基于核心素养下的模型建构教学案例DNA分子的结构为例
基于生命科学史建构模型的教学设计——以“DNA分子的结构”一节为例
教研园地JIAO YAN YUAN DI 基于生命科学史建构模型的教学设计许豇羽江苏省常州市新北区新桥高级中学 （江苏省常州市 213002）1 教材分析和教学设计理念“DNA分子的结构”是人教版生物必修二第三章第二节的内容。
在学习本节内容以前，学生已通过“经典遗传实验”知道了DNA是生物体主要的遗传物质，然而DNA为什么能够储存遗传信息，学生并不理解，本节正是基于“结构与功能相适应”的生命观念，通过“模型与建模”的科学思维来解决这一问题。
基于此，本节教学目标定位如下：根据DNA双螺旋结构模型建构的生命科学史，建构DNA物理模型，归纳DNA分子的空间结构特点；比较模型，分析DNA是如何储存遗传信息的，归纳DNA分子特性；融汇情境，多维立体地培养生物学核心素养。
2 教学过程2.1 情境激趣 引入新知播放“英雄回家！”视频：通过DNA检测比对，6位志愿军烈士确定身份和亲缘关系，实现“认亲”。
引入问题：为什么检测比对DNA能确定亲缘关系？DNA是如何实现储存遗传信息这一功能的？你准备从什么角度研究以上问题，说出你的看法。
因为学生必修一通过蛋白质等分子的学习具备了“结构决定功能”的生命观念，很快想到要从“DNA分子的结构”入手解决“DNA如何实现存储遗传信息这一功能”的问题。
教师展示“甲烷模型”、“氨基酸模型”引出科学上经常通过搭建模型来解析分子的结构，今天我们就顺着科学家的足迹来一起搭建DNA分子结构模型。
2.2 “画点”—建构DNA基本单位模型教师设问：当时科学界对DNA 的认识是DNA是生物大分子，是由一个个基本单位构成的长链，这个基本单位是什么？学生能说出脱氧核苷酸。
教师请每个小组打开桌上的教具盒，取出塑料教具，分析圆球、五边形、长方形、短棒分别代表什么，它们是如何构成脱氧核苷酸的。
并请小组同学动手操作，每人构建2个脱氧核苷酸模型，相互比较说出其不同。
学生基于必修一知识能说出圆球、五边形和长方形、短棒分别代表磷酸、脱氧核糖、碱基和化学键。
学科核心素养导向的课堂教学——以“DNA分子的结构”为例张梦雅
学科核心素养导向的课堂教学 ——以“DNA分子的结构”为例张梦雅发布时间：2023-07-29T04:53:58.306Z 来源：《中小学教育》2023年9期作者：张梦雅[导读] 随着教育理念不断更新与发展，学科核心素养逐渐成为了现代教育的热门话题。
学科核心素养是指在特定学科中的核心能力和基本素养，它不仅包括知识和技能，还包括思维能力、创新能力、沟通能力、合作能力等方面的素养。
学科核心素养导向的课堂教学旨在培养学生的综合素质，使其能够更好地适应未来社会的发展需求。
本文以“DNA分子的结构”为例，探讨如何利用学科核心素养导向的教学模式来提高学生的学习效果和素养水平。
宁波市奉化区第二中学摘要：随着教育理念不断更新与发展，学科核心素养逐渐成为了现代教育的热门话题。
学科核心素养是指在特定学科中的核心能力和基本素养，它不仅包括知识和技能，还包括思维能力、创新能力、沟通能力、合作能力等方面的素养。
学科核心素养导向的课堂教学旨在培养学生的综合素质，使其能够更好地适应未来社会的发展需求。
本文以“DNA分子的结构”为例，探讨如何利用学科核心素养导向的教学模式来提高学生的学习效果和素养水平。
关键词：学科核心素养高中生物课堂教学一、引言教育的根本目的是培养学生的核心素养，而学科核心素养又是学生进行学科实践所必备的知识、能力、价值观和情感等综合素养。
在当前知识爆炸的时代，学科核心素养导向的课堂教学已经成为了一种重要的教育方式。
它旨在通过培养学生的自主学习能力、解决问题的能力、创新思维能力等，让学生在学科实践中不断提升自己的综合素养，以应对未来的挑战。
本文将“DNA分子的结构”为例，探讨学科核心素养导向的课堂教学的要求及教学方法，希望能为广大教育工作者提供一些启示和帮助。
二、学科核心素养导向下的高中生物教学要求学科核心素养是指在某一学科领域中，学生需要掌握的核心知识、技能和态度，是学科教育目标的核心[1]。
在高中生物教学中，学科核心素养是指学生需要具备的生物学基本知识、科学探究能力、科学思维方法以及科学伦理道德素养等方面的能力要求[2]。
基于生物学核心素养的“DNA的结构”教学设计
学生回忆，DNA 是遗传物质，DNA 与遗传有关。 教师引导学生观察克隆羊多莉的诞生过程，根据多莉 羊的性状与提供细胞核的白面母羊相似，得出 DNA 在 细胞核中的结论，培养学生获取信息、处理信息、分析
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信息的能力。 接着，教师提出以下问题，促进学生思考： ① 同种生物体内的每个细胞 DNA 都相同吗？做
教师提供以下教具：用圆形模具代表磷酸基团， 五边形代表脱氧核糖，4 种不同颜色的长方形分别代 表 A、T、G、C 4 种碱基。学生 4 人一组，每人完成 2 个 脱氧核苷酸模型的制作。
教师用多媒体展示正确的连接方法，提示学生解 碱基、磷酸与脱氧核糖的碳原子的位置关系，并提出 问题：大家搭建的脱氧核苷酸有什么区别？ 3.3.2 构建模型 2——搭建 10 个脱氧核苷酸组成的 长链
亲子鉴定或身份鉴定时用哪种的细胞？ ② 不同生物体内的细胞 DNA 相同吗？ ③ DNA 的不同如何得以体现？
3.3 小组建构模型，创立 DNA 双螺旋结构 3.3.1 构建模型 1—— 脱氧核苷酸的搭建
学生回忆，回答以下问题：① 组成 DNA 的基本单 位是什么？② 每个脱氧核苷酸的结构组成是什么？ ③ 组成 DNA 的碱基有哪几种？
