课题人教版高中生物必修2第3章基因的本质精.docx
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课题人教版高中生物必修2第3章基因的本质精
课题：
（人教版·高中生物必修2）第３章基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
生物组潘明山
1.教学内容分析
教材版本：
人教版·高中生物必修2（2004年5月第1版，2004年12月第3次印刷）第3章第1节。
本章内容涉及前人探索遗传物质的历程、DNA的结构和复制、基因的遗传效应等知识，是现代遗传学的基础内容，为学习“基因的表达”、“基因突变”及“基因工程”等后续内容作好辅垫。
优点：
提供了非常好的学材——前人探索遗传物质的3个经典实验。
不足之处：
本节课的标题“DNA是主要的遗传物质”是一句界限不清的话，学生很难理解其准确的含义。
实际上，教材所提供的内容，既与标题不相称，也与《普通高中生物课程标准》的要求不吻合。
2.学生学习情况分析
学生学习了“第1章遗传因子的发现”和“第2章基因和染色体的关系”这些内容之后，积累了大量的对基因的感性认识。
那么，基因的化学本质究竟是什么？
在生物的遗传上又是如何起作用的呢？
……相信这样的问题一定经常萦绕在学生的脑海里。
3.设计思想
“DNA是主要的遗传物质”，课标中并没有相应的要求和建议，课标第17页，“2.2遗传的分子基础”部分对应本节的具体内容标准中有一条：
总结人类对遗传物质的探索过程。
因此，本节教学任务的最后着落点不应该是这样一个干巴巴的结论性语句，而应该是想方设法引导学生去分析、挖掘这些经典实验中所蕴含的方法和原理，让学生们讲出他们对实验原理、步骤、结论的困惑、理解或感悟，甚至学生们自己的新见解，从中领会科学的设计方案和思维方法，这才是本节课在教学过程中应该贯彻和落实的教学目标。
这也是本教案设计的出发点：
如何有效地利用学材，达到课标的要求。
“总结”这个知识性目标动词是应用水平的，是属于最高层次的要求，要让学生能够“总结”出来，就必须促使学生真正理解这三个经典的实验。
4.学习目标：
（1）知识目标
1.学生能够说出“三个经典实验”的过程和结果，以及这些结果所能推出的结论。
2.学生能分析实验步骤之间的内在联系，并能评价这些步骤在整个实验中所起的作用。
（2）情感目标
参与讨论前人的实验设计，在交流和沟通中体验学习的乐趣。
5.预设教学重点、难点：
重点：
“三个经典实验”的过程和结果，以及这些结果所能推出的结论。
难点：
分析实验步骤之间的内在联系，并且能评价这些步骤在整个实验中所起的作用。
拟采用的教学方法和手段：
1.启发式教学、自主探究式学习
2.设计讨论的问题、发动质疑，研讨、阐释、辩护
电教设备：
1.计算机及投影设备
2.展台
6.教学过程设计
课型：
新课
课时安排：
本节内容安排1课时
教学步骤、内容
教师活动
学生活动
设计意图
引言：
通过对前面章节内容的学习，我们知道，基因在染色体上，20世纪中叶，科学家发现染色体的主要成分是：
蛋白质和DNA，那么哪一种成分是遗传物质呢？
于是，人们设计了一系列的探索实验。
思维热身问题1：
请说说，“遗传物质”这一个词语是什么意思？
遗传物质是由生物的亲代传递给子代，并且能够在子代中起到指导生命重建和生命活动的重要物质。
正是由于有了遗传物质的传递，生物才能生生不息，并且在亲子代之间表现出一定的规律性。
谁能承担这样的重任？
20世纪20年代，大多数科学家认为：
蛋白质是生物体的遗传物质。
思维热身问题2：
究竟哪一种物质能起到遗传作用呢？
假设给你足够的实验仪器、实验材料以及各种所需的实验试剂等条件，你打算怎样设计你的实验？
说出大致的构想。
请看前人设计的探索遗传物质的实验：
一、肺炎双球菌的转化实验
（一）格里菲思的实验
（实验内容略）
1.了解实验过程：
（1）疑惑：
①第四组实验中，加热杀死S型细菌，是不是S型细菌没有完全被杀死，还残留一些有活性的S型细菌？
（答案是否定的）
②★第三、四两组加热杀死的S型细菌究竟破坏了哪些物质的活性？
（2）质疑：
①第四组实验被加热杀死的S型细菌中的“转化因子”是怎么进入R型细菌的？
