 (磷酸-脱氧核糖)
└─→ 3. 碱基在内 (A=T, G≡C)
【生命观念】
稳定结构 ←→ 遗传功能
(多样性) (精确复制)

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