第 35 卷第 1 期 2019 年
DNA分子的结构教学设计高一下学期生物人教版必修2
生物必修2 遗传与进化第三章基因的本质《DNA分子的结构》教学设计【设计理念】本节课的设计以高中生物学新课程标准“核心素养为宗旨；内容聚焦大概念；教学过程重实践；学业评价促发展”的课程理念为指导方针；学生通过DNA双螺旋结构模型构建过程的体验学习，主动参与演示DNA双螺旋结构并总结DNA分子的结构特点，是我设计本节课的基本指导思想。
同时本节课注重培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物学科学素养。
在设计这节课时我没有按照教材顺序教学，而是大胆将科学家的科学研究过程与学生的动手实验建构模型同时融入，逐步探究，让学生在认识脱氧核苷酸的基础上，逐步体验如何构建单链，进一步构建平面双链和立体空间结构，同时总结出DNA分子结构的主要特点。
探究活动和讨论均以生物小组为单位进行。
在边探究边动手制作模型的过程中，还使学生亲身体验了模型构建这一科学研究方法。
【教材分析】《DNA分子的结构》是新课标教材人教版必修二第3章《基因的本质》第2节内容，本节课是在学习了DNA是主要的遗传物质的基础进行，并为后边DNA的复制、基因指导蛋白质的合成做了铺垫，它在教材中起着承前启后的作用。
课本首先用较大篇幅介绍了科学家们构建DNA双螺旋结构模型的故事，旨在使学生了解科学家的研究过程，学习和体会科学家们善于捕获和分析信息，合作研究及锲而不舍的科研精神。
之后是DNA分子结构主要特点介绍，最后是制作DNA双螺旋结构模型的学生动手实验。
【学情分析】学生在学习本节课之前，已经学习过核酸及脱氧核苷酸的相关知识，懂得DNA是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础，教师应充分调动学生已有的知识基础进行理解。
高中学生的认知体系基本形成，认知结构迅速发展，认知能力不断完善。
高中学生已初步具备空间想象能力、动手操作能力及观察能力，但还不完善，需教师在此过程中进行引导【教学目标】（1）识记DNA分子的基本单位、元素组成、脱氧核苷酸种类、碱基种类。
运用模型构建法进行“DNA分子的结构”一节的教学
运用模型构建法进行“DNA分子的结构”一节的教学李晨李高峰（陕西师范大学生命科学学院陕西·西安710000）摘要本文以“DNA分子的结构”一节为例，采用模型建构的方法进行教学，结合生命科学史，展示DNA双螺旋结构特点，学生自主构建DNA双螺旋模型，教师分析学生构建模型中遇到的问题，归纳总结DNA双螺旋结构中基本骨架、碱基等方面存在的规律，在此基础上画概念图，建构完整的知识体系。
关键词模型构建高中生物科学史概念图中图分类号：G633文献标识码：A1教材分析与设计思路《普通高中——生物学课程标准》要求学生在学习本节课的内容后可以概述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。
“DNA分子的结构”是人教版必修2第三章第二节的内容，主要结合生命科学史呈现DNA 双螺旋结构模型的构建过程，学生自主拼装DNA双螺旋模型，通过模型构建发现DNA双螺旋结构的主要特点，其难点在于灵活运用碱基互补配对原则总结碱基内部数目的规律。
学生在“分子与细胞”中已经知道DNA组成元素以及组成单位，但对其空间结构的认知是片面且模糊的，只关注了结构的整体却忽略了单一结构之间的联系。
DNA分子双螺旋结构物理模型的构建是从DNA的基本结构脱氧核苷酸开始的，由脱氧核苷酸的拼装到DNA单链，又由DNA单链到DNA 双链，一步一步逐渐使结构完善，在构建的过程中也逐步使学生认识到自己对DNA双螺旋结构认识的错误，与头脑中原有的认知发生冲突，这样认知上的碰撞可以帮助学生更深刻的记忆。
学生在“遗传与进化”前几章的学习中对脱氧核苷酸、基因、染色体、DNA、遗传因子等一些抽象化的概念往往会混淆，此时需要教师帮助学生理清概念，建立概念之间的联系，同时将这些知识内化，由惰性知识转化为活性知识。
为下一节学习DNA分子的复制打下良好的基础。
2教学目标依据《普通高中——生物学课程标准》并围绕核心素养的要求制定了如下教学目标：（1）学生通过教材中资料的分析理解DNA双螺旋结构模型的构建历程，就科学家探索基因的本质的过程与方法进行分析和讨论、领悟假说—演绎法在科学研究中的应用，体会科学家善于批判质疑、勇于探究的精神。
《dna分子的结构》教学设计优秀2篇
《dna分子的结构》教学设计优秀2篇《dna分子的结构》教学设计篇一今天我说课的题目是《DNA分子的结构》。
DNA分子的结构内容抽象，微观，不容易理解，本段教学我打算遵循从已知到未知，从简单到复杂，从感性到理性的认知规律进行教学。
下面我将从“教材分析、教学目标、重点难点、教学方法、学习方法、教学程序、反思”这样7个方面进行剖析。
1教材分析《DNA分子的结构》是编写在高中教材（人教版）生物必修2的第6章第1节。
它在教材中起着承前启后的作用，一方面，它是在讲完DNA是主要的遗传物质这一内容的基础上完成的，通过它的学习可以加深学生对遗传物质的认识，使学生从结构方面更加了解为什么DNA是生物主要的遗传物质；另一方面，它又为后面基因的表达、生物的变异和进化教学进行了必要的知识铺垫。
所以说《DNA分子结构》是高中生物教学的重要内容之一。
2教学目标认知目标：识记DNA分子的基本单位的化学组成理解DNA分子的结构特点能力目标：通过制作DNA*面结构模型，培养学生的动手能力；通过对DNA双螺旋结构模型的观察，提高学生的观察能力、分析和理解能力。