②S型细菌的“转化因子”进入R型细菌，是如何让R型细菌转化为S型细菌的呢？
③☆如果把S型细菌的“转化因子”直接提取出来，注入小鼠体内，小鼠存活还是死亡？
④被转化的“S型”细菌与原来的S型细菌完全一样吗？
……
2.理解各组实验的结论：
第一组：
R型细菌无毒
第二组：
S型细菌有毒
第三组：
加热杀死的S型细菌无毒
第四组：
加热杀死的S型细菌含有“转化因子”使R型细菌转化为可遗传的“S型”细菌
（二）艾弗里的实验：
（实验内容略）
1.领悟实验设计：
艾弗里及其同事将S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定，将提纯得到的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养R型细菌的培养基中，单独观察S型细菌的哪一种成分能够使R型细菌转化为可遗传的“S型细菌”。
2.共享收获和心得：
①在实验中单独观察一种成分是否具有转化功能，是具有创新意义的实验设计，但要求有很高的技术条件来保证分离和提纯的纯度。
②“加入DNA酶分解S型细菌的DNA”这一步骤起到画龙点睛的作用。
3.质疑：
①第三组实验：
往生长着R型细菌的培养基中加入S型细菌的DNA＋DNA酶，那么，DNA酶是否也会影响R型细菌中的DNA呢？
4.理解实验结论：
第一组：
S型细菌的DNA能够使R型细菌发生转化。
第二组：
其他的成分均不能使R型细菌发生转化。
第三组：
S型细菌的DNA被破坏（水解）之后，也不能使R型细菌发生转化。
综合结论：
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
5.艾弗里实验的不足：
限于实验的条件和技术手段，艾弗里提取的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，留下了一个让人借以攻击的漏洞。
二、T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
（一）介绍有关T2噬菌体的知识：
1.T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌细胞中的病毒。
病毒没有独立的生活能力，只能寄生。
2.T2噬菌体的成分和结构：
蛋白质——构成外壳（分为头部和尾部）
——主要的组成元素：
C、H、O、N、S
DNA——存在于头部之中。
——组成元素：
C、H、O、N、P
（二）屏幕投影思考题，学生带着问题阅读教材P44～P45页的实验步骤和内容。
1.赫尔希和蔡斯为什么选择35S和32P作为标记元素？
它们分别标记哪一种物质？
本实验如果选用C、H、O、N的放射性同位素作为标记元素，你认为是否可行？
2.用35S标记的噬菌体进行侵染实验，结果显示：
放射性同位素主要分布在上清液中。
这一结果说明什么？
3.用32P标记的噬菌体进行侵染实验，结果显示：
放射性同位素主要分布在沉淀物（含裂解的大肠杆菌及新形成的子代噬菌体）中，这一结果说明什么？
4.子代噬菌体中可以检测到32P，但却不能检测到35S，这一结果又说明了什么？
（三）赫尔希和蔡斯的实验结论
T2噬菌体的遗传物质是DNA。
（四）困惑与质疑
（可以是学生提出来，也可以是老师先提出一些问题，起到引导作用）
诸如：
1.赫尔希和蔡斯的实验中一组噬菌体标记35S，另一组噬菌体标记32P，为什么不在一组噬菌体中同时标记35S、32P？
2.为什么被标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合保温的时间不能过长？
3.如何使标记元素成为培养基的成分而用于培养大肠杆菌？
（五）挑战新问题（课后作业）
T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞中，可以指导合成完整的子代噬菌体；将S型肺炎双球菌的DNA单独提取出来与R型肺炎双球菌混合培养，能够使某些R型细菌转化为“S型”细菌；这都证明了DNA能起到遗传物质的作用。
