资源简介

单元（主题）教学设计体例
基本信息
单元（主题）教学名称 基因的本质
姓名 学校
学科 生物学 教龄
组别 1+3 年级 直升二 教科书版本及章节 人教版《生物学》必修2遗传与进化
单元（或主题）教学设计
单元（或主题）名称 基因的本质
单元（或主题）教学设计说明 结合课标要求和教材内容，确定课标中的重要概念3.1为学习单元。本主题是必修2的一个自然单元——第3章：基因的本质。当孟德尔揭示了遗传的基本规律，摩尔根用实验证明基因在染色体上之后，基因的重要性愈加凸显。然而，基因的化学本质（或物质基础）是什么？这仍然是未解之谜。科学家经过不懈探索，通过一系列重要实验，最终揭开了DNA和基因的“神秘面纱”，揭示了基因的本质。只有认识基因的本质，才能更好地理解基因在生命活动中的重要作用，更好地理解遗传信息从亲代传递到子代的意义。 本单元包括DNA是主要的遗传物质，DNA的结构，基因是有遗传效应的DNA片段。按照科学史的顺序，从科学家研究遗传物质是DNA还是蛋白质的过程入手，尊重学生认知规律，一步步引导学生认识基因的本质，也为后续内容基因的表达、基因突变及其他变异、生物的进化等学习做好铺垫，打好基础。 本章是落实课程标准“3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”的要求。具体包括： 1）概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA 分子上，蛋白质的氨基酸序列是由基因决定的； 2）概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的长链，一般由两条反向平行的长链上的碱基互补配对形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
2. 单元（或主题）学习目标与重点难点
单元学习目标
A生命观念： 1)亲历科学探究过程，探索遗传物质的化学本质，揭示DNA的结构，并最终揭示出基因的本质， 认识到DNA碱基序列的统一性和多样性，理解DNA中储存着丰富多样的遗传信息。 2)运用结构与功能观分析解释DNA的双螺旋结构决定了DNA的稳定性，而稳定的结构适于储存遗传物质，DNA的双螺旋结构与其功能是相适应的。
B科学思维： 4）基于给定的科学史，分析不同实验之间的逻辑关系，如格里菲思的肺炎链球菌转化实验就是艾弗里实验的基础；富当克林拍摄的DNA衍射图谱、查哥夫对DNA碱基含量的测定，是沃森和克里克成功揭示DNA双螺旋结构的基础。 5）运用自变量控制科学方法，对艾弗里实验进行分析，理解自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。
C科学探究： 6）通过“思考·讨论”活动“证明DNA是遗传物质的实验”，构建并使用DNA双螺旋结构模型，阐明DNA双螺旋结构特点。
D社会责任： 7）通过对离心、同位素标记、体外转化体系等技术的了解，理解物理学和化学方法在生物学研究中的重要作用，进一步领悟多学科交叉的必要性。 8）基于科学家对基因本质的探索历程，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同科学家的探索求真、交流合作等科学精神在科学研究中的重要性。
单元学习重点
1）证明DNA是遗传物质的实验原理和过程。 2）制作DNA双螺旋结构模型，明确DNA的结构特点。
单元学习难点
1）证明DNA是遗传物质的实验原理和过程。 2）DNA结构的主要特点。
学习任务
课时 任务（活动）序号 任务描述
第1课时 任务1 分析格里菲斯的“肺炎链球菌体内转化实验”，学会分析实验结果。
任务2 分析艾弗里的“肺炎链球菌体外转化实验”，阐述自变量控制的“加法原理”和“减法原理”的基本实验设计思路。
第2课时 任务3 分析“噬菌体侵染细菌的实验”，感受科学家严谨的实验设计思路，层层推进，得出结论。
第3课时 任务4 依据科学家的探究历程，合作构建DNA双螺旋模型。
任务5 观察建构的模型，归纳总结DNA的结构特点。
第4课时 任务6 依据资料分析，自主构建基因和DNA的关系。
任务7 阅读教材和分析情境资料，通过运用数学方法理解DNA的多样性和特异性。
单元（或主题）整体教学思路（教学结构图）
第1课时教学设计
课题 DNA是主要的遗传物质 第1课时