情感目标：通过DAN结构的发现历程的教学，使学生认识到与人合作的在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。
3教学重难点重点：DNA分子结构的主要特点难点：DNA分子结构的主要特点4教学方法围绕本节课的教学目标和教学重点，为了“全面提高学生的科学素养”、“培养学生的创新精神和实践能力”“促进学生转变学习方式”，我以计算机辅助教学为**，采用了观察法、演示法、讨论法、实践法等多种教学方法，积极创设一个可以让学生在轻松愉快的氛围中，去主动探求知识的过程。
在教学过程中，开展师生互动、生生互动，体现出以学生为主体，教师为主导的主动探究式教学理念。
5学习方法俗话说“受人与鱼，莫过于授人与渔”，学生学习的最终目的不是仅仅为了“学会”知识，更是为了“会学”知识。
在教学中，十分注重学生学习方法的指导和培养。
基于核心素养下的高中生物课堂教学设计探析——以《DNA分子的结构和特点》一课为例
课程篇流程教师活动学生活动意图或意义情境导入呈现DNA 双螺旋雕塑，设置问题：DNA 模型的结构是什么，这种模型有什么特点？附图：观察讨论，发表自己观点，形成DNA 双螺旋模型的印象。
情境引入，引发学生的兴趣，使学生对生物知识学习更加积极、主动。
培养学生观察和模型分析能力。
新课教学（1）生物科学史学习设置问题：任何一项科学成果的发现，都需要漫长的探索过程，那么科学家是如何发现DNA 分子的双螺旋结构的呢？引导学生自主学习教材中科学史内容。
组成脱氧核苷酸成分进行认知。
自主学习科学探索的过程，学习科学家的探究精神。
进一步认识DNA 双螺旋结构。
学习科学史，突出情感。
科学史的渗透，有助于培养学生科学探究精神，提升自主探究的意识。
在这一过程中，教师可以围绕沃森和克里克两位科学家展开提问：“为什么两位年轻科学家能够在短期内成功呢？”引发学生思考，让学生了解到两位年轻科学家之所以能够在短期内成功，是【案例背景】《DNA 分子的结构和特点》一课中“DNA 双螺旋结构发现过程”的生物科学史可以作为良好的素材进行教学设计，引导学生遵循科学家的探索途径，学习科学探究过程，树立科学探究的精神。
在学习知识的基础上，培养形成理性的思维，从而使生物核心素养在教学中得以渗透。
【教学主题】围绕《DNA 分子的结构和特点》进行教学设计，通过教学使学生在学习高中生物知识过程中，提升生物学素养。
【教学设计】（1）教学重点、难点重点：DNA 分子双螺旋结构模型的认知。
难点：DNA 双螺旋结构内容的理解和模型的构建。
（2）教学目标知识目标：认知DNA 的组成单位，能够描述DNA 双螺旋结构的特点。
能力目标：①通过对DNA 分子结构的知识进行演绎和归纳，帮助学生形成理性思维，能够对知识进行深入地认知。
②通过观察提问、探究和实践培养探究和自主学习的能力。
情感态度与价值观：通过学习DNA 分子的结构这一节课，使学生形成结构与功能观，使学生能够崇尚科学，辨别迷信和伪科学，树立正确的科学观。
基于模型建构的“DNA的结构”教学设计
基于模型建构的“DNA的结构”教学设计崔留成（浙江省宁波市镇海区龙赛中学浙江宁波315200）摘要：基于部分科学史，以学生自主建构、修正、完善DNA的结构模型为主线，突破教学重难点，发展学生的科学思维与科学探究能力。
关键词：DNA结构；模型建构；科学探究中图分类号：G633.91文献标识码：B文章编号：1672-1578（2021)08-0034-021教材分析及设计思路“DNA的结构”是人教版高中生物教材必修2第3章第2节的内容，在学生学习过程中起着承上启下的作用，必修一学习了核酸是遗传信息的携带者，知道DNA是遗传物质，而本节从分子水平认识DNA的结构，也为后面学习DNA的复制、基因（DNA）知道蛋白质的合成进行必要的知识储备。
通过建模教学有利于学生掌握理相关的结构问题，而模型建构是科学思维的重要内容。
本节课老师有意识地引导学生基于相关科学史、以小组合作建构、修正、完善模型为主线，通过知识内化迁移来突破教学中的重难点，领会科学探究方法、提升科学思维。
2教学目标的确定基于课程标准和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，确定如下教学目标：（1）概述DNA的基本单位、结构特点，理解DNA的碱基互补配对原则。
（生命观念二级水平）（2）通过分析资料、讨论交流，构建、修正、完善DNA结构模型，领悟模型建构在科学研究中的应用。
（科学思维三级水平、科学探究三级水平）（3）认识到科学研究中合作的重要性，讨论技术在进步中的重要作用。
（社会责任二级水平）3课前准备老师将脱氧核糖（五边形）、磷酸（圆形）、4种碱基ATGC （长方形）分别打印在A4纸上，剪下备用。
学生2人一组，每组5个脱氧核糖、5个磷酸、5个碱基。
4教学过程4.1创设情景，导入课题通过展示中关村的标志物———DNA雕塑和1953年沃森和克里克发表的论文《核酸的分子结构———脱氧核糖核酸的一个结构模型》，引入对DNA结构的讨论。
创设情景：若时光倒流让同学们回到1951年，能否基于当时的科研成果逐步构建出DNA的结构呢？设计意图：用身边的例子消除学生与科学探究的距离感，激发学生的兴趣和挑战欲，迅速进入学习状态。
在生物学科教学中培养学生核心素养——以“DNA分子的结构”教学为例
教学一例70EDUCATOR通过学习活动落实核心素养应是课堂教学设计的一个重要方面。