但是，如果将提取出来的S型细菌的DNA单独注入小白鼠体内，小白鼠却不死亡，小白鼠体内也不会出现“S型”肺炎双球菌，这是不是推翻了前面两例的结论反而证明了DNA不是遗传物质呢？
请你查找相关资料，阐明你的观点。
三、少数病毒无DNA而含RNA，它们则以RNA为遗传物质
例：
烟草花叶病毒
绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，所以说DNA是生物界的主要遗传物质。
四、作业：
（1）完成“挑战新问题”的作业。
（2）完成教材上的练习。
讲述
提出问题
留出时间，让学生思考。
提问2～3个学生。
倾听学生的回答，并组织学生讨论，对学生的说法进行必要的点评和修正。
引导学生慢慢雕琢出有关遗传物质的描述。
不一定与左边的描述相同，但大体是这个意思即可，重在即时生成。
为什么在当时会有这样的认识呢？
提出问题，引发思考
让学生自由想象。
教师巡视，寻找展示的对象。
请2～3同学发言。
加以简要的分析和鼓励性的点评。
向学生解释肺炎双球菌的两种类型：
R型和S型。
播放课件，分步演示实验，并做必要的讲解。
·请学生提出对本实验疑惑不解之处。
（教师解释，或其他同学解释）
（若有学生认为：
此处应该增加一个对照组。
应表扬其思维的严密性！
！
！
）
（★这一问题较难回答，暂且留着，等学完艾弗里的实验后，再回过头来，引导学生尝试解答此问题。
）
·理解了本实验之后，请学生提出对本实验的质疑。
（请其他同学解释，或者是教师解释）
①可能是R型细菌细胞主动摄入。
②留待学完第4章基因的表达这部分内容后再分析，此处埋下伏笔，留有余香。
③☆这一个问题也难以解答得让学生明白，先放一放。
④新的“S型”细菌除了有原来R型的遗传因子，还有来自S型细菌的“转化因子”，与原来的Ｓ型应该是不尽相同的。
引导学生分析四组实验得出相应的结论。
为什么要设置4组实验，有哪一组能省略吗？
（问：
有何证据可证明该转化是可遗传的？
）
格里菲思的转化实验并没真正弄清“转化因子”究竟是什么物质。
布置学生看书，认真阅读艾弗里的实验；并且提出要求：
对艾弗里的实验，说说自己的看法，可以是感悟，可以是疑惑，也可以是质疑。
教师巡视，并与某些学生交流。
提问2～3名学生。
让学生发表自己的看法，说出自己的心得和感悟，老师予以必要的修正和补充。
引导学生分析这一质疑：
①如果真的是将DNA酶与S型细菌的DNA一起同时加到生长着R型细菌的培养基中，是不科学也不严密的，因为增加了一个实验变量——DNA酶。
②正确的操作应该是：
先将提纯得到的S型细菌的DNA与DNA酶混合，一段时间后，使混合液中的DNA酶失去活性或除去DNA酶，然后，再加到生长着R型细菌的培养基中。
引导学生，得出各组实验的相应结论。
到这里，回过头去，引导学生尝试解答★号标记的格里菲斯实验的“疑惑②”：
讲述
播放课件，讲解。
问：
怎样才能让T2噬菌体产生出子代个体？
能不能用配好营养成分的培养基来培养噬菌体？
为什么？
问：
了解了这些知识，请想一想，T2噬菌体在探究遗传物质究竟是蛋白质还是DNA的实验中，有什么用处呢？
请大胆地设计你的实验。
（提问2个学生，根据具体回答的情况点评并作必要的修正或补充。
）
结合上列知识，引导学生分析得出答案。
耐心地帮助学生分析
引导学生形成正确认识。
引导学生认识这一结论。
让学生懂得，什么样的论述是夸大其辞的，如何描述才是恰如其分的。
让学生对赫尔希和蔡斯的这个实验说出自己不理解的地方，提出质疑。
组织学生讨论，或教师讲解。
1.分开标记的好处是：
只要检测到有放射性，就可以判断含有哪一种物质；若同时标记上35S、32P，则增加了检测的难度，也提高了实验对仪器的要求。
2.如果混合后保温时间过长，可能导致大肠杆菌被裂解，释放出子代的噬菌体，可能使实验结果出现混乱。
3.有待查阅相关资料，也可以发动学生去查找相关资料，然后再回到课堂来共同分析探讨……
这一问题，做为一个小论述题，请学生做在作业本上，一周后收齐上交。
批阅后，教师找一个专门的时间，师生共同进行交流探讨。
（要点：
遗传物质并不是在任何条件、任何环境中都能起作用。
在小白鼠体内，S型肺炎双球菌的DNA就不能发挥其作用，所以，不能因此而推翻前面实验的结论。
）