课型 新授课章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析 《DNA是主要的遗传物质》是高中生物必修2第三章“基因的本质”的第一节，是高中生物必修2前两章“遗传因子的发现”、“基因和染色体的关系”的继承和发展，是今后学习DNA分子的结构和复制、基因的表达、基因突变与重组、种群基因频率的改变，以及基因工程等内容的重要基础。 在教学过程中，回顾前面所学的有丝分裂、减数分裂和受精作用，阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用，再通过对染色体化学成分分析得知，它的主要成分是DNA和蛋白质。那么，遗传物质是DNA还是蛋白质呢 教材通过肺炎链球菌的体外转化实验第一次证明DNA是遗传物质，妙用利用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。
学习者分析 授课的对象是高一的学生，经过必修一的学习，已掌握了生命活动的主要承担者是蛋白质，核酸是遗传信息的携带者，染色体的化学组成，蛋白质和核酸的元素组成、基本单位和结构等，病毒的生命活动需寄生在活细胞中，也知道了同位素标记法能够追踪物质的去向，有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础知识，以及遗传因子的发现的遗传学基础知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。 高中学生具备了一定的认知能力，思维目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考。
3.学习目标确定 1)通过肺炎链球菌实验的分析过程，学习对照实验中自变量控制的减法原则。 2)在实验讨论过程中发展批判性思维。认同科学结论的获得离不开严谨的推理和确凿的实验证据。
4.学习重点难点 重点：肺炎链球菌转化实验的原理和过程 难点：肺炎链球菌转化实验的原理和过程
5.学习评价设计
环节 思考、回答的问题 指向教学目标
一 分析格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验过程？ 1
二 加热致死的S型细菌会不会导致小鼠死亡？为什么第四组实验的小鼠死亡，并从其体内分离出S型活细菌？从格里菲思的实验中，你学习了哪些实验方法？能得出哪些结论？ 1，2
三 艾弗里的实验设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？实验结论是什么？ 1，2
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：导入教师活动1 带领学生回顾遗传学从诞生到细胞遗传学的研究发展过程，引出问题：遗传物质是蛋白质还是DNA？学生活动1 回顾科学研究历程，根据已有的知识，学生回答教师提出的问题，DNA是遗传物质。活动意图说明：回顾历史，找到研究方向，激发探究愿望。环节二：通过任务单上提供的材料，分析推理——DNA和蛋白质，谁是遗传物质，具备哪些特点？教师活动2 引导学生根据任务单上提供的材料，完成表格，并对材料信息进行归纳整理，梳理出遗传物质应该具有哪些特征？学生活动2 学生根据学习任务单上提供的材料，通过分析推理的思维过程，对材料进行分类判断，列举出支持蛋白质是遗传物质或者支持DNA是遗传物质的证据。并归纳总结得出遗传物质应该具有多样性、可传递、稳定性等特征。活动意图说明：使学生体验用事实或材料作为证据支撑观点的科学思维方式。学习对信息进行整合归纳，通过分析推理过程归纳出遗传物质的特点。环节三：对遗传物质早期的推测教师活动3 指导学生阅读教材并思考问题。 20世纪中叶，人们对遗传物质的普遍认识是怎样的？在蛋白质和DNA中，当时人们认为哪一种是遗传物质？为什么会有这样的认识？学生活动3 阅读、分析、回答。 蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。 到了20世纪30年代，人们才认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖，碱基有4种。 认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。活动意图说明：从历史出发，重温科学家探索遗传物质的过程，引导学生认识到科学的发展并非一帆风顺，有时错误的观点会占主导地位。环节四：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验教师活动4 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 介绍：R型和S型细菌的区别 比较项目R型S型菌落粗糙光滑荚膜无荚膜有荚膜致病性无有