在“DNA分子的结构”教学中，教师以DNA结构的构建科学史为主要探究资源，通过创设活动让学生体验科学家的探索历程，引导学生搭建DNA的分子结构模型，然后进行展示交流，最后归纳总结DNA结构的特点，继而建立概念模型，发现规律，形成生物学科核心素养。
创设情境引入，激发兴趣培养素养在设置情境和问题时，教师要关注学生的经验、思维和情感参与这个核心，让情境成为激发学生思维发生、知识形成、能力提升和情感涵育的媒介。
在“DNA分子的结构”这节课的导入环节，教师设计这样的活动情景：播放“爸爸去哪儿”音乐，接着展示某期节目中的一对明星父子的相片，再分别展示他们小时候的照片，问：“这对父子为什么长得这么像？”之后过渡引导学生回顾基因和染色体的关系，从而导入新课学习。
通过创设情境和问题解决的活动设计，可以激活学生原有的学科知识储备，激发学生的认识和情感态度，增加学生参与学习活动的生动性、情感性和趣味性。
设置的情境能紧跟时代流行信息，有利于激发兴趣和集中注意力，培养学生的生命观念和理性思维素养，并顺利过渡到新内容的学习。
文献型探究活动，体验科学探究精神DNA双螺旋结构模型的构建过程是一部很长的科学史，涉及许多科学家的辛勤探索和跨学科合作，其中每一步重要的发现都体现科学家敬业、执着、奉献的优良品质。
其中，沃森和克里克跨学科的合作，体现出知识互补、精神一致、和谐配合的重要性；而罗莎琳德·富兰克林拍下的DNA衍射照片及数据，却是沃森和克里克发现DNA分子双螺旋结构模型的关键。
教师充分利用本节的科学史资源，引导学生以某一个科学家为研究对象开展文献型探究活动，学生以小组为单位，借助互联网获取关于科学家的资料，然后分析从中提炼出跟本节课内容相关的资料，制作介绍科学家的幻灯片，最后小组将成果在课堂上交流。
文献型探究活动的设计，可以培养学生获取、分析、整合信息的能力，还可以培养学生之间的协作交流能力。
高中生物《DNA分子的结构》优质课教案、教学设计
《DNA 分子的结构》教学设计一、设计思想新课程以“一切为了每位学生的发展”为最高宗旨和核心理念，突破和超越了学科本位的观念，真正把学生作为一个大写的“人”确立起来！这就意味着新的基础教育是“以人的发展为本”的教育，是目中有人的教育，是把学生看成是有理想、有情感、有权利、有尊严和正在成长发展中的人教育。
这种教育观反映在教师身上，可以使学生逐渐形成本体意识、主体意识、个体意识；所以教师在教学中，要一切以学生为本，心中装着学生，装着学生的收益和困惑，装着学生的身心健康和能力发展。
二、教材分析本节内容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，主要包括DNA 双螺旋结构模型构建的探索历程、DNA 分子结构的主要特点及制作DNA 双螺旋结构模型三部分。
其中碱基互补配对原则是DNA 结构、DNA 复制以及DNA 控制蛋白质合成过程中遵循的重要原则。
DNA 分子的双螺旋结构是学生学习和理解遗传学的基础知识；DNA 独特的双螺旋结构保证了DNA 具有多样性、特异性、稳定性的特征，它是学生理解生物的多样性、特异性、物种稳定性本质的物质基础。
地位上看，它是之前所学内容《核酸》《DNA 是主要的遗传物质》等内容的深化，更是接下来遗传与变异核心内容《DNA 的复制》《基因的表达》《基因突变》以及选修《DNA 技术》《基因工程》的基础。
因此，DNA 分子结构在高中生物以及整个生物学科领域都占据了极其重要的位置。
内容上看，本节具有两个鲜明的特点。
一是有丰富的生物学史。
DNA 分子结构发现的历程是一个引人入胜的故事。
二是涉及到了学科交叉。
DNA 分子结构的发现是物理学家、化学家、生物学家共同努力的结果。
学科交叉是当今学术界一大热点，因此学科交叉思想的渗透对学生具有积极意义。
新课标在实施建议中明确提出”注意科学史的学习”以及”学科间的联系”。
这两点在本节内容中都有充分的体现。
三、学情分析学生已经掌握核酸的元素组成等相关知识，认识了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，懂得DNA 是主要的遗传物质，这为新知识的学习奠定了认知基础。
基于生物学学科核心素养的教学设计——以“DNA分子的结构”为例
着本学科 的 科学 本 质 含有 大釐 的 科 李 方法 、 科学 ， 思维 和科学精 神 是 培养学生生 物学 学科 核心素 养 ｓ 的 童要素材 Ｗ 。 教 材 中 以 零 散 时童要 节点 搴 件邊
现 ＤＮＡ 分 子 的 建 构 史＞ 需要教 师对 该部 分 科学史
内 容进行 力口工整 合 ， 理顺 ＤＮ Ａ 分子 的 建构 过 程 ， 以
特 点
教师 展示并说 咀 自 制 的 ＤＮＡ 分 子 模型 ， 从分 析其是否 科学 、 是否靖 晰 、 表现形式 是否 合 理 、是否 符 合学生 认知 、 是否 达成 建 模 目 的 、 是否 具有 艺 术 性 、 是 杏具有 实用 性、 是 否具有 创 造性 这 ８ 个 方猶
进行 模型 Ｉ！ 评 和 互评 １ ３ ］ ， 然后 教 师 点 评 ， 最 后 师生
容 ， 引 导學生逐步 构 建 ＤＮ Ａ 分子 的 结 构模 型 Ｂ
学 生 活 动 以 小组 形式 ， 利 用 现有 材 料 ， 根据
教 师 提 示 ＊ 逐步 构 建 ＤＮ Ａ 分 子 的 双螺 旋结 构 物 理
模型
：
０ 顾 １
（
）
ＤＮＡ
分 子的 基本组 成 单位 ， 请 几组
李生展录其 准 备 的 脱 氧 核 苷 酸 模 型 ， 并 说 明 构 成
ＤＮＡ 的基本 元 素 、 含氮 碱 基 以 及脱 氧 核： 音 酸 的 种
类 示 教 展 ２
６（
）
师
１ ９５ １
年威 尔金斯做 出
的
ＤＮＡ