播放烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验图解：
说说图中表示的每一步骤的意思。
这一实验的结论是什么？
所谓“DNA是主要的遗传物质”是针对整个生物界而言的，应该让学生明白这一点，而具体到某一个生物个体，比如具体到人，不能说“人的遗传物质主要是DNA”，而应该说：
“人的遗传物质就是DNA”！
布置作业
听讲
思考并回答
表达，并修正自己的说法。
认同或补充，不断修正自己的说法。
尝试作出解释。
设计
交流
构想
交流
观看、
思考、
提出问题
倾听他人的意见、修正自己的看法。
提出质疑
大胆推测答案。
大胆推测答案。
分析实验，得出各组的结论。
回答：
从第四组实验的小鼠尸体上分离出有毒性的S型活细菌，其后代也是有毒性的S型细菌。
看书、阅读教材，弄懂艾弗里的实验设计意图和实验结果及结论。
（5分钟）
2～3名学生发言，说说心得和感悟。
其他学生质疑或辩护或修正自己的想法。
倾听，思考
尝试总结各组的结论。
学生尝试思考回答：
格里菲思加热杀死的S型细菌中，肯定还含有完整的DNA，这样才能使R型细菌发生转化；因此，他通过加热的方法杀死S型细菌，主要目的有两个：
其一：
破坏S型细菌的毒性物质，使之不具毒性；
其二：
杀死S型细菌，使之不能表现出生命活动，从而无法再生成毒性物质。
理解
听讲、思考。
答：
用大肠杆菌来培养T2噬菌体。
不能用培养基培养噬菌体，因为病毒的生命活动离不开寄主细胞。
思考、设想。
（3分钟时间）
（实在没思路的，可以看教材中的实验设计）
学生回答
辩护或修正自己的设想。
（3分钟）
阅读教材
思考问题（5分钟）
回答问题：
（5分钟）
1.因为T2噬菌体中，仅蛋白质含有S元素；而P元素几乎都存在于DNA分子中。
所以，如果检测到35S，即表明有原来标记的蛋白质存在；如果检测到较多含量的32P，即表明有原来标记的DNA成分存在。
由于蛋白质和DNA分子中都有C、H、O、N元素，如果用这些元素的放射性同位素作为标记元素，无法指示究竟检测到的是蛋白质成分还是DNA成分，因此，在本实验中不可行。
2.说明T2噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌细胞中。
3.说明T2噬菌体的DNA进入到大肠杆菌细胞中，并且能够在寄主细胞中指导合成子代噬菌体。
4.①说明合成子代噬菌体的蛋白质外壳所用的原料——氨基酸是取自寄主细胞；②侵入寄主细胞中的噬菌体DNA能够指导子代噬菌体的重建，起到遗传物质的作用。
提出对赫尔希和蔡斯这一实验的不理解之处。
相互交流、共同探讨，综合提高。
表达
交流
思考
认同
课后思考，收集资料，尝试解答问题。
看图、思考、说话
①完整的烟草花叶病毒能感染烟草叶片，使之出现病斑。
②单独提取烟草花叶病毒的RNA也能感染烟草叶片，使之出现病斑。
③单独堤取的烟草花叶病毒的蛋白质成分不会感染烟草叶片，没有病斑。
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
思考，理解。
明白作业内容，认真地、积极地完成作业。
引入
从说文解字开始，也许更能让学生明白遗传究竟传下去的是什么？
这一个关于遗传物质的说法，不是来自什么教科书，也不是来自什么词典，而是来自曾经的一节课的课堂生成。
它也许不完善，也许显得稚嫩，但，它有许多可取之处：
一是它来自课堂的生成；二是它表现了学生对生命的理解。
给学生一个自由想象的空间。
不要求学生能提出多么有道理的设计方案，只是让学生有一个思维上的触动。
了解前人的实验，理解实验设计的意图，是为了站在前人的肩膀之上。
敢于提出质疑，善于发现问题，是需要着意培养的一种做学问的品质。
活跃学生的思维，让学生提出各种各样的问题，只要是有思考价值的，教师都应予以鼓励！
如果学生不能提出值得探讨的问题，老师可以先讲１～２个，然后启发学生思考。
☆这一问题与后面赫尔希与蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的问题一并比较分析，辨析知识。
让学生理解：
这四组实验非常严密，缺一不可。
设置前三组都是为了与第四组进行对照。
