2.5核酸是遗传信息的携带者教学设计--高一上学期生物人教版（2019）必修1.docx

2.5核酸是遗传信息的携带者教学设计一、课标分析本节内容属于课程标准中的必修课程模块 1分子与细胞，包含在概念 1.1“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”中，是第 7个概念“1.1.7概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。”针对课标要求，在对应的教学过程中，教师要组织探究性学习括动，帮助学生增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，使学生领悟科学研究的方法并习得相关技能。结合生物个体水平的知识、化学和物理学知识以及学生的生活经验，突破学习难点。鼓励学生搜集有关研究和应用方面的信息及研究进展，进行交流，以丰富相关知识，加深对科学、技术、社会相互关系的认识。以求在完成本节内容的学习后，学生能够从“结构与功能相适应”这一视角，解释“核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子”；同时在大单元教学的模式下，形成“细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础”的生命观念和科学思维。二、教材分析核酸是遗传信息的携带者是人教版高中生物必修 1第 2章第 5节的内容。本章阐明了“细胞是有多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”这一重要概念，并帮助学生形成生命的物质观。学科知识从易到难，符合学生的认知规律，同时为后续进一步学习打下基础。本节内容包括“核酸的种类及其分布”、“核酸是由核苷酸连接而成的长链”、“生物大分子以碳链为骨架”三部分内容，在课程标准中前分别属于概念 1.1.7和1.1.1，因此将本节教材内容分为两部分，本节课进行前两部分的内容。又因为在必修 2第 3章“基因的本质”中会详尽学习核酸的功能，因此本节复习课主要帮助学生初步建立核酸可以作为遗传信息的携带者的概念，并进行一定的知识串联。本节通过脱氧核苷酸和核糖核苷酸的结构对比，让学生认识到核酸之所以具有携带遗传信息的功能，是因为核苷酸上有碱基，因而又从分子水平上进一步理解了结构与功能是相适应的。“核酸的种类及其分布”首先介绍了核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称 DNA；另一类是核糖核酸，简称 RNA。真核细胞的 DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的 DNA。RNA主要分布在细胞质中。“核酸是由核苷酸连接而成的长链”这一部分则从基础到复杂，从一个核苷酸是由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成，到脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别，再到构成核苷酸长链，形成了核酸的结构层次。最后前后对应，点明核酸的功能是携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。三、学情分析1.学生进行本单元内容的复习时，已经形成了本单元的前 6个概念，复习了组成细胞的元素和化合物、水和无机盐、生物组织中还原糖脂肪蛋白质的检测、糖类、脂质、蛋白质，重点从微观方面复习了组成细胞的分子基础，学生形成了一定的知识联系。在此基础上，本节进行遗传信息的携带者核酸的结构与功能的复习，帮助学生补充完善知识网络。2.高二的学生对 DNA、RNA、核酸和蛋白质的关系已有了初步的印象，并初步具备自主调查、思考、辩论、分组讨论的能力。同时由于高二的学生学过有机化学，这节基本内容的学习难度有所下降。但学生对于核苷酸的结构层次的构建存在困难，本节课通过让学生动手做、边做边学，在教学过程中遇到抽象难理解的知识点时，引导学生动手操作，在操作实践中理解知识，在讨论、交流中突破重点和难点。3.由于现阶段国内疫情形势，学生刚结束居家线上学习，对于日常核酸检测并不陌生，对于新冠病毒也有一定的了解。此时进行本节内容，学生愿意去了解查阅相关资料，学习核酸有关知识。并可以从资料里病毒的繁殖过程中，体会核酸的功能，这样通过体验科学探究的一般方法和过程，逐步建立勇于探索研究的科学精神，为以后的学习奠定基础。四、基于核心素养下的学习目标本次课选取人教版高中生物必修 1“分子与细胞”第 2章“组成细胞的分子”第5节“核酸是遗传信息的携带者”为教学内容，学时 1课时。1.