的
Ｘ 射 线衍 射 图 谱 ， 学生＇ 在教 师指导下 ， 根 据 推 算 构
建 Ｄ ＮＡ 链 状结 构 。 （ ３ ） 根 据 推算构 建 Ｄ ＮＡ 分 子的
DNA分子的结构的教案
DNA分子的结构的教案第一篇：DNA分子的结构的教案“DNA分子的结构”的教案赵艳玲（江苏省靖江高级中学 214500）一、教学目标1．知识方面：概述DNA分子结构的主要特点2．能力方面：制作DNA双螺旋结构模型；进行遗传信息多样性原因的探究3．情感态度和价值观方面：认同与人合作在科学研究中的重要性；体验科学探索不是一帆风顺的，需要锲而不舍的精神二、教学重点1． DNA分子结构的主要特点 2．制作DNA双螺旋结构模型三、教学难点DNA分子结构的主要特点四、教学用具DNA分子结构模型组件、DNA分子的空间结构模型五、教学方法实验探究、发现式教学新课标理念下的高中生物教学要在“面向全体学生”的基础上“提高学生的生物科学素养”，采取多种教学形式，重视“探究性学习”，“注重与现实生活的联系”，使学生达成知识、能力、情感态度与价值观的协调一致。
基于这个理念，在设计这节课时，我并没有按照教材中的顺序：先介绍沃森和克里克构建DNA双螺旋结构的研究历程，再概述DNA 分子结构的特点，最后让学生动手尝试建构DNA双螺旋结构，加深对DNA分子结构特点的理解。
而是先让学生依据4个科学研究资料，逐步探究如何构建脱氧核苷酸、单链、平面双链、立体空间结构，从而一步一步地构建出DNA双螺旋结构模型。
通过探究构建模型的过程，学生就会自然地了解DNA双螺旋结构的基本内容，同时还体验了科学家的研究历程，能够学习到科学家善于捕获分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神。
然后以构建好的DNA模型为依托，让学生根据老师提出的问题分析模型、主动探究得出DNA结构的有关知识，再由学生总结出DNA双螺旋结构的主要特点。
由于考虑到这个模型可以很好的解答遗传信息多样性，所以最后让学生比较不同组构建的DNA模型，分析探究得出DNA分子多样性的原因。
七、教学过程（一）创设情境，导入新课教师展示沃森和克里克的图片，提出问题：同学们，你们知道这两位科学家吗？他们就是因研究DNA而获得诺贝尔奖的沃森和克里克。
基于核心素养的事实性知识的教学设计 ——“DNA的结构”
基于核心素养的事实性知识的教学设计——“DNA的结构”摘要：本文以“DNA的结构”为例，以2017版普通高中课程标准中倡导的核心素养为教学理念,以DNA的探索为指导,指导学生学习,并有机地穿插制作DNA双螺旋结构模型的活动,通过合作讨论，逐步培养学生的创新意识,有效地实施核心素养。
关键词：核心素养、科学史、模型建构随着教育改革的不断进行，我国越来越重视核心素养的培养。
现阶段生物学科知识主要由事实、概念、规律三部分组成，而要真正落实核心素养中的生命观念，就需要首先把握事实性知识，并能熟练掌握事实性知识，在此基础上去深化概念、规律，才能有效提升素养和能力[1]。
笔者以“DNA的结构”事实为例，通过介绍科学史有效地调动学生的学习兴趣和自主性，并在模型建构中让重要概念活起来，让学生在自我创造中理解获取DNA分子结构的知识。
一、教材分析及学情分析“ DNA的结构”位于遗传和进化模块的第3章第二节，该模块是生物学的必修模块，它是普通高中课程的标准实验教科书。
本节包括三个部分：DNA双螺旋结构模型的构建，DNA的结构和DNA双螺旋结构模型的产生。
在得知DNA是主要的遗传物质之后，基因与染色体之间的关系在学习了DNA是主要的遗传物质、基因和染色体的关系，以及必修一学习的DNA分子的组成的基础上，结合教材中通过对科学史的探索学习、DNA模型的制作，进一步理解DNA的双螺旋结构。
不仅巩固了第一节中学习的为何DNA有遗传作用及遗传的本质，也培养了学生的生命观念，结构适应功能；也为后面章节学习的DNA复制、基因的表达等重要内容奠定了坚实的基础[2]。
本节课针对于高一学生，高一学生在高一上已经学习过了DNA分子的组成，同时也在必修二前面章节中对于遗传因子的发现、基因与染色体的关系，具有一定的知识基础。
但是，由于DNA的双螺旋结构相对抽象，学生缺乏相应的感性知识，尤其对于细节知识的认知不够深刻，例如碱基配对原则的运算、DNA的两条链为何是‘反向平行’等，因此需要教师在教学中做适当引导[2]。
基于科学史及模型构建的“DNA分子的结构”教学设计
基于科学史及模型构建的“DNA分子的结构”教学设计一、本文概述本文旨在探讨基于科学史及模型构建的“DNA分子的结构”教学设计。
我们将首先回顾DNA科学史的发展，理解科学家们如何通过实验和理论探索揭示了DNA的结构和功能。
接着，我们将讨论如何利用这些科学史的知识和模型构建的方法，设计出一个能够帮助学生理解DNA分子结构的教学方案。
本文的教学设计将注重学生的主动性、参与性和探索性，引导学生通过构建模型的方式，直观、生动地理解DNA分子的结构，进而理解其在生命活动中的重要角色。
我们将从教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等多个方面进行详细阐述，以期能为广大教育工作者提供一个具有参考价值的教学设计案例。
通过本文的探讨，我们期望能够帮助学生建立起对DNA分子结构的科学认识，激发他们的学习兴趣和探索精神，培养他们的科学思维和创新能力。
我们也期望通过本文的分享，能够推动科学教育的发展，提高科学教育的质量和效果。
二、教学目标学生能够理解DNA分子结构的基本构成，包括脱氧核糖核酸（DNA）的化学组成，以及碱基配对原则（腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对）。
