《遗传信息的携带者——核酸》教学设计

2022-12-14 16:06:00   来源：   撰稿：黄笑君    摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

 

《遗传信息的携带者——核酸》教学设计

 

教学对象：高一学生    主讲教师：黄笑君   参赛学校：西安市第八十九中学

 

一、教材分析

本节为人教版新课标必修一《分子与细胞》教材中第二章《组成细胞的分子》中的内容，需要借助元素、分子认识到生命的物质性，并建立结构决定功能的生命观念。本节围绕核酸的结构、功能与分布展开讨论，在课程结构上与蛋白质的概念教学相衔接，突出二者在大分子结构层次上的共性；在课程内容上,并未对DNA的平面与空间结构、核酸控制蛋白质的合成等概念做过多探讨，只需要学生认识到核酸的种类与分布、DNA与RNA在组成上的差异，并初步构建“核酸携带遗传信息”这一生命观念即可，为必修二中遗传与变异的教学做好铺垫；在能力要求上，须通过实验结果分析DNA与RNA在细胞及病毒中的分布，通过发现学习、深度学习来发展科学探究能力。

 

二、学情分析

(一)知识基础

学生已知氨基酸脱水缩合形成肽链、肽链盘曲折叠形成蛋白质，并了解了蛋白质水解的实质，可迁移至核酸分子结构层次的教学；学生已知某些蛋白质可以作为酶催化细胞内的化学反应，借此理解DNA水解酶、RNA水解酶的作用，从而得到准确的实验推论；学生已知SARS和HIV病毒结构简单、寄生活细胞，有助于创设新冠病毒的情境，探索病毒的核酸种类。

(二)能力基础

本节是有关核酸的理论教学，计划在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验教学之后开展。因此学生具备一定的实验结果分析能力，教师可引导学生据此实验生成问题，并借由其他科研成果，分析核酸在真核细胞、原核细胞、多种病毒中的分布。

(三)障碍点

学生对“遗传信息”“变异”“蛋白质的生物合成”等概念不了解，可以提供情境与材料帮助学生初步认识到概念的内涵；涉及核酸及其组成的新概念较多且易混淆，可通过建模教学分辨脱氧核苷酸与核糖核苷酸之间的组成差异。

三、 教学目标

(一)构建核苷酸模型，说明DNA与RNA在组成上的差异（生命观念、科学思维）

(二)分析科研成果，探讨核酸的结构决定功能，概述核酸的分布（生命观念、科学探究）

(三)体验生物分子揭示生命本质、生命科学维护公共卫生的价值（社会责任）

 

四、 教学重难点及处理

重点：核酸的结构与功能。在核酸结构的教学中，遵循科学发现规律，逐步解析从大分子到小分子再到元素组成的结构层次，再遵循认知规律，以元素组成、小分子、大分子的顺序进行归纳整理，体现生命的物质观。该认知过程涉及多组新名词，可通过核苷酸的建模活动巩固概念、生成概念，培养学生的创新思维和批判性思维。在核酸功能的教学中，通过补充素材，帮助学生初步理解“遗传信息”“变异”“蛋白质的生物合成”等概念内涵，基于小组合作开展发现学习，共同探讨核酸的功能。

难点：核酸的功能与分布。对教材内容进行适当拓展，从细胞的核酸分布拓展至多种生物体的核酸分布，有助于学生认识到核酸作为遗传信息携带者在生物界具有普遍性。用大量科研成果作支撑，促使学生通过深度思考得出结论，而不是简单归纳、记忆，有助于学生科学探究能力的发展。

 

五、 教学媒体与资源选择

媒体：课件及课件中的图像模型

资源：以新冠病毒的检测作为情境，另涉及DNA指纹技术、镰刀型细胞贫血症、以DNA储存和读取电影等素材。

 

