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DNA是主要的遗传物质的教学设计
DNA是主要的遗传物质的教学设计

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第1节　DNA是主要的遗传物质　教学设计
安徽省英华中学　陈 飞
一、 教材内容分析 《DNA是主要的遗传物质》是人教版普通高中新课程必修2《遗传与进化》中第3章第1节的内容.本节首先是以“问题探讨”的形式呈现了曾经在科学界争议了很长的问题：“DNA 和蛋白质究竟谁是遗传物质?”目的在于引导学生思考如何对这一问题进行研究,激发学生的探索欲望；接着介绍了20世纪早期人们对于遗传物质的推测，在此基础之上教材详细讲述了DNA是遗传物质的直接证据──“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”，引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论.本节是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习DNA的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。
二、 教学策略 由“问题探讨"所呈现的曾经在科学界争论很长时间的问题──“DNA和蛋白质究竟哪个是遗传物质？”导入新课，让学生思考如何对这一问题进行研究，培养他们分析和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。通过重温科学家的探究历程，领会实验选材的巧妙、思维的严谨和实验方法的科学；通过实验结果的分析理解DNA是主要的遗传物质. 

三、 教学目标 
1、知识与技能： （1)总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程；
(2）分析DNA是主要的遗传物质的实验设计思路；
  (3)理解DNA是主要的遗传物质.
2、过程与方法：（1）领悟科学研究的过程和方法,培养学生的实验探究能力;
(2）探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用. 
3、情感态度和价值观：
(1）体验科学探索的艰辛过程；
（2）认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程;认同科学与技术的关系.
四、教学重点和难点
 1、重点：
 （1）肺炎双球菌转化的实验原理和过程；
 （2）噬菌体侵染细菌的原理和过程。
 (3)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。

2、难点:
 (1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；
 （2)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。

五、教学设计流程
 设疑导入→问题引导呈现探究→讨论实验结果→归纳总结→拓展延伸 
六、课堂实施
教学环节
教师组织和引导
学生活动
设计意图

复习旧知，创设情景,导入新课
设疑提问：
  1。性状是受什么控制的？基因和染色体的关系是怎样的?
2。染色体是由哪两种化合物组成的，作为遗传物质的应该是哪一种物质?
3.你认为作为遗传物质可能具有什么特点?

 学生回顾所学知识,思考回答相关问题，总结遗传物质的特点：能够自我复制，结构比较稳定，具有储存遗传信息的能力。
寻找新旧知识的结合点，以“问题”引入新课,培养学生分析和解决问题的能力，激发探究欲望.

对遗传物质的早期推测

指导学生读教材思考： 
1.在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？
2.为什么会有这种认识?
讲述：限于当时的认识水平,认为蛋白质是遗传物质的观点处于主导地位。

分析当时认为蛋白质是遗传物质的原因:组成DNA的脱氧核苷酸只有4种而组成蛋白质的氨基酸种类有20种,蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。

 进一步激发学生对遗传物质认识的研究

DNA是遗传物质的的证据I

科学家是如何认识DNA是遗传物质的呢,让我们重温科学家对遗传物质的认识过程吧。

I、肺炎双球菌的体内转化实验

1、讲述并投影两种菌落的比较；

菌落
荚膜
毒性
R型菌落
粗糙
无荚膜
无毒
S型菌落
光滑
有荚膜
有毒
2、投影细菌转化实验的课件引导学生观察实验,讨论分析以下问题：

（1） 为什么加热杀死的S菌和活的R菌混合可以导致小鼠死亡？导致小鼠死亡的直接原因是什么？
（2） 促进活的R菌转变为S菌的因素是什么？是否有可能是蛋白质?
(3）本实验蕴含了那些科学实验方法，能得出什么结论？            

认真观察实验的演示过程，思考回答所提问题,得出以下结论:

1、加热杀死的S菌能够促使活的R菌转变为活的S菌,即加热杀死的S菌中含有促使这一转化的活性物质──转化因子。
 2、这一转化因子不可能是蛋白质，因为蛋白质经过高温作用会变性失活。
  3、蕴含的实验方法有分组对照和对变量进行一定的控制。