理解前人的实验，总结该实验的探索结果。
让学生认真地理解艾弗里的实验过程和结论。
进行交流互动。
让学生明白，这是最能说明问题实质的关键性的实验设计
教师引领，运用已有的知识进行有效的思考。
给学生一个范例，如何用已学的知识正确理解教材中的内容。
如何用已学的知识去解决问题。
（老师也不能确切地知道DNA酶是否真的会影响R型细菌中的DNA，但可以引导学生从实验操作是否科学的层面上加以分析，这样处理是比较合适的，课后再查找相关资料。
）
将知识前后联系，即时贯通。
在这里，体现出教师的引领和主导作用。
（学生肯定无法回答得如此完整，分析得如此透彻，这不要紧，要紧的是培养学生思维的习惯和方法。
）
（借以转入下一个实验——噬菌体侵染细菌的实验）
让学生了解基础知识，了解实验是怎么进行的
让学生明白：
知识素材也许是大家所共同拥有的，但能够加以巧妙的运用却是专有的——这就是知识产权。
如何巧妙的利用这些知识设计探究实验，对于科学探究是至关重要的。
让学生领略前人实验方案中的奇思妙想。
这是理解赫尔希和蔡斯的实验的关键，必须让学生明白实验设计的原理和方法。
故此设置这样的问题。
引导学生学会分析实验结果，从实验结果中推出实验结论。
结论应与实验结果相符合，不应任意扩大。
例如：
不能由该实验得出：
生物的主要遗传物质是DNA。
因为本实验仅是作了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，不能够轻易地将这一实验的结论扩大为对整个生物界的论述。
有困惑而不能得到帮助和解答，是学习者最感痛苦的，老师应经常想方设法帮助学生解决他们的疑难问题。
给学生留下一个值得探索的问题
回应前面格里菲斯肺炎双球菌转化实验部分的☆标记的问题。
使本节课的知识前后联系，互相关联。
这一个问题非常难以回答，但是非常富有挑战性，目的是培养学生查找、收集相关资料的能力。
学了就用。
用刚学的知识分析实验图解，以检测学生对知识的理解和掌握情况。
教材中所列的内容，很难让学生正确理解“DNA是主要的遗传物质”，甚至还会有误解，通过教师应该举例分析，详细说明，以帮助学生正确理解本节课课题的含意。
2007.5.8
板书设计：
第3章基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
一、肺炎双球菌的转化实验
（一）格里菲思的实验
1.了解实验过程：
2.实验结论：
（二）艾弗里的实验：
1.理解实验结论：
2.艾弗里实验的不足：
二、T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
1.T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌细胞中的病毒，病毒无独立生活能力，只能寄生。
2.T2噬菌体的成分和结构：
蛋白质——构成外壳（分为头部和尾部）——主要的组成元素：
C、H、O、N、S
DNA——存在于头部之中。
——组成元素：
C、H、O、N、P
3.实验结论：
三、少数病毒无DNA而含RNA，它们以RNA作为遗传物质。
所以说DNA是生物界的主要遗传物质。
四、作业：
（1）完成“挑战新问题”的作业。
（2）完成教材P46页练习。
7．教学小结与反思
本节教案教学设计的创新点在于：
针对前人的三个经典实验，以学生在理解上可能存在的疑惑作为重点，展开剖析，发动质疑，多维互动，促使学生积极思考，提高学习的有效性，加深对实验原理、过程和结果的理解。
教案中设置的思辨内容，大部分来源于课堂教学，具有较好的代表性，能够拓展思路，锻炼学生的综合分析和推理表达等能力。
在教案里多处设置问题思考，交流表达，质疑辩论，猜想设计等环节，目的在于即时反馈学生学习过程中产生的困惑，了解学生思维的动向，让学生在交流和沟通中体验学习的乐趣，让学生在思维层面上真正“动”起来。
〔注：
在创新大赛之后，该教学设计由厦门市教育科学研究院选送到省里，而后又由省里选送参加2007年华东地区中学生物课程改革优秀课和优秀教案评比，荣获优秀教学设计壹等奖。
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