讲述： 加热致死的作用原理：蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度降至55℃以下时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性不能恢复。 展示：格里菲思的实验过程。 讨论问题串： 1.加热致死的S型细菌会不会导致小鼠死亡？ 2.为什么第四组实验的小鼠死亡，并从其体内分离出S型活细菌？ 3.从格里菲思的实验中，你学习了哪些实验方法？能得出哪些结论？ 引导学生归纳得出结论。 学生活动4 学生通过对实验过程的分析，层层深入，回答问题。 回答： 1.不会 2.已经加热至死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质。 3.实验中要控制单一变量和设置对照组。 结论： 加热致死的S型细菌含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。活动意图说明：学习科学家设计肺炎链球菌转化实验的原理和过程，分析实验设计思路，训练科学思维。通过合理的逻辑推理过程得到结论，发现“转化因子”的存在。环节五：转化因子究竟是什么物质？如何设计实验来证明？教师活动5 艾弗里的肺炎链球菌转化实验 展示：艾弗里的实验过程 将加热致死的S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。对细胞提取物分别进行不同的处理后，将细胞提取物加入有R型活细菌的培养基中，结果如下表所示。 组别S型细菌细胞提取物的处理方法实验结果1不作 处理将细胞 提取物 加入有 R型活 细菌的 培养基 中R型+S型2蛋白酶R型+S型3RNA酶R型+S型4酯酶R型+S型5DNA酶R型
提问： 1.该实验的设计遵循哪些原理？其巧妙之处是什么？ 2.实验结论是什么？ 结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。学生活动5 回答： 遵循单一变量原则和对照原则。其巧妙之处在于运用“减法原理”，人为去除某个影响因素后，观察实验结果的变化。 DNA是转化因子。 活动意图说明：学会分析实验处理与实验结果之间的逻辑关系，推理得出实验结论：DNA是转化因子。了解对照实验设计的“减法原理”，认同DNA是遗传物质。
板书设计 DNA是主要的遗传物质 一、对遗传物质的早期推测 二、实验探究 （一）肺炎链球菌转化实验 1、格里菲思的体内转化实验 结论：S型菌具有“转化因子” ，能将R型转变成S型。 2、艾弗里的体外转化实验 结论：转化因子是DNA，DNA是遗传物质
作业与拓展学习设计 用画图的方式绘制出肺炎链球菌体内和体外转化实验过程
特色学习资源分析、技术手段应用说明 在教学过程中，用了一张染色体高度螺旋化的图片，引出染色体是由DNA和蛋白质组成的，进而提出问题：DNA和蛋白质，谁是遗传物质呢？
10.教学反思与改进 本节内容讲述了格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验，得出转化因子将R型细菌转化成S型细菌，那么转化因子是什么呢？艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明转化因子是DNA，DNA是遗传物质。通过引导学生重温科学家的探究历程，主要想达到以下几个目标：1.获得科学知识──理解“DNA是遗传物质”；2.掌握科学研究方法，通过这些实验让学生掌握科学的研究方法，培养学生的科学探究能力，所以在本节的教学中重点对学生进行了科学方法训练；3.培养自主学习和合作探究能力，改变学生学习方式，初步具备探究能力和创造性思维。然而，由于本节实验内容较为抽象，上课时采用了多媒体辅助教学，便于学生更好理解实验过程。“DNA是主要的遗传物质”是2个课时的内容，教学时间不易控制，课上没有安排做相应的练习进行巩固。
第2课时教学设计
课题 DNA是主要的遗传物质 第2课时
课型 新授课章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 《 DNA是主要的遗传物质》一节中“噬菌体侵染细菌的实验”是人教版普通高中新课程生物必修2《遗传与进化》中第3章第1节的内容。本部分内容之前已经介绍了格里菲斯和艾弗里的“肺炎链球菌的转化实验”。而“噬菌体侵染细菌的实验”是比之前的实验更具说服力的一个实验,教师应引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论——DNA是遗传物质。本内容是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习DNA的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。通过对科学史的学习也有利于培养学生生物观念、科学思维、科学探究的生物学科核心素养。
