基于教材融合的“DNA的结构”教学设计
摘要：本文以教材中“DNA结构模型构建”的科学史资料为主体，整合多版本教材的相关内容对其进行适当的丰富和拓展，并创设系列问题情境，旨在引导学生基于证据解决问题，并逐步构建DNA的分子结构模型。教学过程中，教师应着重引导学生理解DNA分子结构与功能之间的适应性关系，同时培养学生的批判性思维等科学思维能力，以期发展学生的生物学学科核心素养。
关键词：科学史；DNA的结构；教材融合；教学设计
文章编号：1003-7586（2024）12-0080-03中图分类号：G633.91文献标识码：B
教材作为教师开展教学活动不可或缺的基本素材，同时也是学生学习过程中的核心材料。它不仅是学生的读本与教师的教本，更是引导学生进行深入思考和探究的重要指南，并在一定程度上构成了教师实施探究式教学的框架，具有显著的教学论指导意义。［1］鉴于此，在新一轮课程改革深入推进及多版本教材并存的背景下，广大教师应积极转变教学思路，实现从“教教材”向“用教材教”的根本性转变。因此，在教学过程中，教师需对各版本教材进行系统的对比分析与合理融合，创造性地运用教材资源，以期有效促进学生学科核心素养的全面发展。［2］
1教材分析与设计思路
“DNA的结构”是“遗传与进化”模块的核心内容之一，在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）中，针对此部分内容的教学建议包括“搜集并研讨DNA分子结构模型建立历程的相关资料”以及“动手制作DNA分子双螺旋结构模型”。因此，深入理解DNA分子的结构特征，对于学生从分子层面把握遗传物质的本质及作用机理至关重要，故该内容被视为本节教学的重点。鉴于DNA分子的微观特性及其编码遗传信息的抽象性，学生对DNA分子结构及其特点的理解同样构成了本节教学的难点。
通过学习生物学科学史，学生能够回溯科学发展的轨迹，体悟科学探究精神，这不仅有助于掌握科学的研究方法，还能有效促进其科学思维的发展。在2019年版的高中生物学教材中，多个版本均使用了大量篇幅来展现DNA双螺旋结构模型的发现过程，各版本教材的具体内容对比如表1所示。
本节教学设计主要围绕人教版普通高中教科书《生物学·必修2·遗传与进化》中的科学史资料展开，同时整合并借鉴了多版本教材中的科学史内容，对这些资料进行丰富与拓展。教师引导学生回溯科学家构建DNA双螺旋结构的历史进程，尝试归纳DNA分子的结构特征，并以此为基础，组织小组合作学习活动，动手构建DNA分子的双螺旋结构模型。此举能够有效突破教学中的重点与难点，提炼科学方法并渗透科学精神，以期提升学生的生物学学科核心素养。
2教学目标
基于《课程标准》的内容要求、学业要求和学业质量标准，并紧密围绕培养生物学学科核心素养的核心理念，笔者制定了以下教学目标。
（1）能够总结并归纳DNA分子的结构及其特点，从结构与功能的角度出发，深化对DNA分子的认知。
（2）通过对科学史料进行分析，逐渐构建、修正并完善DNA分子的结构模型，发展模型与建模的科学思维能力和批判性思维。
（3）通过对实验证据进行分析，明确DNA分子的结构特点，并开展制作DNA分子模型的课外活动，培养科学探究能力及团队合作精神。
（4）通过对DNA检测等应用进行讨论，发展运用生物学知识和方法解决现实生活中问题的能力。
3教学过程
教师引导学生阅读教材相关内容，自主搜集相关科学史资料。学生尝试解决以下问题：①在沃森（J.D.Watson）和克里克（F.Crick）研究DNA分子的结构前，科学界对DNA的认识如何？②沃森和克里克在构建模型的过程中，需要进一步解决哪些问题？
3.1创设情境，设疑导入
教师播放“通过DNA检测锁定嫌疑人”新闻视频并提问：①为什么仅通过DNA检测就可以锁定犯罪嫌疑人？②DNA是怎样储存遗传信息的？
设计意图：教师通过创设真实问题情境，激发学生探究DNA分子结构的热情和兴趣，同时让学生认识到生物学知识服务于生活，培养其科学探究能力。
3.2温故知新，探究准备
教师提出问题：①DNA分子的组成元素是什么？②DNA分子的基本单位由哪几种物质构成？③脱氧核苷酸是如何组成DNA长链的？请画出两个脱氧核苷酸的连接方式示意图。教师检查资料的搜集情况，请学生代表回答课前提出的两个问题。
设计意图：学生通过温习旧知识，并为后面学习新知识做铺垫；通过提出科学家需要进一步解决的问题，明确要探究的内容。
3.3史料拓展，深入探究
教师展示以下4则科学史资料并提出问题。
资料1：化学家鲍林（L.Pauling）在研究蛋白质的α-螺旋结构时，运用了建立物理模型的方法，即先从理论上构建多种可能的模型，随后利用X射线衍射结果对这些模型进行验证。1951年，鲍林成功建立了蛋白质的α-螺旋模型，并