六、 课堂教学创新点

本次教学的创新点主要体现在概念教学的思路和对原教材的拓展上，目的是突出学生主体，发展科学思维和科学探究能力。

在概念教学的思路上，逆转了以往从元素组成到小分子再到大分子的教学顺序，遵循科学发现的一般规律，从研究对象核酸大分子入手，通过对水解、彻底水解产物的呈现逐步解析大分子结构，从而认识组成核酸的小分子及元素，这种发现学习的过程有助于培养学生的科学探究精神。然后再遵循认知规律，以元素组成、小分子、大分子的顺序进行归纳整理，体现生命的物质观。

另外，以往教学中曾用到模型建构的方法来突出核苷酸的差异，但往往只发挥了模型用于巩固概念的功能，却很少落实模型用于生成概念的功能。而本次建模活动不仅要求学生按照已学的连接和组合方式搭建核苷酸，还要求学生在建模时分辨核苷酸的特征并据此命名核苷酸，既有巩固，又有生成，有助于培养学生的科学思维。

对原教材的拓展上，主要考虑到不能仅仅局限于细胞范畴来讨论核酸的功能，病毒也是生物界的重要组成，其核酸也是遗传信息的携带者，这一点在生物界具有普遍性，不可忽视。因此从导课起就引导学生关注了病毒，体现核酸功能的实例也同时涉及人类和病毒，体现核酸分布的实验结果又涵盖了真核细胞、原核细胞和多种病毒，使逻辑上更加完整、严密。

另外，人教版新、旧教材（分别出版于2019年、2007年）在这一节的论述里，对“遗传信息”“变异”“蛋白质的生物合成”等概念都缺少充分的解释，而是在必修二部分才展开说明。从教材编纂的角度来看是非常符合逻辑的，但教师在本节解释这些概念时往往很难拿捏它的深浅，既不能粗暴地给出定义，也没有时间展开说明。因此补充了新冠病毒变异和人类遗传病这样的典型实例，促使学生从现象深入到本质来探讨核酸功能，也有助于养成深度思考的习惯。

 

七、 课程思政元素体现及切入点

以新冠病毒的检测、变异为切入点，展现强大国力保障之下，某些领域领先世界的民族自信心，凸显生物分子揭示生命本质、生命科学维护公共卫生的价值。讨论病毒核酸研究成果的应用，激发求知探索的热情，树立学习、实践、劳动的价值观。

 