学生能够描述DNA的双螺旋结构，包括其主要的几何特征（如螺旋的形状、直径、螺距等）和生物学功能（如遗传信息的存储与传递）。
学生能够利用模型构建的方法，模拟DNA分子的结构，加深对DNA分子结构的理解。
学生能够通过科学史的学习，了解DNA分子结构发现的历史过程，理解科学研究的艰辛与乐趣。
学生能够通过模型构建的实践活动，体验科学探究的过程，培养实验设计与操作能力。
引导学生认识到科学研究需要严谨的态度和扎实的知识基础，培养实事求是的科学态度。
帮助学生理解DNA分子结构在生命活动中的重要性，增强对生命科学的尊重与热爱。
通过本课程的教学，旨在使学生在掌握DNA分子结构基本知识的培养科学探究的能力，形成科学的世界观和价值观，为未来的学习和生活奠定坚实的基础。
三、教学内容与方法本章节的教学内容主要围绕DNA分子的结构展开，包括DNA的历史背景、分子结构的基本特征、碱基配对原则、双螺旋结构模型等。
高中生物课堂教学中培养学生人文素养的策略——以“DNA分子结构”为教学案例
高中生物课堂教学中培养学生人文素养的策略——以“DNA分子结构”为教学案例材料1：20世纪30年代后期，瑞典科学家证明了DNA分子是不对称的。
第二次世界大战以后，科学家们又用电子显微镜测定DNA分子的直径为2nm。
材料2：1951年，奥地利生物化学家查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后，发现腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。
材料3：1952年，英国物理学家、化学家、晶体学家富兰克林采用X射线衍射技术，拍摄到DNA分子结构的照片，确定DNA分子为螺旋结构，而不是一条链构成。
材料4：美国科学家沃森和英国科学家克里克撰写的论文《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》，于1953年4月25日在《Nature》杂志上刊载，提出DNA分子的双螺旋结构模型。
材料5：1962年克里克、沃森和威尔金斯获得诺贝尔生理学或医学奖发现史为学生学习DNA分子结构做好铺垫，有助于学生体验知识的形成过程，了解科学家在探索DNA分子结构过程中，应用X射线-衍射法和模型构建法等科学方法。
2.以小组为单位思考以下几个问题，然后交流讨论结果。
通过学生的讨论和回答，让学生铭记科学家们的历史贡献；让学生感悟科学家遇到困难不要气馁，善于借鉴他人，还需注意合作和多学科交叉融合等，培养学生的科学探究精神。
二、以小组合作构建DNA结构模型1.请同学六人为一组，利用模型盒里的DNA各个组成部分，依次构建以下结构，并展示，教师点评。
2.在构建模型中请思考以下问题：（1）磷酸、脱氧核糖和含氮碱基在什么部位相互连接？（2）在DNA分子中，每个脱氧核苷酸之间在什么部位互相连接？（3）在模型中，如何体现两条链是反向平行的？又怎样体现两条链的碱基之间互补配对？3.请以小组为单位说一说以下几个问题，然后交流讨论结果。
三、以精美图片展示DNA结构之美首次推出DNA双螺旋学说的沃森就曾经说过，他与克里克建立DNA模型时美学准则和美的刺激起了不小的作用，因为它符合美学标准。
基于模型建构的高中生物学学历案—以“DNA分子的结构”为例
基于模型建构的高中生物学学历案—以“DNA分子的结构”为例摘要物理模型为主，概念模型为辅，根据DNA分子结构的具体信息，构建DNA分子的具体结构，从而理解DNA分子的结构特点，并学会分析生活中具体应用的原理，感悟科学探究的精神。
关键词模型，DNA，分子结构，学历案《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》强调：“学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳和概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。
[1]本文尝试在《DNA分子的结构》这一节内容中基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，探讨、阐释生命现象及规律。
一、学习目标1. 通过回顾DNA基本单位的组成，结合实验材料自主学习构建出脱氧核苷酸的模型，能分析各个实验材料所代表的含义，提高模型构建能力。
2. 通过阅读、分析相关资料，合作讨论、推理出DNA的结构，并利用实验材料构建DNA双螺旋结构模型，提高信息提取、分析综合、推理能力。
3. 观察各小组构建的DNA模型，小组合作讨论出DNA结构的特点，并解决生活中以DNA结构为原理的相关问题。
4. 通过对科学史的学习和分析，实践学科交叉的科学思维，体会科学探究的方法。
二、评价任务1.完成任务一，构建脱氧核苷酸模型，描述各实验材料含义（检测目标1）2.完成任务二，构建正确的DNA模型，说明构建的理由（检测目标2）3.完成任务三，分析出DNA结构的特点，尝试解决生活实际问题（检测目标3）4.完成任务四，感悟出科学探究的方法（检测目标4）三、学习过程任务一：脱氧核苷酸模型的构建教师呈现关于脱氧核苷酸构成的文字信息，让学生思考以下问题：回忆脱氧核苷酸的物质组成是怎样的？利用所提供的实验材料每人制作2个脱氧核苷酸模型。
在小组内比对各自的模型结构，解释每个实验材料所代表的含义。
设计目的：提供出脱氧核苷酸构成的文字信息，相当于提供了脱氧核苷酸的概念模型，然后将脑海中的概念模型转化为脱氧核苷酸的物理模型。