2.学习者分析 学生在初中的生物课本中已了解了细菌和病毒，高中生物必修一的课本也介绍了原核生物与真核生物，并得知病毒是一种寄生生活，无细胞结构的生物。这为本节课大肠杆菌和T2噬菌体的结构学习打下了基础。因此，教师可以简要跟学生介绍大肠杆菌和噬菌体，引发回忆。 高中生具有相应的分析科学史，得出相关结论的能力和一定的实验探究能力。虽然高中学校没有成熟的实验条件供学生亲自做噬菌体侵染细菌的实验，但教师应该形象直观地展示科学探索的过程，引导学生重现一遍科学家的探究历程，达到发展学生科学思维能力的目的。
3.学习目标确定 1) 在学习了肺炎链球菌转化实验的基础上，通过分析噬菌体侵染细菌的实验阐明DNA是遗传物质。 2)基于遗传物质探索的科学史实验分析，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。
4.学习重点难点 重点：DNA是遗传物质 难点：从实验选材、研究方法和设计思路等角度，感悟科学家揭示DNA是遗传物质的研究历程中，在科学方法层面带来的启示以及生物技术在生物学发展中的推动作用。
5.学习评价设计
环节 思考、回答的问题 指向教学目标
一 噬菌体结构和生存方式是什么？ 1
二 如何“追踪”蛋白质分子和DNA分子，看它们是否注入大肠杆菌？选用何种元素对蛋白质分子和DNA 分子进行标记？ 如何标记？能否同时标记？带标记的噬菌体感染什么样的细菌呢？怎样使噬菌体外壳从大肠杆菌表面脱落下来，以便于检测？观察到什么现象才能说明侵入细菌的只有噬菌体的DNA？ 1，2
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：导入教师活动1 回顾格里菲思和艾弗里体内转化和体外转化实验，明确艾弗里的实验结果“DNA是遗传物质”,然而有很多科学家对此产生了质疑，一是因为肺炎链球菌不是研究遗传物质最理想的实验材料，因为成分太多，扩大了实验范围。二是由于当时技术所限，艾弗里提得最纯的DNA中也含有0.02%的蛋白质。引发思考：如何解决这一争论呢？似乎需要从提纯、酶解的实验思路中跳出来，寻找DNA 与蛋白质能天然分开的过程 如果你从事这项研究，你会选择什么样的材料呢？ 学生活动1 学生思考回答教师提出的问题，选择病毒材料。活动意图说明：梳理研究工作主线，衔接第1课时的争论，引出本课时的后续研究工作。环节二：对噬菌体的认识教师活动2 噬菌体的结构和生存方式。 ①请学生自主阅读教材P45页，回答：T2噬菌体的结构和生存方式？ ②展示大肠杆菌和T2噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、组成成分； ③讲解噬菌体侵染大肠杆菌的过程： 展示电镜照片： 播放视频：噬菌体侵染大肠杆菌的过程（吸附—注入—合成—组装—释放）学生活动2 回答： ①T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌内的病毒。它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。 ②结构特点：呈蝌蚪形，分为头部和尾部。 化学组成：60%是蛋白质，40%是DNA，仅蛋白质分子中含有硫（S），磷（P）几乎都存在于DNA分子中。 活动意图说明：了解实验材料的特点，理解其优于化学提纯的方便之处。环节三：赫尔希和蔡斯的工作教师活动3 1、实验设计思路：把蛋白质和DNA区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用 2、实验方法：放射性同位素标记法 3、实验过程： 思考以下问题： ①如何“追踪”蛋白质分子和DNA分子，看它们是否注入大肠杆菌？ ②选用何种元素对蛋白质分子和DNA 分子进行标记 如何标记？能否同时标记？ ③带标记的噬菌体感染什么样的细菌呢？ ④怎样使噬菌体外壳从大肠杆菌表面脱落下来，以便于检测？ ⑤观察到什么现象才能说明侵入细菌的只有噬菌体的DNA？ 学生活动3 回答： ①同位素标记法 ②仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。可用放射性同位素35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA； 分别在含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到蛋白质含有35S标记和32P标记的噬菌体；不能同时标记。 ③无放射性标记的细菌 ④搅拌器 ⑤观察放射性的分布，用35S标记的一组侵染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在离心管的沉淀物中。活动意图说明：引导学生回忆、迁移必修1相关技术。引导学生思考实验设计思路，遵循实验设计的单一变量原则。感悟生物技术对研究的推动作用。