八、 教学过程（含信息化教学设计）

步骤	教师活动	学生活动	意图
导 课	教师提出：上节课观察了核酸在真核细胞中的分布（课件呈现实验结果），细胞和病毒中核酸普遍存在。   教师设问：我国科学家率先检测病毒构成并研制出核酸诊断试剂盒（课件呈现病毒模式图），你认为决定新冠病毒遗传特征的标志物是谁？   教师讲解：警方利用DNA指纹技术破案（课件呈现实验结果），DNA是每个人的标志物，决定人的遗传特性。   教师提问：你如何理解核酸的作用？试推测核酸的结构特征。   教师提出：本节课让我们来了解核酸的结构、功能与分布	学生答：RNA                     学生答：决定遗传特征，携带遗传信息，具有多样性、特异性	创设情境，增强民族自信心；初步展现核酸决定遗传特征、携带遗传信息的功能；以功能预测结构特征，设疑并明确学习目标。
结 构	教师提出：DNA、RNA的命名，生物大分子有其基本单位（单体），科学家将核酸水解得到核苷酸（课件呈现核苷酸简图）。   教师提问：按顺时针顺序找到五个碳原子，命名为五碳糖，两种核苷酸中的五碳糖有什么差别？   教师讲解：五碳糖与核苷酸、核酸的对应关系。1号碳上结合含氮碱基、5号碳上结合磷酸。   教师提问：科学家发现核苷酸还能进一步水解，彻底水解的产物是什么？DNA与RNA彻底水解的产物中，碱基各有4种，说出异同。（课件呈现彻底水解产物）   教师组织学生建模：用磷酸、2种五碳糖、5种碱基拼出一个核苷酸。考虑碱基与五碳糖是否能随意搭配，五碳糖上的两个化学键是否与磷酸和碱基随意连接。尝试为核苷酸命名，说出它可以构成哪种核酸。（课件呈现虚拟模型和建模要求）         教师提问：依次说出4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸的名称，每4种核苷酸的差异体现在什么结构上？DNA与RNA核苷酸的差异体现在什么结构上？2种核酸共含几种碱基？几种五碳糖？几种核苷酸？（课件呈现8种核苷酸）   教师提出：依据蛋白质的结构层次，分别说出DNA、RNA的结构层次。   教师小结：核酸以碳链为骨架。	学生观察、回答：差别在于2号碳上脱氧与否               学生答：一分子磷酸、一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖或核糖；相同碱基有A、C、G,差别在于T和U。                 学生建模、相互评价         学生回答：差异分别体现在碱基、五碳糖上；2种核酸共含5种碱基、2种五碳糖、8种核苷酸。         学生观察、思考、回答：描述DNA、RNA的元素组成、基本单位、核苷酸链。	遵循科学发现的历程解析大分子的结构，有助于发展学生的科学探究精神。                   发现教学，发挥学生主体性。         利用模型巩固概念，关注连接方式与组合方式；利用模型生成概念，描述核苷酸的名称；在建模与评价中培养学生的创新思维与批判性思维。                       从组成到结构、从小分子到大分子，落实生命的物质观。
功 能	教师组织学生阅读：新冠病毒与SARS病毒中RNA及蛋白质的异同；镰刀型细胞贫血症与基因和蛋白质的关系；DNA可以储存电影信息。（课件呈现文字描述）   教师提问：控制生物遗传和变异的直接原因、根本原因分别是什么？什么是核酸所携带的遗传信息？核酸的多样性与特异性由什么结构体现？   教师小结：核酸的结构与功能相适应。	学生阅读、思考             学生讨论、回答：遗传与变异的直接原因是蛋白质，根本原因是DNA或RNA；碱基的排列顺序是遗传信息，具有多样性、特异性。   学生归纳、朗读：核酸的功能	在阅读材料中展现遗传与变异现象，引导学生探寻本质，加深对核酸功能的理解；基于结构推测遗传信息及多样性、特异性的由来，通过深度学习促进学生理性思维的发展，深化生命的结构与功能观。
分 布	教师设问：真核细胞中2种核酸共存，新冠病毒只有1种核酸，那么在原核细胞与其他病毒中核酸是如何分布的？(课件呈现原核细胞、HIV病毒、噬菌体的相关实验结果)   教师小结：原核细胞中DNA主要分布于拟核，RNA主要分布于细胞质。细胞生物中存在2种核酸，病毒只含1种核酸。	学生阅读材料、讨论、回答：原核细胞中既有DNA也有RNA，有的病毒只含DNA，有的病毒只含RNA。	以核酸在不同生物中的分布为线索，探讨核酸在细胞中的分布；解读酶解实验等结果，分析变量得出结论，发展科学探究能力。
巩 固	见“练习设计”		完成评价
总 结	教师提问：本节课讨论了核酸的结构、功能与分布，你认为研究新冠病毒的RNA有什么意义？   教师小结：核酸中的遗传信息揭示生命本质，生命科学维护生命健康，更多的原理你将在后面的课程中学习。	学生思考、回答：建立检测手段、预测感染能力、研制疫苗	展现生命科学维护公共卫生的价值，激发求知探索的热情，树立学习、实践、劳动的价值观。

 

九、 板书设计

遗传信息的携带者——核酸

一、结构                                                     x2

            磷酸 脱氧核糖 ATCG    脱氧核苷酸    脱氧核苷酸链     DNA

C,H,O,N,P                                                    

            磷酸 核糖     AUCG    核糖核苷酸    核糖核苷酸链     RNA二、功能                                                     x1

三、分布

 

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