基因通常是有遗传效应的 DNA 片段—教学设计

一、教材分析

《基因是有遗传效应的 DNA片段》是高中生物必修二第3章第4节内容。主要介绍了基因与DNA的关系以及DNA分子的多样性和特异性。在本节之前学生已经学习了与遗传有关概念“基因、染色体、DNA、脱氧核苷酸、遗传物质”等，故本节内容是对前面内容的提升，有利于学生形成与遗传相关概念的体系。本节后的第4章涉及基因表达等概念是遗传知识的进一步拓展，而这需要先理解本节内容“DNA片段中的遗传信息及基因和遗传信息的关系”，所以本节课起承上启下的重要作用。

二、学情分析

本节课的授课对象为高一年级学生，他们对基因有一定的认识，并且通过前面几节课的学习，掌握了DNA的结构和复制等知识，具备了一定的生物学基础知识和分析问题的能力。高一年级学生具有较强的好奇心和求知欲，对生物科学领域的新知识、新技术充满兴趣，具有一定的自主学习和合作探究的能力。但是，本节课涉及的基因、DNA等概念较为抽象，学生在理解基因与DNA的关系以及DNA分子的多样性和特异性时可能存在一定的困难。因此，在教学过程中，本人运用多样化的教学方法，如资料分析、小组讨论、直观演示等，将抽象的知识直观化，引导学生积极思考、主动探究，帮助学生突破难点，构建清晰的知识体系。

三、教学目标

① 通过实例阐明基因和DNA的关系，举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段

② 通过构建DNA分子的平面结构理解DNA分子的多样性和特异性以及在实际生活的运用

③ 通过构建概念模型理解染色体、DNA和基因的关系

四、教学重难点

重点：基因通常是有遗传效应的DNA片段；DNA分子的多样性和特异性

难点：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性

五、教学方法：情境教学、任务驱动、合作探究

六、教学过程

（一）导入新课

展示视频：呈现 基因组测序的视频，设置疑问：基因？DNA，进而引出课题：通过学生的思考和讨论，自然引出本节课的主题 —— 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段。

（二）新课讲授

任务一：阅读材料，完成表格，初步给出基因概念

①分发材料：将学案中材料 1（大肠杆菌相关数据）和材料 2（人 2 号染色体相关数据）分发给学生。

②明确任务：让学生自主阅读材料，结合已有的知识，完成表格中关于 DNA 和基因的基本单位、脱氧核苷酸对数（多 / 少）、一般情况下一条染色体的存在数量的填写。

③小组讨论：学生完成表格后，以小组为单位进行讨论，交流各自的答案和思考过程，小组内达成共识。

④班级展示与点评：每个小组推选一名代表上台展示表格填写结果，教师针对学生的回答进行点评和补充，引导学生初步认识到基因是 DNA 上的片段，且一个 DNA 分子上含有多个基因，基因的脱氧核苷酸对数比 DNA 少。

⑤初步总结：根据学生的讨论和展示结果，教师初步总结基因的概念，即基因是 DNA 上的片段。

任务二：阅读材料，进一步完善基因概念

①补充材料：向学生呈现材料 3（水母绿色荧光蛋白基因的转基因实验）、材料 4（复旦大学 OTOF 基因治疗听力问题的研究）、材料 5（小鼠 HMGIC 基因与肥胖的关系）。

②提出问题 1：“基因有怎样的作用？根据上述资料进一步概述基因的概念？” 让学生自主阅读材料，思考并在草稿纸上写下自己的答案。

③小组交流：学生完成思考后，在小组内进行交流讨论，分享自己对基因作用和概念的理解，共同完善基因的概念。

④班级分享：邀请几个小组的代表在班级内分享讨论结果，教师引导学生总结出基因具有遗传效应，能够控制生物的性状，进而进一步完善基因的概念，即基因是有遗传效应的 DNA 片段。

⑤拓展材料：展示材料 6（狂犬病病毒和新冠病毒的遗传物质 RNA 可表达相关蛋白质），提出问题 2：“根据上述资料准确描述基因的概念”。

⑥师生共同总结：引导学生认识到除了 DNA 上有基因外，某些 RNA 病毒的 RNA 上也存在基因，最终准确描述基因的概念 —— 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段，在 RNA 病毒中，基因是有遗传效应的 RNA 片段。

任务三：构建 DNA 分子平面结构模型，理解 DNA 分子多样性

①明确要求：让学生以小组为单位，任意选择 1 个、2 个或 3 个碱基对（脱氧核苷酸对）构建 DNA 双链平面模型图，材料可选用硬纸板、彩笔、剪刀、胶水等。

②小组合作构建模型：学生分工合作，有的负责绘制碱基，有的负责连接脱氧核苷酸链，教师巡视指导，及时解决学生在构建模型过程中遇到的问题，如碱基互补配对原则的正确应用等。

③完成表格：模型构建完成后，各小组根据构建的模型，完成问题 3 中关于不同碱基对数对应的基因排列方式的表格填写。

④归纳总结：各小组展示表格填写结果，教师引导学生思考并回答问题 4 “归纳 DNA 只含有 4 种脱氧核苷酸却能储存大量遗传信息的原因”，最终总结出 DNA 分子的多样性是由于碱基对的排列顺序多种多样（n 对碱基对的排列顺序有 4ⁿ种）。

⑤拓展延伸：结合 DNA 分子的多样性，简要介绍 DNA 分子的特异性，即每个 DNA 分子都有其特定的碱基排列顺序，这也是 DNA 指纹技术的原理。

（三）DNA 技术应用实例分析

展示图片：呈现学案中 DNA 指纹技术用于亲子鉴定的图片。提出问题 5：“四个子女里面，谁是他们两个亲生的？” 让学生观察图片，结合所学的 DNA 分子特异性的知识进行判断。学生回答与教师点评：学生发表自己的判断结果和理由，教师进行点评和讲解，帮助学生理解如何根据 DNA 指纹图谱进行亲子鉴定，进一步巩固 DNA 分子特异性的知识。

（四）课堂反馈

1. 构建概念模型：让学生仔细观察学案中的图片，依据所学内容，利用箭头和简要文字说明来表示染色体、DNA 和基因的关系，学生独立完成后，同桌之间相互检查和交流，教师选取部分学生的作品进行展示和点评。

2. 判断题和选择题：学生独立完成学案中的判断题和选择题，完成后教师公布答案，对错误率较高的题目进行详细讲解，帮助学生查漏补缺，巩固所学知识。

七、板书设计

基因通常是有遗传效应的 DNA 片段

一、基因与 DNA 的关系

基因是有遗传效应的 DNA 片段（RNA 病毒中：有遗传效应的 RNA 片段）

DNA 分子的特点：多样性

特异性

二、染色体、DNA 和基因的关系

染色体→（包含）DNA→（包含）基因（有遗传效应的片段）