环节四：动画展示噬菌体侵染细菌实验过程教师活动4 教师一边展示动画一边引导学生分析每一个操作的目的及要点。学生活动4 学生认真观看动画。活动意图说明：通过播放动画，直观形象地展示出实验的整个过程，有利于学生更好地理解科学家的实验设计思路。环节五：分析实验结果得出结论教师活动5 引导学生得出实验结论。 学生活动5 实验结论是：噬菌体的遗传物质是DNA。 活动意图说明：感悟科学结论的得出需要严谨的实证。认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程。环节五：只有DNA是遗传物质吗？教师活动6 提问：只有DNA是遗传物质吗？ 讲述： 烟草花叶病毒只含有蛋白质和RNA。提取病毒的蛋白质和RNA,分别侵染烟草，发现RNA能使烟草感染病毒，而蛋白质不能。 总结： 具有细胞结构的生物，含有DNA和RNA两种核酸，其中DNA是遗传物质。病毒，含有DNA或RNA，含有哪种核酸，它就是该病毒的遗传物质。学生活动6 小结： 1.DNA是主要的遗传物质。 2.在RNA病毒中，RNA是遗传物质。活动意图说明：对遗传物质的本质形成完整的认识。
7.板书设计 （二）.噬菌体侵染细菌实验 1.T2噬菌体的结构和化学组成： 结构：呈蝌蚪形，分为头部和尾部。 化学组成：60%是蛋白质，40%是DNA，仅蛋白质分子中含有硫（S），磷（P）几乎都存在于DNA分子中。 2.实验设计思路：把蛋白质和DNA区分开，单独观察DNA和蛋白质的作用。 3.实验方法：放射性同位素标记法 4.实验过程： (1)标记细菌； (2)标记噬菌体； (3)噬菌体侵染未标记的细菌然后检测放射性分布。 结论：DNA是遗传物质 烟草花叶病毒的实验 结论：RNA是遗传物质 总结：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
8.作业与拓展学习设计 1）完成【学探诊】第3章第1节的习题 2）用画图的方式绘制出噬菌体侵染细菌实验过程
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明 教学过程中，运用真实的实验电镜照片，给学生提供真实的情境，激发学生探究的兴趣。播放视频和动画，直观形象地展示实验过程，化静为动，化抽象为具体，有利于学生更好地理解科学家的实验设计思路。
10.教学反思与改进 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了“DNA是遗传物质”，但这个结论并未被人们广泛接受。本实验正是弥补艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验的不足之处引入新内容，让学生思考如何对这一问题进行研究，提高说服力，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。通过重温科学家的探究历程，领会实验选材的巧妙、思维的严谨和实验方法的科学；通过实验结果的分析理解DNA是遗传物质。然而，在教学过程中，学生小组讨论时，大部分学生表现很积极，有个别学生并未参与到讨论中。在讨论问题设置方面，需考虑基础薄弱的学生，分层设计，提高学生的积极性。
第3课时教学设计
课题 DNA的结构
课型 新授课章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 “DNA的结构”一节是新课标教材人教版必修二《遗传与进化》第3章第2节的内容，由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA双螺旋结构的主要特点及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。教材没有直接讲述DNA的结构特点，而是以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，并通过学生动手尝试建构模型，加深对DNA结构特点的理解。这样使学生不仅能自然的了解到DNA双螺旋结构的主要特点，还能感悟科学家锲而不舍的科学精神，从而在情感、能力等多方面得到启示和升华。 本部分内容在教材中起着承前启后的作用，一方面，本节内容是从分子水平上进一步认识基因的本质，是在前两章的基础上完成的；另一方面，又为后面《基因的表达》、《基因突变》以及《基因工程》的学习奠定了基础。所以说《DNA的结构》是高中生物重要内容之一。
2.学习者分析 学生在必修一中已经学习了核酸，掌握了核酸的元素组成，基本单位——核苷酸等相关知识。这为新知识的学习奠定了认知基础。在本章的第一节中也学习了DNA是主要的遗传物质，因此学生对本科内容有了一定的知识基础。但由于DNA组成和碱基配对及其涉及的有关化学方面知识等内容的学习有一定难度，所以学生对DNA结构的理解、构建存在一定难度。 高中学生具备了一定的认知能力，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，所以教师在学生探究的过程中要进行适当的引导。