通过课前学习活动“了解新冠病毒的组成和结构”，概述核酸由核苷酸聚合而成，构建核酸结构的物理模型。（生命观念、科学思维）2.通过分析 2017年全国卷高考题，简述 DNA、RNA的区别和联系。（科学探究、科学思维）3.通过探究新冠病毒繁殖过程，阐明核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子。（生命观念、科学探究、社会责任）4.结合核酸是携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中有极其重要的作用相关信息，分析我们接种的疫苗是否还发挥作用。（科学思维、社会责任）五、重难点分析1.教学重点：以探究活动“构建核酸结构层次的物理模型”和“核苷酸排列顺序的数学模型”等为依托，阐述核酸是携带遗传信息的物质。2.教学难点：从新冠病毒社会热点出发，描述该病毒的核酸种类，进而与人类的核酸作对比，分析核酸的种类和结构。六、教学手段本次课使用的教学手段包括：录播设备、网络平台、新冠病毒相关网络资源、教学资源库、微课程、视频、数位板、录屏软件、腾讯会议等。七、教学策略 本次课主要使用任务驱动法、情境模拟法、小组合作探究法、项目学习法、时事关注法、讲授法等教学方法，利用信息技术等教学手段，开展“课前准备、课堂内化、课后拓展”的教学过程，完成教学任务。八、教学过程本次课主要使用任务驱动法、情境模拟法、小组合作探究法、项目学习法、时事关注法、讲授法等教学方法，利用信息技术等教学手段，开展“课前准备、课堂内化、课后拓展”的教学过程，完成教学任务。学习任务教师活动学生活动设计意图创设情境，导入新课【情境导入】展示学生熟知的核酸检测。引出探究问题：你了解新冠病毒吗？它的遗传物质是什么？为什么通过检测标本就可以确定患者感染了新冠病毒而非别的病原体？这说明了什么？联系课前活动任务“查阅资料，了解新冠病毒的组成和结构”，思考并交流探究问题。从生活的实例出发，引起学生思考，激发学生的学习兴趣。思维导图构建1.核酸的结构层次（核酸是由核苷酸聚合而成）【布置任务】分组合作，根据提供的模型（磷酸、五碳糖、A、G、C碱基）构建核苷酸链模型。各小组展示搭建的模型，学生讨论分析并修正错误连接。【思考】根据构建的物理模型，描述核酸的结构层次。核酸同蛋白质一样，也是生物大分子，是由基本组成单位核苷酸构成的。小组合作，在白板上完成构建核苷酸链。尝试对核酸结构层次“组成元素小分子物质基本单位核苷酸长链核酸”的思维导图构建。通过完成构建任务，充分理解核酸的结构层次，达到突破重难点的目的。培养学生概括、比较、质疑的科学思维方式。比较 DNA和 RNA的区别【布置任务】列表比较 DNA和RNA的区别【思考】DNA与 RNA在化学组成的区别是？【情境模拟】时光回溯到 2019年，帮助科学家设计实验探究新冠病毒的遗传物质是 DNA还是 RNA？（全国卷I29题改编）阅读课本P34-35，总结两者的区别和联系。 在课本 P35 图 2-15、16基础上，思考并讨论实验思路设计建立 DNA和 RNA知识连接的桥梁。培养学生归纳总结的能力。 带入生活实例，提高学生知识迁移能力，培养学生的科学探究能力和社会责任意识2.核酸的分布【布置任务】联系真原核生物的细胞结构，思考核酸的分布情况。【思考】1.DNA只分布在细胞核中吗？2.DNA还在哪些细胞结构中有分布？3.RNA在哪里分布？4.RNA有哪些分类？病毒是否有7RNA？【串联思考】RNA的功能有哪些？回顾高一所学内容，思考并回答：真核细胞的 DNA主要分布在细胞核，线粒体叶绿体中也有，原核细胞的 DNA主要分布在拟核。RNA主要分布在细胞质。RNA可作为部分病毒遗传物质。建立前后知识的联系，为后续复习奠定基础。培养学生生命观念和知识迁移能力。3.核酸的功能核苷酸链储存遗传信息【布置任务】请每小组将构建的核苷酸链依次展示，思考并解释各小组核苷酸链不同的原因（可与蛋白质的多样性进行类比）。【思考】1.根据所给的材料（磷酸、五碳糖、AGC3种碱基）最多可排列出多少种核苷酸长链？2.若增加材料，给予 4种足量的碱基，最多可排列出多少种核苷酸长链？尝试解释核酸检测中，为什么通过检测标本就可以确定患者感染了新冠病毒而非别的病原体？观察不同小组构建的核苷酸链模型，尝试分析核酸分子多样性的原因。进一步构建“核苷酸排列顺序的数学模型”，理解遗传信息的含义，尝试解释为什么而核酸是遗传信息的携带者，形成“结构决定功能”的观念。通过分析学生构建的物理模型，让微观现象直观化，帮助学生理解核酸分子的多样性。通过构建数学模型，培养学生科学思维。3.核酸的功能在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。【布置任务】阅读资料思考问题【资料 1】4月 25日，烟台市召开疫情防控新闻发布会。据悉，本起疫情为奥密克戎 BA.2.3变异株引起，目前国内尚未发现。