生物高中必修第三章第一节 DNA是主要的遗传物质 教学设计.docx

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生物高中必修第三章第一节DNA是主要的遗传物质教学设计

必修2第3章第1节第一课时教学设计

《DNA是主要的遗传物质》

一教学分析

1教材分析

《DNA是主要的遗传物质》一节是人教版新课标教材必修2第3章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础（有丝分裂、减数分裂和受精作用）、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且了解染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。

这节内容还与本册教材第六章第二节《基因工程及其应用》有一定的联系，同时提到了一些在自然科学研究中常用的实验方法，这为后面选修课《生物技术与实践》的学习也做了很好的铺垫，因此这节内容在高中阶段生物科学习中有着重要低位。

由于当时认识水平有限，所以在相当长的时间里，人们一直认为蛋白质是生物体的遗传物质，那么，遗传物质究竟是DNA还是蛋白质呢？

教材通过问题探讨在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了遗传物质是DNA。

最后通过阅读烟草花叶病毒感染烟草的内容，说明有些病毒体内的核酸只有RNA没有DNA，其中的RNA就是它的遗传物质，进一步归纳出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。

本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式学习的极佳素材。

在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。

2学情分析

通过前面的学习，学生已经具备了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，了解了生物生殖发育过程，掌握了染色体、蛋白质与DNA的化学组成等相关知识，熟悉同位素标记技术生物科学研究中的应用，这为新知识的学习奠定了基础。

通过教学过程中的情景创设，引导学生初步掌握探究实验的一些基本方法，也初步培养了他们提出问题，分析问题和解决问题的能力。

“创新意识”的培养也加强了他们对新事物探究的激情，这都是开展探究性学习的极佳条件。

二教学策略

1教师教法

根据新课程理念，高中生物学教学重在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，因此，本节课以“探究科学发现的过程来学习科学研究的方法”为设计理念，切实落实主体性教学目标，以培养学生的科学素质为指导，侧重科学方法教育为目标，采用“探究－发现”教学模式，加以老师指引，启发学生积极思考，从而达到提高学生探究能力，训练学生科学思维方法的目标。

2学生学法

学生可采用观察、阅读、讨论，比较法，归纳法等进行分析、归纳和总结，通过学生的自主学习和探究学习培养他们对生物学科的兴趣。

三教学目标

1三维目标

知识目标

⑴总结“DNA是主要的遗传物质”的科学探索过程。

⑵知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。

⑶理解DNA是主要的遗传物质

能力目标

⑴通过分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，逻辑思维能力得以提高。

⑵通过“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，由特殊到一般的归纳思维能力得以提高。

情感态度与价值观

⑴通过总结DNA是遗传物质的科学探索过程，学习科学家善于总结他人经验、在工作中互相合作，严谨求实的科学态度以及对真理追求不懈的科学精神。

⑵遗传物质主要是DNA，也有RNA，强调了生命的物质性，树立辩证唯物主义世界观。

⑶认同科学与技术的关系，二者相互促进，相辅相成。

2教学重点

⑴肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

⑵噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

3教学难点

⑴噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。

⑵如何理解DNA是主要的遗传物质。

⑶探究科学发现过程来学习科学研究方法

4教具准备

多媒体教学，噬菌体侵染细菌的Flash动画

5课时安排

1课时

四教学过程

教

学

环

节

教师的组织和引导

学生活动

教学意图

设

疑

导

入

俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。

这句话显示生物的基本特征是什么？

通过我们对生殖发育过程中减数分裂，受精作用和有丝分裂等的学习，请问细胞中哪一结构在前后代保持连续性和稳定性上起重要作用？

染色体的主要成分是什么呢？

那么起遗传作用的究竟是DNA还是蛋白质呢？

这个问题当时在科学界引起了激烈的争论。

（学生）：

遗传

（学生）：

染色体

（学生）：

DNA和蛋白质

学生自读课文，并总结最初的观点认为蛋白质是遗传物质的原因

通过谚语和对前面所学知识的回忆和总结，为下面引入遗传物质做铺垫

为下面探讨什么是遗传物质做好铺垫

提出探究题，引起悬念

引导探讨

引

导

探

讨

引

导

探

讨

当时科学家对DNA和蛋白质的认识水平：

1.对蛋白质的认识水平：

认识到蛋白质是由许多种氨基酸连接成的生物大分子

2.对DNA的认识水平：

还不清楚DNA的结构，只知道它是由4种脱氧核苷酸连接成的大分子。

提出问题：

如果你是当时的一位科学家，对DNA和蛋白质的认识仅限于上述水平，你觉得那个更适合做遗传物质？

为什么？

由于当时认识水平的限制，科学家曾经认为蛋白质是生物体的遗传物质。

但到了20世纪30年代，人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。

四种脱氧核苷酸也可以有不同的排列顺序。

这时才有人开始怀疑遗传物质是蛋白质的结论。

首先对这个观点提出挑战的是美国科学家艾弗里。

当然他的挑战是有确凿的实验证据的，这就是著名的“肺炎双球菌的转化实验”。

但最先做这个实验的是英国科学家格里菲思。

展示“肺炎双球菌的转化实验”（挑战：

蛋白质是遗传物质）幻灯片

一肺炎双球菌的转化实验

1实验材料

实验材料：

小鼠，两种肺炎双球菌（S型和R型）

展示两种细菌

一种菌体有多糖的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑smooth叫S型细菌，另一种菌体没有多糖的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙rough叫R型细菌。