引导学生重温科学探究历程，亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家严谨的态度和合作精神。体验科学探索的艰辛,学习科学精神，养成科学态度。

DNA 是遗传物质的的证据Ⅱ

设疑过渡：
 这种转化因子究竟是什么物质呢？S菌的化学成分很多，要找到转化因子,最关键的思路是什么？如果让你来设计实验来进一步探究“转化因子”是什么物质，你将如何设计实验？  

Ⅱ、肺炎双球菌的体外转化实验

讲述并投影：

思考：
1、该实验的巧妙之处是什么?
2、蕴含了哪些实验设计原则？       
3、能够得出什么结论？

学生思考、分析、讨论得出结论：把DNA和蛋白质分开,单独地直接地观察这两种物质的作用。

 学生思考、讨论，展示学习成果：
1、      控制变量原则,将多个变量分解为单个变量进行研究.
2、对照性原则。
3、结论:转化因子是DNA，即DNA是遗传物质。

进一步培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识.

DNA 是遗传物质的的证据Ⅲ

设疑过渡：
 艾弗里的实验中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，当时仍然有学者认为是这少量的蛋白质在起作用，不愿接受DNA是转化因子的结论。这种怀疑有道理吗?
 Ⅲ、噬菌体侵染细菌的实验 
讲述并投影：
 1、T2 噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、物质（元素)组成、寄生和繁殖方式，演示其侵染细菌的动态变化。
 2、投影分别用不同放射性元素标记的噬菌体侵染细菌的实验过程。
 思考:
 1、为什么选择噬菌体作为实验材料?
 2、为什么要用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质?如何标记？
 3、实验结果是怎样的,根据实验结果你能得出什么结论? 
4、上述实验运用了哪些技术手段？ 
 总结：以上实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。

观察课件的演示过程,明确在噬菌体侵染细菌的过程中，DNA进入了细菌细胞内，而蛋白质外壳停留在细胞外。

分析、讨论相关问题，展示学习成果：
1、 因为探究的是遗传物质是DNA还是蛋白质,而噬菌体是病毒，只含有DNA和蛋白质，排除了其他物质的干扰。
2、 因为S仅存在与噬菌体的蛋白质中，P则主要存在于DNA中。
3、DNA是在亲子代之间发生连续性的物质，即DNA是遗传物质；蛋白质不是遗传物质.
4、 采用了放射性标记技术、分离提纯技术、离心技术等

让学生认识到一个正确的结论可以通过不同的途径获得。

认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程;

 认同科学的发展离不开技术的支持.

课堂小结 
设疑：是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？
 投影并讲述：展示几种常见的RNA病毒，由于这些病毒只由RNA和蛋白质构成，所以这类病毒的遗传物质是RNA而不是DNA．
投影总结：
 核酸是一切生物的遗传物质;具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA,即DNA是主要的遗传物质,

总结上述探究活动，得出:DNA是主要的遗传物质。
进一步明确某些病毒的遗传物质是RNA，DNA是主要的遗传物质的原因。
加深理解、巩固、深化所学知识.

拓展延伸
1997年美国科学家Prusiner发现了一种新型生物──朊病毒,是一组至今没有查到任何核酸的蛋白质颗粒，它是导致疯牛病和人的克-雅氏病的病原体。你能推测改病毒的遗传物质是什么吗?

学生思考讨论：认识到对遗传物质的探究是不断深化和发展的.

形成认知冲突，激发学生新的探索欲望。
七、教后反思

通过对本节3个经典实验的学习,引导学生重温科学家的探究历程,不仅让学生获得了科学知识──理解“DNA是主要的遗传物质”，更重要的是通过这些实验让学生掌握了科学的研究方法，培养了学生的科学探究能力,所以在本节的教学中重点对学生进行了科学方法训练;由于本节实验内容较为抽象,上课时采用了多媒体辅助教学，化静为动，化抽象为具体，较圆满的完成了教学任务。