3.学习目标确定 1) 概述DNA结构的主要特点 2) 回顾科学史，通过对DNA双螺旋结构发现历程的回顾，理解并认同交流合作和多学科交叉在科学发展中的作用。 3) 制作DNA双螺旋结构模型。
4.学习重点难点 重点：DNA结构的主要特点。 DNA双螺旋结构模型的制作。 难点：DNA结构的主要特点。
5.学习评价设计
环节 思考、回答的问题 指向教学目标
一 总结DNA结构的主要特点？ 1
二 了解DNA双螺旋结构发现历程？ 2
三 制作DNA双螺旋结构模型？ 3
6.学习活动设计 教师活动1学生活动1环节一：导入教师活动1 展示图片：新冠病毒和乙肝病毒。 最近报道新冠病毒产生了新的的变异毒株，叫奥密克戎毒株，新冠病毒属于单链RNA病毒，非常不稳定，极容易变异，所以预防该病毒的疫苗需要不断的更新，而同学们熟知的乙肝病毒，,疫苗只需注射一次，就可以终生不得乙肝，这到底是什么原因呢？难道是与DNA的结构有关吗？学习了这节课，大家自然就明白了。学生活动1 结合问题情境，思考、回答。活动意图说明：我通过两张图片导入并设问，希望激发学生的学习兴趣和探究热情，同时也为后边教学埋下了伏笔。环节二：体验科学探究，合作构建模型教师活动2 【知识回顾】：20 世纪 30 年代，科学家认识到：组成 DNA 分子的基本单位是脱氧核苷酸。 其化学组成包括 磷酸、碱基、脱氧核糖。 【模型建构 1】: 四种脱氧核苷酸 请同学们利用 DNA 双螺旋结构模型的材料和用具，构建四种脱氧核苷酸模型，介绍各个组件代表的名称。蓝色表示的是脱氧核糖，白色的表示的是磷酸，其余的表示的是四种碱基。 给出正确的脱氧核苷酸结构： (
O
1
′
2
′
3
′
4
′
5
′
) 【模型建构 2 】：用制作好的四个脱氧核苷酸构建一条脱氧核苷酸长链 小组合作， 将桌上构建好的四分子脱氧核苷酸制作一条脱氧核苷酸链的模型。 播放学生制作模型的视频。 展示学生构建的模型。 教师点评学生的模型，同时引导学生总结连接方式：磷酸与五碳糖交替连接。 【模型建构 3 】： 模拟构建构建DNA平面结构模型。 各个小组合作探究构建构建DNA平面结构模型。 展示学生构建的模型 提出问题： 1.在构建模型的过程中，同学们发现了什么问题？ 2.仔细认真观察，这样的结构稳定吗？ 沃森和克里克对着自己构建模型一筹莫展时，奥地利著名生物化学家查哥夫的实验成果，重新点燃了他们的希望之火。 展示并介绍科学家查哥夫的实验成果： 提问： 1.通过表中数据你能得到什么结论？ 2.通过结论你能想到什么 在DNA分子中碱基如何配对？ 展示碱基的结构图，引导学生得出结论。 那么DNA的空间结构又是什么样的呢？ 威尔金斯和富兰克林: X射线衍射法观察到 清晰的DNA衍射图谱 请同学们以小组为单位构建DNA分子空间结构模型。 总结：1962年，沃森和克里克以及威尔金斯因发现的DNA双螺旋结构，荣获诺贝尔生理医学奖。DNA分子结构的揭示具有划时代意义，它使生物学由细胞水平跨入到分子水平，这在当时是一个奇迹；同时沃森和克里克也实现了他们最初的梦想。所以说坐落于中关村的DNA雕塑不仅是现代高科技的标志，实际上也是奇迹与梦想的象征。学生活动2 回忆前面的知识并完成： 学生学生自主探究，建构四种脱氧核苷酸模型： 学生自主探究，建构一条脱氧核苷酸长链： 【学生互评】：学生进行相互评价，发表自己的观点。 学生开始讨论和构建多核苷酸链模型。教师巡视学生构建模型的情况 学生回答问题： 1.碱基对的直径不一样，形状也不吻合 2.不稳定 学生思考并回答问题： 1.嘌呤和嘧啶物质量之比均在1左右，并且A等于T，G等于C. 2.A与T配对，G与C配对。 学生回答： 只有双环和单环之间彼此配对才能保证双链之间距离相等。 每个小组成员相互合作构建DNA分子平面结构模型。 合作构建DNA分子空间结构模型。 设计意图说明：本环节把DNA分子结构的探索历程和构建DNA双螺旋结构模型融为一体进行教学，学生不仅能更好体验科学家探索历程，领悟科学家的吸纳、合作、创新、严谨和锲而不舍的精神，而且沿着科学家探索历程一步步把DNA分子结构模型构建出来更能让学生与科学家们拉近距离，学生会感觉到：科学家能做的，我同样能做到。环节三：观察自制模型，掌握结构特点教师活动3 请同学们仔细观察各组制作的模型，看看他们存在哪些共同点？ 引导学生总结DNA分子的结构的主要特点，规范其语言表达，重复描述DNA结构的三个主要特点。 学生活动3 学生观察比较并进行热烈讨论： 1.碱基配对方式相同。 2.碱基的种类相同，都是四种。 3.磷酸和五碳糖的链接次序一致，都是磷酸-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖交替链接。 4.碱基对的排列次序不同活动意图说明：观察自制模型，概述DNA分子结构特点，培养学生观察和归纳总结能力。