其传染性更强、潜伏期更短。【资料 2】图为德尔塔与奥密克戎的 S蛋白（Spike protein，刺突蛋白）对比图。【思考】1.结合资料 1：BA.2.3变异株变异的是什么？体现了核酸的什么功能？2.结合资料 2：与德尔塔相比，奥密克戎 S蛋白发生了变化，体现了核酸的什么功能？【思维拓展】阅读资料“新冠病毒利用S蛋白与宿主细胞上的 ACE2结合，识别侵入宿主细胞，并进行繁殖”的过程，思考该病毒核酸如何完成其功能的？通过资料 1分析，讨论得出：核酸可以遗传给后代，可以变异成新的毒株，得到核酸有控制遗传变异的功能。 通过资料 2，变异的奥密克戎与德尔塔毒株中刺突蛋白S也发生了变化，联想必修 2内容，得出核酸可以控制蛋白质合成的功能。思考讨论新冠病毒核酸如何发挥其功能，进一步巩固本节重难点。通过近日居家线上学习的源头“奥密克戎BA.2.3变异株”等生活实例，促进学生对已有知识的回顾和串联，形成易于联想的思维网络，激发兴趣的同时，培养学生的生命观念和社会责任学以致用通过本节所学内容，联系自己注射过的新冠疫苗类型。【思考】你打的疫苗还有效吗？ 【拓展】5月 1日，北京生物制晶研究所研发的奥密克戎变异株灭活疫苗免疫临床研究在浙江杭州正式启动。这是全球首支进入临床试验针对奥密克戎变异株的新冠病毒灭活疫苗。 【串联思考】现阶段的新冠疫苗有哪些种类？是如何发挥作用的？学生思考交流后，提出自己的见解，课后将活动成果通过各种形式进行展示。用科学知识来解决生活中的实际问题，培养学生的社会责任感。九、教学反思本节课通过生活情境“新冠病毒核酸检测”导入，增设探究实验“如何帮助科学家探究新发现的新冠病毒是 DNA病毒还是 RNA病毒”，建构核酸链模型以形成核酸结构层次的思维网络等形式，将抽象的知识变得具体而易于理解，轻松突破了教学重难点。1.真实情境新冠病毒贯穿整节课，激发学生探究兴趣。通过日常核酸检测这一学生非常熟悉的情境，导入新课，提出问题“新冠病毒的遗传物质是什么？为什么通过检测标本就可以确定患者感染了新冠病毒而非别的病原体？这说明了什么？”学生联系课前学习活动“新冠病毒的组成和结构”，进行回答。课中，联系“烟台本次疫情为奥密克戎 BA.2.3变异株引起，目前国内尚未发现”“德尔塔和奥密克戎的 S蛋白区别”的实例，设置问题，引导学生思考核酸的功能。并通过探究“新冠病毒的繁殖过程”，深入体会核酸“是遗传信息的携带者，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用”的功能。在学习完本节课后，联系“德尔塔和奥密克戎的 S蛋白区别”的实例，提出问题“你打的疫苗还有效吗”。串联近日居家线上学习的源头“奥密克戎 BA.2.3变异株”等生活实例，这种首尾呼应、前后联系的教学处理方法，不仅让课堂教学有清晰的教学主线，促进学生对已有知识的回顾和串联，更让学生体验运用所学知识来解决生活问题的成绩感，提升了学生的社会责任意识。2.物理模型和数学模型构建，突破教学重点。“核酸是由核苷酸连接而成的长链”这部分内容抽象而复杂，学生比较难理解。引导学生小组合作动手构建核苷酸链模型，在动手制作的过程中，体会核酸与各组成部分之间的关系，以“做中学”的方法加深对概念的理解，形成“组成元素小分子物质基本单位核苷酸长链核酸”的核酸结构层次思维网络，同时也培养了学生动手操作与合作交流能力。针对“核酸上携带遗传信息”的教学过程创设情境，与模型构建活动相关联，让学生对构建的不同核苷酸链进行分析，进而构建“核苷酸排列顺序的数学模型”，培养学生科学探究的精神，认同核酸分子结构的多样性，激发学生的求知欲，使学生主动参与到学习中来，完成了预设的目标，突破了教学重难点。3.强化对比分析和探究实验分析，培养学生科学思维。提示学生列表比较 DNA和 RNA的区别，引出思考题“DNA与 RNA在化学组成的区别是什么”，进而串联“新冠病毒”这条情境主线，设置情境模拟题“时光回溯到 2019年，帮助科学家设计实验探究新冠病毒的遗传物质是 DNA还是RNA？（2017全国卷I29题改编）”。帮助学生建立 DNA和 RNA知识连接的桥梁，培养学生归纳总结的能力，带入生活实例，提高学生知识迁移能力，培养学生的科学探究能力和科学思维。4.通过探究活动，学以致用，提高责任意识本节内容以烟台本次疫情、学生日前居家线上学习的源头“新冠病毒”为情境主线，围绕复习第二单元概念七“概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子”，设置 6个学生探究活动，训练学生建立前后知识的联系，形成思维网络构建和知识迁移能力。让学生用科学知识来解决生活中的实际问题，体会知识来源于生活，指导生活，帮助学生理性应对生活中与生物学相关的问题，培养学生的社会责任意识。学科网（北京）股份有限公司