S型细菌可使人患肺炎或使小鼠患败血症，有毒性；R型细菌不能引起病症，无毒性。

2实验过程

多媒体展示肺炎双球菌的四组转化实验并提出问题：

①    预测第一组和第二组实验结果会怎样？

为什么？

②    第三组的“加热杀死”是什么意思？

加热的温度控制在多少度？

教师指出加热的温度一般不超过90℃，杀死是指S菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。

③第三组实验说明什么？

④第四组实验小鼠为什么会死？

学生讨论并回答。

导致R型细菌转化的物质就称为转化因子。

⑤转化因子是什么？

（究竟是什么物质使R菌转化为有毒的S菌？

）

格里菲思并没有继续深入的思考这个问题，美国科学家艾弗里及其同事却想弄清楚转化因子是什么，1944年，他们做了如下实验：

展示“更具说服力的‘噬菌体侵染细菌的实验”幻灯片

课件显示他们的实验设计和观察到的结果，引导学生分析：

①    只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？

②    加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？

这说明什么？

教师补充转化的效率其实是比较低的。

③为什么最后还要加入DNA酶重复实验？

这个实验说明什么？

解答完两个问题以后补充：

科学家发现DNA的纯度越高，在小鼠体内分离出的S型细菌越多。

④  提取出的S菌的后代仍然是S菌，这说明什么？

由于艾弗里所提DNA纯度不够高，还含有少量蛋白质，所以在他提出结论之后，由于此实验的不完美而引出下一个实验。

二噬菌体侵染细菌的实验

1噬菌体的结构

2噬菌体的繁殖

①营寄生生活

②在遗传信息的指导下进行繁殖

③    繁殖原料来自宿主大肠杆菌

④    子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。

（噬菌体结构简单，只有蛋白质和核酸构成的；繁殖力强，繁殖过程中蛋白质和核酸完全分开。

）

⑤放射性同位素标记技术

3.提出问题：

①到目前为止，一共学到几个利用放射性同位素标记技术的实验？

②    实验中为什么用35S和32P作标记？

组织学生阅读教材45页右上栏的相关信息。

4实验过程

先让学生阅读教材5～8分钟，掌握实验基本步骤，阅读结束后，教师多媒体课件显示和实验有关的一些问题，了解学生对实验原理和相关步骤的掌握程度，同时强调

实验的一些细节，比如保温时间很短，这有助于学生对后面实验现象的分析。

播放Flash动画显示噬菌体在大肠杆菌内的繁殖过程。

接下来教师引导学生先分析35S标记的实验现象

引导分析

①上清液放射性很高，说明上清液主要成分是什么？

②沉淀物放射性很低，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的35S？

③大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？

④说明噬菌体在繁殖的时候有没有用到蛋白质呢？

多媒体课件显示用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，引导学生分析：

①上清液放射性很低，说明上清液有没有32P呢？

②沉淀物放射性很高，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的32P？

③大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？

④说明噬菌体在繁殖的时候用到了哪种物质？

最后引导学生把这两个同位素标记实验综合起来分析，由学生归纳出结论。

至此人们终于确信DNA是遗传物质。

教师引导学生回顾历经24年对遗传物质的探索过程，启发学生从中得到那些启示？

讨论作答：

蛋白质更适合作遗传物质，因为DNA仅由4种脱氧核苷酸组成，很难和生物多样性联系在一起，而组成蛋白质的氨基酸有许多种，在各种各样的排列顺序中很可能就蕴藏了大量的遗传信息。

（学生）第一组小鼠不会死，因为R菌没有毒性，第二组小鼠会死，因为S菌是有毒性的。

（学生）：

加热可以使S型细菌失去毒性，小鼠不死。

（学生）：

活R型细菌在死S型细菌的作用下

可以转化成S型细

（R型S型）

（学生）：

DNA

（学生）：

并不是所有的R菌都能转化成S菌

对照实验

加入DNA酶，把DNA降解脱氧核苷酸，说明只有完整的DNA才能发生转化作用。

说明这种转化是可以遗传的。

分析比较得出关键思路在于把DNA和蛋白质分开来，单独观察它们的

作用

引导学生回忆病毒的组成

学生回忆共两个：

一是探究光合作用放出的O2来自水还是CO2；另一个是研究分泌蛋白合成途径也用到此技术

阅读相关信息，得出结论

经过分析比较后得出他的思路和艾弗里一样，把DNA和蛋白质完全分开，单独观察它们

的作用。

思考学生，得出主要成分是被35S标记的蛋白质。

（学生）猜测应该是没有。

与猜测一样，在新的噬菌体里果真没检测到35S

得出结论：

没用到蛋白质

学生回答，几乎没有，也就是几乎没有DNA了

猜测应该是有32P

与猜测一样，在新的噬菌体里果真检测到32P

分析得出结论：

用到DNA

学生进行归纳总结

噬菌体浸染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外

面。

因此，子代噬菌体

的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。

DNA才是真正的遗传物质。

学生思考作答

学生总结

1科学探索是艰辛曲折的

②科学研究是一个不断纠正错误，发现整理的过程

③要科学的选择实验材料

④科学发展需要技术支持

为当时科学家们判断DNA和蛋白质哪个更适合做遗传物质提供依据

让学生感知当时知识水平决定认知水平。

同时把“DNA是主要的遗传物质”的探究过程故事化，轻松课堂气氛。

引入本节课的第一个关键实验。

激发学生科学探究的热情

让学生沿着科学发展的轨迹观察问题，发现问题，提出问题并进一步分析问题。

培养学生科学思维和科学探究的能力

培养学生分析问题，归纳结论的能力

使学生了解噬菌体繁殖过程，为下面具体分析实验铺好基础。

通过不同的标记，使学生经过分析比较后