7.板书设计
8.作业与拓展学习设计 1）完成教材52页课后练习 2）课后自制DNA双螺旋结构模型
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明 展示“北京中关村高科技园区的DNA雕塑”图片，唯美，神秘又令人震撼。它即是现代高科技的标志，也是奇迹与梦想的象征。为什么这么说？从而引出本节内容“DNA的结构”。运用“DNA双螺旋结构模型组件”探究DNA双螺旋结构，增强学生学习的主动性和实践动手能力，提高学生课堂上对知识的同化速度，进一步突出了本节课的核心知识——概述DNA结构的主要特点。
10.教学反思与改进 1、在教学中将DNA结构模型的建构分解，以“基本单位—单链—平面双链—立体空间结构”逐步深入，由简单到复杂，符合学生的认知规律，有利于学生理解脱氧核苷酸的结构和DNA的结构。 2、本节课将DNA双螺旋结构模型的建构这个验证型实验大胆地改为探究型实验，学生能跟随教师提供的资料，主动参与探究过程，由被动的接受知识变为主动的探究知识、获取知识。在探究中学生能自己发现问题，分析问题，解决问题，培养学生的生物学素养和分析解决问题的能力。 3、DNA分子双螺旋结构模型的建构完成后，有关DNA分子结构的相关知识都由学生分析讨论得出，这使学生观察模型、分析模型得出理性认识的能力得到了很好的锻炼。 4、但学生的动手能力及时间较紧等因素对教学效果起了一定的限制。在今后的教学中，会更加注重培养学生的动手能力，安排好活动时间。
第4课时教学设计
课题 基因通常是有遗传效应的DNA片段
课型 新授课章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析 本节是人教版生物必修二第3章第4节的内容，包括基因与染色体关系的实例、DNA片段中的遗传信息两部分内容，既是对本章内容的概括与提升，也为第4章《基因的表达》做铺垫。这两部分的内容通过两个活动来完成。在说明基因与DNA关系的实例中，主要通过资料分析使学生认识基因与DNA的关系。在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要也通过资料分析使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。从分子水平上揭示生物体的多样性和特异性的物质基础。
2.学习者分析 通过前两章的学习，学生认识到基因和染色体的关系，并在本章前三节学习了DNA是主要的遗传物质和DNA的结构。在日常生活中，学生也接触过，如“基因”、“DNA”、“染色体”、“遗传物质”、“遗传性状”等概念，但它们之间到底是什么关系呢，它们可以构成怎样的知识框架，对于学生来说是模糊不清的。另外，高一学生的课文阅读和分析能力较低，在教学中应充分利用学生已有知识为基础，适时引导学生分析资料、读图理解等例子，小组合作讨论基因和遗传信息的关系，帮助学生突破基因的概念。
3.学习目标确定 1) 举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2) 运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。 3）说明基因与DNA的关系。
4.学习重点难点 重点：1）基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2）DNA的多样性和特异性。 难点：脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。
5.学习评价设计
环节 思考、回答的问题 指向教学目标
一 理解基因通常是有遗传效应的DNA片段？ 1
二 理解DNA储存着遗传信息？ 2
三 绘图表示脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体之间的关系？ 3
