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DNA是主要的遗传物质教学设计(优质课)
DNA是主要的遗传物质教学设计(优质课)

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《DNA是主要的遗传物质》一节的教学设计
一、 教材分析
1、教材的地位和作用
《DNA是主要的遗传物质》是人教版普通高中新课程生物必修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。
本节是在学习了遗传的细胞基础、基因与染色体的关系等内容之后，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。本内容的两个生物学经典实验,不仅向 学生展示了生物学史上的重大事件，更重要的是其中的科学思维和方法对学生的科学素养的提高的重要的作用。
课标对本内容的要求为“总结人类对遗传物质的探索过程"，近几年的高考考纲知识点为“人类对遗传物质的探索过程”，要求为II级。课标和考纲对此均做了较高的要求，其原因与本节课的内容有关。
2、 教学目标
（1） 知识目标
① 总结两个经典实验的研究方法和思路
② 说明“DNA是主要的遗传物质”的含义
确立依据:本节内容的课程标准是“总结人类对遗传物质的探索过程”。本节内容包括两个人类在探索遗传物质的过程中的两个经典实验。此外，本节课的结论“DNA是主要的遗传物质”是重要的生物学事实，应当让学生理解。
（2） 能力目标
通过分析两个经典实验，培养学生的逻辑思维
确立依据：本节内容以遗传物质的本质的探究历程为主线，以学生动脑分析实验现象得出实验结论为重点，让学生们从中体验科学研究的过程与方法.
（3） 情感目标
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。
确立依据:本节教材介绍了人类探究遗传物质的过程和方法，可以加深学生对生物科学史本质的认识，特别是这些内容中所体现的生物学思想、技术手段促进科学的发展等观点对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。
3、重点与难点
(1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程（重点）
(2）噬菌体侵染细菌实验的原理和过程；（重点与难点）
（3)证明DNA是遗传物质的关键实验设计思路(重点与难点）
确立依据：重要的生物学史实是生物科学素养的的组成部分。本届内容涉及到的实验都不能动手完成，要理解实验并得出结论，学生不仅要有扎实的基础知识，而且对逻辑思维的要求也比较高。高一学生已有的生物学知识和生活经验较少，空间想象能力和逻辑推理能力有限。

二、 教法与学法
本课遵照以教师为主导,学生为主体的理念,采用讲授、问答、讨论、比较、归纳等方法指导学生学习。在指导学生了解了实验过程之后,通过一连串的问题，启发学生由浅入深，获取各实验的目的、思路，这样教学不仅能使学生掌握实验过程，体会到生物现象的物质性，而且能激发学生的求知欲，增强获取新知识的渴望。
三、 教学课时
1课时
四、 教学过程设计
教学环节
教师组织和引导
学生活动
设计意图

创设情景，导入新课
1、 展示两种狗的品种，指出遗传的概念。（PPT2）
2、 引导学生回忆性状的遗传实质是遗传物质通过染色体的传递,说明遗传物质应具备什么特点。
3、 提出问题：染色体上的两种成分-—蛋白质和DNA,哪一种才是遗传物质
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：能够控制生物的性状、能够复制，在亲子代之间保持连续
寻找新旧知识的结合点，制造矛盾，激发探究欲望。

对遗传物质的早期推测
指导学生读教材，提取信息：
在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？为什么？
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。
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。

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,为实验的讲解做铺垫.
DNA是遗传物质的的证据I
--肺炎双球菌转化实验

（一）格里菲斯的实验
提出问题,引导学生阅读获取信息：
1、 格里菲斯的实验材料是什么？具有什么特点？PPT2：菌落

2、 格里菲斯的实验过程是怎样的？说明什么问题。PPT3 格里菲斯的实验
3、 根据学生回答，引导学生解释格里菲斯的实验.问题：
（1）前两组实验的作用？
（2）第3组实验与哪一组形成对照？说明什么问题?
(3)第4组实验与哪一组结果相同?说明什么，如何验证？
(4)第4组结果出现的原因是什么？
提示：是加热杀死的S复活了吗？哪一组可以说明？
是R直接转化成S了吗？哪一组对照可以说明？
R的转化需要什么条件？

认真阅读，获取信息。
1、 总结出R型细菌和S型细菌的区别

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

叙述实验过程,尝试解释各步实验的现象。
（1）对照。
(2）与第二组，说明只有活的S型细菌可以使小鼠患败血症死亡。
(3)与第二组,说明第四组产生了活的S型细菌，可以在尸体中分离到S型细菌。
（4） R的转化需要加热杀死的S型细菌提供一种物质——“转化因子”。

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。
(二）艾弗里的实验
设疑:这种转化因子究竟是什么物质呢？是不是S型细菌的荚膜呢？是不是蛋白质呢？还是DNA呢？现在请同学们进行讨论: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？又将如何检测实验的结果?
学生边讲述边投影:

对最后一组进行深入分析：
最后一组与哪一组形成对照?单一变量是什么?说明什么问题？

学生思考、分析、讨论得出结论：
设计：把S型细菌中的各种物质分离提纯，分别加入R型细菌培养基中,单独地直接地观察各种物质的作用。
结果预测:如果在培养基上出现粗糙的菌落，就说明有R型细菌产生，加入的物质不是转化因子。如果出现了光滑的菌落，说明有S型细菌,那么这种物质就是转化因子。
最后一组与加入DNA的一组形成对照，单一变量是DNA是否完整。说明只有完整的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 是遗传物质的证据II
-—噬菌体侵染细菌的实验
讲述：
艾弗里的实验进行了十年,实验目的到底是什么?他实现了吗？
为了把DNA和其他物质彻底的分离开，最终只能把蛋白质含量降低到0。02%，没有彻底分离提纯.所以,严格来说他的实验并没有构成单一变量。不能够排除蛋白质在转化过程中的作用。
另一个实验能够将DNA和蛋白质彻底分离开，证明了DNA是遗传物质.——噬菌体侵染细菌的实验。
1.讲述并投影:
T2 噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、物质(元素)组成，培养条件。
投影其电镜下的照片,说明根据电镜照片显示的其可能的寄生和繁殖方式。
观察图片，思考：注入细菌的物质是什么？你认为哪一种物质是噬菌体的遗传物质?为什么？能不能排除蛋白质的作用?
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）有多种同位素：14C、3H、18O、15N、32P、35S,应该用什么同位素标记噬菌体的DNA和蛋白质？如何标记？
（3）保温、搅拌和离心的作用是什么?
(4）离心之后细菌的位置在哪里？子代噬菌体的位置在哪里？
（5）对沉淀、上清、和子代的放射性测试结果怎样？得出什么结论？

引起好奇：十年就做一件事，为什么呢?

心理活动：好可惜,那怎么办？

回忆病毒的特点，认识噬菌体

分析：DNA进入细菌,蛋白质没有进入细菌，两者彻底分离开了。DNA能够在亲子代之间保持连续,是噬菌体的遗传物质。
思考并尝试回答：(1）化学成分只有两种，在自然的生理过程中把DNA和蛋白质彻底分开.
（2）32P和35S分别DNA和蛋白质的特有元素，能把两种物质完全区分开。
（3)保温让噬菌体吸附在细菌表面，注入遗传物质，离心是使噬菌体外壳与细菌分离。
（4)离心之后细菌的位置在沉淀，子代噬菌体的位置在细菌中，随细菌沉淀在底部。
（5)标记蛋白质的一组，放射性主要出现在上清，说明蛋白质外壳主要在上清，子代中没有检测到放射性,说明子代不含有亲代的蛋白质.标记DNA的一组，放射性主要出现在沉淀，说明亲代DNA出现在沉淀中，并且子代噬菌体中也检测到了亲代的DNA。综合两组，在噬菌体亲子代之间连续的物质是DNA，因此DNA才是噬菌体的遗传物质,蛋白质不是

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。
DNA是主要的遗传物质
(选讲——设疑：DNA是生物唯一的遗传物质吗？
投影演示烟草花叶病毒侵染烟草的结果，思考：烟草花叶病毒的遗传物质是？)
投影并讲述：大量科学研究证明:
具有细胞结构的生物,遗传物质是DNA。多数病毒的遗传物质是DNA，例如:T2噬菌体。少数病毒的遗传物质是RNA，例如:SARS、HIV、烟草花叶病毒等。
学生根据已有经验回答.
观看幻灯片，回答：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
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。

课堂小结
总结本节内容，点出重点。
回顾本课内容，查漏补缺。
加深理解、巩固、深化所学知识。
五、 板书设计

六、 随堂练习
1．格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,此实验结果是（D）
A．证明了DNA是遗传物质
B．证明了RNA是遗传物质
C．证明了蛋白质是遗传物质
D．没有证明具体哪一种物质是遗传物质
2. 肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是（A)
A．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具有荚膜的细菌
B．培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物,不能产生具有荚膜的细菌
C．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具有荚膜的细菌
D．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质,不能产生具有荚膜的细菌
3。将有关过程正确排序。 ③②①⑤④
①标记噬菌体侵染未标记细菌 ②35S和32P标记噬菌体 ③35S和32P标记细菌
④放射性检测 ⑤离心分离
4。 科学家用含有15N的培养基培养大肠杆菌,再用该大肠杆菌培养T2噬菌体，待大肠杆菌解体后15N （C)
A．不出现在T2噬菌体中
B．仅发现于T2噬菌体的DNA中
C．发现于T2噬菌体的外壳和DNA中
D．仅发现于T2噬菌体的外壳中
5。 下列有关“DNA是生物的主要遗传物质”的叙述，正确的是 （B）
A．所有生物的遗传物质都是DNA
B．真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA，少部分病毒的遗传物质是RNA
C．动物、植物的遗传物质是DNA，除此之外的其他生物的遗传物质是RNA
D．真核生物、原核生物的遗传物质是DNA，其他生物的遗传物质是RNA

七、 作业布置
配套练习
八、 教学反思
本节课的教学内容涉及的实验，在中学实验室条件下是不可能完成的。本节课采用引导探究式的教学方法，通过创设自主合作的学习情景激发了学生的学习积极性,这样在课堂教学过程中通过师生互动、生生互动，让课堂充满了活力，新课改理念基本得到了落实。通过对本节2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，了解了生物科学发展的史实。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，并设计了一系列符合学生认知能力的问题引导学生进行主动学习，较圆满的完成了教学任务.