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基于生物核心素养的教学设计——以《DNA分子的结构》为例核心素养的培养已成为新一轮课程改革的方向，而生物作为与生活息息相关的学科，是培养学生核心素养的良好载体。
生物学科根据自己的学科特色，也提出了相应的生物核心素养，即：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任。
可见，生物核心素养是核心素养的具体体现，重视生物核心素养的培养，是发展学生核心素养的重要途径。
本文便是基于生物核心素养下的一篇教学设计。
1 教材的简要分析《DNA分子的结构》是普通高中课程标准实验教科书（人教版）生物必修模块Ⅱ第三章第二节的内容，它由DNA双螺旋结构模型的建构、DNA分子的结构特点以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成。
与旧教材相比，本节教材没有直接讲述DNA分子的结构特点，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 分子结构特点的理解。
从知识结构的角度看，本节内容是在学生学习了“遗传因子的发现”和“基因和染色体上的关系”以后，从分子水平上进一步阐明遗传的本质。
关于DNA 双螺旋结构的特点和碱基互补配对原则又是学习“DNA分子的复制”以及“基因表达”等内容的重要基础。
2 教学目标的确立2.1 知识目标简述组成DNA分子的基本单位──四种脱氧核苷酸；概述四种脱氧核苷酸构成DNA分子双螺旋结构的方式；阐明碱基互补配对的原则及意义。
2.2 能力目标通过尝试DNA双螺旋结构模型的制作，初步知晓科学探究的基本方法（如模型建构法，学科知识的交叉应用）。
2.3 情感态度价值观体验科学家锲而不舍、执着追求、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。
3 教学重难点的处理DNA分子结构的主要特点及碱基互补配对原则是本节课的教学重点。
突出重点的方法拟采用：①设计问题串：如“DNA是双螺旋还是三螺旋？”“碱基排列在螺旋内侧还是外侧？”──“碱基对如何连接起来？”，进行不断质疑和解疑；②建构知识链：在“制作DNA分子双螺旋结构模型”的活动中，通过讨论和交流，建构以“基本单位—脱氧核苷酸长链—平面脱氧核苷酸双链—立体双螺旋结构”的知识链，完成对DNA分子双螺旋结构的初步认识。
如何有效地组织开展模型建构的活动是本节课的教学难点。
突破该难点的方法拟采用课件动态的分步演示、教师恰当的示范、启发和引导、并注意直观教具（DNA分子双螺旋结构模型）的使用，帮助学生顺利完成该活动的基本内容。
本节内容中的“碱基互补配对原则的应用”是另一个教学难点，也是高考中的重要知识考点，可考虑安排在下一节课种，以习题的变式求解和讨论逐步解决。
4 教学策略模型建构法、“导学案”教学法、小组合作、自主探究、多媒体教学5 教学过程的设计5.1 创设真实情境，形成生命观念教师提问：请问大家了解乙肝吗？如果你身边有乙肝患者，你会歧视他吗？播放新闻视频，介绍在天津师范大学发生的有关乙肝患者的悲剧事件。
教师介绍：全球有将近3.5亿乙肝携带者，中国有将近1亿，乙肝病毒和艾滋病毒的传播途径一样，有性传播，母婴传播，血液传播三种途径，乙肝病毒是DNA病毒，相比艾滋病毒（RNA）更加稳定，我国已经研制出乙肝疫苗和治疗乙肝的药。
教师提问：为什么DNA会更加稳定？这就需要从认识DNA的结构开始。
DNA分子具有独特的结构，对于DNA分子结构的研究经历了一个漫长的过程，其中有2位科学家做出了卓越的贡献，沃森和克里克。
课件展示四川大学为沃森庆祝90岁生日的照片。
教师：今天就让我们伴随沃森和克里克的脚步一起探究DNA分子的结构。
设计意图：利用天津师范大学乙肝患者被歧视而自杀的新闻快速吸引学生的兴趣，借此增加学生对乙肝和DNA病毒的了解，训练学生将生命现象与生命科学联系起来，尝试思考结构与功能的关系，感悟生命的奥妙，形成生命观念。
展示四川大学为沃森庆祝90岁生日的照片，让学生感受到伟大的科学家就在我们身边，科学研究就在我们身边，激发学生的探究欲望。
5.2 模型建构，培养理性思维5.2.1 引导学生有序回忆1.组成DNA的基本单位是什么？2.每个脱氧核苷酸是由哪几部分组成的？（课件先展示一个脱氧核苷的分子结构，再连接一个磷酸分子。
）3.组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸有哪几种？设计意图：温故知新，复习旧知，便于后续DNA分子模型建构的顺利开展。
5.2.2 建构模型一：脱氧核苷酸教师对模型做简要介绍：即讲台上的用磁性贴裁剪的磷酸、脱氧核糖、碱基模型及各小组磁盘中盛放的DNA分子的模型。
请两位同学上台建构DNA分子的结构模型，其他同学利用各小组手中的模型，每人建构3个脱氧核苷酸。
5.2.3 模型建构二：脱氧核苷酸→脱氧核苷酸链教师提问：一个个游离的脱氧核苷酸如何连接成一条脱氧核苷酸链呢？课件展示资料：1951年11月富兰克林通过数据计算得知，每个脱氧核苷酸之间是在脱氧核糖和磷酸的某部位连接的。
教师追问：到底是在脱氧核糖和磷酸的哪个部分连接呢？引导学生小组合作，把一个个游离的脱氧核苷酸连接成一条脱氧核苷酸长链。
学生小组合作，动手连接脱氧核苷酸长链，每个小组建构出2条脱氧核苷酸长链，相互交流和自我评价。
模型建构好的同学对导学案上之前画的模型进行修改。