6.学习活动设计 教师活动学生活动环节一：导入教师活动1 通过前面的学习，我们已了解DNA是主要的遗传物质。在生活中，我们也常听说人的遗传与基因有关，那么，基因与DAN有什么关系呢？ 提出问题：基因=DNA？学生活动1 带着问题进入课堂。活动意图说明：导入新课，明确学习目标和重难点。环节二：用实例说明基因与DNA的关系教师活动2 引导学生阅读教材第57页“思考讨论”和“问题探讨”，其中的资料分别从哪些方面说明基因与DNA的关系？基因与DNA具有怎样的关系？ 设置如下问题串： 资料1和资料3表明，基因与DNA在数量上有何关系 说明了什么？ 资料2中绿色荧光蛋白基因与“问题探讨”中生长激素基因的作用分别是什么？这两个实例说明了什么？ 引导学生，将以上结论整合，归纳基因与DNA的关系。 小结：基因是有遗传效应的DNA片段。学生活动2 分析资料，讨论、推理得出结论： 1.资料1和资料3中，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，学生推理得出：基因是DNA上的片段。 2.绿色荧光蛋白基因使小鼠发出荧光，生长激素基因，促使鲤鱼的生长速度加快，说明基因有遗传效应。 学生分析归纳得出：基因是有遗传效应的DNA片段。活动意图说明：通过资料分析，引导学生进行逻辑推理，逐步理解基因与DNA的关系，并得出基因是有遗传效应的DNA片段的结论。环节三：理解DNA储存着遗传信息教师活动3 提出问题： DNA为什么能够储存大量的遗传信息？ 4种碱基的排列顺序如何构成复杂多样的遗传信息呢？我们不妨将这个问题看成一个数学问题，进行推理。 设置探究情境。 情境1：如果17个碱基对组成一个基因，那么4种碱基对的排列可能形成多少种基因，这说明了什么？ 情境2：截止2011年10月，全球总人口达到70亿，假设人类基因组中1号染色体的第1个基因是由17个碱基对组成的，那么，17个碱基对的所有排列顺序是否都有机会出现？你与你的同桌相比，这个基因的碱基排列顺序完全相同的可能性有多大？这说明了什么？ 根据上面的数据，思考如下问题： 如何理解DNA的多样性和特异性？ 生物体多样性和特异性的原因是什么？ 小结：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序又构成了每个DNA分子的特异性，DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础，也是生物体多样性和特异性的物质基础。 学生活动3 分析情境中的资料，回答问题。 大约为172亿种。说明：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。 无法都出现。说明碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。 回答问题： 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序又构成了每个DNA分子的特异性。 DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础，也是生物体多样性和特异性的原因。 学生分析归纳得出结论。活动意图说明： 通过探究情境，培养学生的探究能力与合作能力。同时，用数学方法推导出碱基排列顺序的多种组合方式，进而得出DNA具有多样性的结论。环节四：脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体之间的关系教师活动4 提出问题：脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体之间的关系？ 设计有关脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体的关系图，根据提示总结它们之间的关系，画出相应的概念图。 问题： 它们的数量关系如何？ 分别用一句话归纳两两之间的关系。 小结：基因通常是有遗传效应的DNA片段，染色体是DNA的主要载体，基因在染色体上呈线性排列。学生活动4 回忆思考所学知识，讨论总结脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体之间的关系，并画出概念图 。 活动意图说明：通过建构概念网络，理解各个概念之间的关系，并学会画概念图。
7.板书设计
8.作业与拓展学习设计 1）完成【学探诊】第3章第4节内容 2）利用课后时间，通过上网或看书等搜集资料，了解基因工程在实际生活中的应用。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明 通过运用情境材料，设置探究活动，鼓励学生参与活动中，使学生有更大的自由空间学习，真正体现自主学习；培养学生的探究能力与合作能力。
10.教学反思与改进 “基因通常是有遗传效应的DNA片段”这节内容，重点是引导学生分析资料，小组展开讨论，再得出结论。同时，要对书本上的资料进行归类，让学生条理更清晰，有利于构建新知识，进而突破教学重难点。然而，由于高一学生的分析问题能力不高，因此总结归纳不够完善，需要老师的点拨和启发。在今后的教学中，一定会加强对学生分析资料和归纳总结能力的培养。只要加强锻炼，肯定会有所提高。

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