某学生代表上台连接黑板上的几个游离的脱氧核苷酸。
教师课件展示正确的连接方法。
5.2.4 模型建构三：单链→双链教师提问：现在我们已经建构出一条一条的脱氧核苷酸长链，脱氧核苷酸长链又是如何构成具有独特双螺旋结构的DNA分子的呢？学生阅读课本P48第2-7行，思考以下3个问题：1.DNA分子是双螺旋还是三螺旋？2.碱基排在螺旋外侧，还是螺旋内侧？3.连接两条链的碱基如何配对?学生阅读教材后，小组合作讨论，解决课件上的三个问题，对于前2个问题，学生能自行解决，对于问题3，教师做如下引导：沃森和克里克是一开始就推出A与T配对，C 与G配对吗？他们经历了一个很漫长的探索过程。
沃森和克里克先认为是相同碱基配对，即A与A配对，T与T配对，可是，碱基在大小形状上的不同不是使模型的碱基间产生缺口就是使形成的骨架变形。
模型被否定！A不能与A配对，那你们觉得A还可以和哪些碱基配对呢？学生尝试说出所有可能性。
教师引导：又已知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。
从这个信息中你得到了什么启示呢？学生回答：A不能与G配对教师追问：不可能是嘌呤和嘌呤配对，嘧啶与嘧啶配对。
到底是A与C配对，还是A与T配对呢？课件播放资料：沃森和克里克的研究陷入了低谷，这时，化学家查哥夫访问了剑桥大学，带来了振奋人心的研究成果：腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量等于胞嘧啶（C）的量。
教师提问：从这则资料中你得到了什么启示？学生根据教师提供的资料，能顺利推测出应该是A与T配对，C与G配对。
教师展示资料：沃森和克里克也得到了相同的启示，他们还发现A、T碱基对与C、G碱基对具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有稳定的直径，后来又有科学家发现，A与T之间是由两个氢键连接，G、C之间是由3个氢键连接。
这种配对方式称为碱基互补配对原则。
教师引导：根据以上分析，现在大家能否将手中的两条单链通过碱基互补配对建构成一个双链DNA分子呢？学生小组合作，动手建构双链DNA，相互交流和自我评价。
模型建构好的同学对导学案上之前画的模型进行修改。
教师再请同学上台将黑板上的两条链连接成一个DNA分子。
学生发现黑板上的两条链要连接成一个DNA分子需要将一条链进行旋转，教师借此提出“反向平行”这一概念，课件动画再次演示如何反向平行。
学生总结DNA分子反向平行的特点。
5.2.5 模型建构四：双链DNA →双螺旋结构教师提问：我们已经得到DNA分子的平面结构，怎样把它变成独特的双螺旋结构呢？教师引导学生旋转手中的平面模型。
学生：旋转手中的模型，得到DNA双螺旋结构。
设计意图：学生利用教师提供的教具亲自建构DNA分子“基本单位—脱氧核苷酸长链—平面脱氧核苷酸双链—立体双螺旋结构”的模型，不仅可以培养学生合作学习的能力和理性思维，还能让学生感受科学探究的历程，培养科学探究精神。
5.3 总结交流，培养科学探究精神5.3.1 相互交流，感悟科学家精神教师总结：到此，我们便一起建构出了出DNA分子的双螺旋结构，沃森和克里克并不是DNA分子结构领域的专家，但确是他两建构出了DNA分子的双螺旋结构，摘得若贝尔生理学奖的桂冠，小组讨论，你们认为沃森和克里克成功的原因有哪些？你们从中得到了什么启示？学生相互讨论并交流，体会科学研究应该具备的精神和能力。
小组派代表发表自己小组的意见。
设计意图：全班交流科学探究后的心得，通过学习科学史及科学家们的故事，培养科学探究精神。
5.3.2 观察模型，总结DNA分子的结构特点教师引导学生仔细观察手中的模型，总结DNA分子的结构特点，并对导学案上的内容进行修正。
学生观察、交流，总结出DNA分子的双螺旋结构的要点。
教师提问：DNA分子又有什么特性呢？请观察DNA结构中的哪个结构是稳定不变的?学生观察后总结出磷酸和脱氧核糖排在外侧不变，碱基互补配对原则不变，由此得出DNA分子具有稳定性。
教师提问：现在大家能解释为什么通过DNA鉴定技术就可以判断凶手或鉴别尸体了吗？学生观察课件中展示的DNA分子，便会发现正常情况下，对一个生物体来讲，它身体中每个细胞中的DNA的碱基排列顺序都是一样，特定的，由此得出DNA分子具有特异性。
教师提问：请观察每个小组建构出来的DNA有什么不同？学生发现各组建构的DNA分子碱基的排列顺序不同，由此得出DNA分子具有多样性。
设计意图：学生观察DNA分子的结构，自行发现并总结DNA分子的特点，培养学生的观察能力及归纳总结能力。
5.4 总结归纳，巩固练习教师小结，学生完成导学案上的练习题。
思考，解答，交流与互评。
5.5 联系生活，树立社会责任感教师再次回到导课时提出有关乙肝的问题，提问：现在大家能解释为什么乙肝病毒比艾滋病毒稳定吗？如果你身边出现了乙肝患者，你会怎么对待他？学生学习了DNA分子的结构后，能将结构与功能相联系，正确说出DNA 病毒比RNA病毒稳定的原因。
设计意图：首尾呼应，联系生活，使学生体会到“学以致用”的乐趣，感悟结构与功能相适应的生命观念；同时学会“关注生活，关爱生命”，树立社会责任感。
6 教学后记从该“教学设计”在课堂上的具体实施来看，较好的体现了在教师的有序引领下，学生真正参与到自主学习过程中。
由于学生可以亲自建构模型，参与探究活动，学生表现出高涨的学习热情，课堂氛围十分活跃。
同时，学生能按照教师的引导，小组合作，完成DNA分子“基本单位—脱氧核苷酸长链—平面脱氧核苷酸双链—立体双螺旋结构”的模型建构，并通过观察手中的模型，总结出DNA 分子的特点。