DNA是主要的遗传物质优秀教学设计

“DNA是主要的遗传物质”教学设计

开封市第二十五中学

常峰

一、设计理念

根据新课标理念，高中生物学科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“自主探究科学发现的过程来学习科学研究的方法”为设计理念，切实落实学生学习的主体性，提高学生的分析实验和设计实验的探究能力，训练学生科学的思维方法。

二、教材分析

1.内容与地位

结合之前所学内容，遗传物质是DNA还是蛋白质呢?教材在本节通过两个经典实验证明了DNA是遗传物质，最后通过了解少数生物只有RNA而没有DNA的事实，得出“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，是进行探究式实验教学的良好对象。在教学中，通过优化教学程序，巧妙的将信息技术资源和物理教学模型结合起来，发挥学生的主体作用，把知识的传授过程优化成一个科学的实验探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法和科学思维的教育。

2.重点和难点

（1）教学重点

①肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

②噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

（2）教学难点

①肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

②噬菌体侵染细菌实验中同位素标记法的应用。

③理解“DNA是主要的遗传物质”的含义。

三、教学目标 1.知识目标

（1）通过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实验，理解DNA是生物的遗传物质。

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（2）通过烟草花叶病毒侵染烟草实验，理解DNA是生物的主要遗传物质。

2．能力目标

（1）通过模拟科学发现的过程，渗透科学研究的方法，培养学生科学探究的能力，以及分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决实际问题的能力。

（2）通过对教学物理模型的应用，培养学生的信息处理能力。

3．情感目标

（1）通过模拟科学发现的过程，培养学生实事求是的科学态度和不断探究的精神。

（2）学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，进一步激发学生辩证唯物主义世界观的树立。

四、教学方法设计

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，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成、蛋白质与核酸的元素组成等相关知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。本节课以“自主性、探究性、合作性”为学生课堂学习的三个基本维度，以培养学生的科学素质为指导，以侧重科学方法教育为目标，融合列举法、讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学和模型教学，教师通过列举事例，引导学生模拟科学发现，进行分析、讨论、归纳和总结。

五、教学程序

第一环节：巧妙导入，引出目标

教师首先向学生展示本节课学习的题目，并给出学生两种可能的字面解释：“每种生物都含有两种或以上的遗传物质，DNA是其中主要的一种”“每种生物只含有一种遗传物质，大多数生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是其他物质”。教师向学生展示江苏高考真题“下列有关生物体遗传物质的叙述，正确的是”中的一个选项“豌豆的遗传物质主要是DNA”，并根据这一选项的错误否定上述针对本节课题目两种字面解释中的一种，进而说明“DNA是主要的遗传物质”的真实含义。那么，“如何证明DNA是生物的遗传物质”以及“其他遗传物质的又是如何证明”呢？教师向学生展示本节课的学习目标：1.“DNA是主要遗传物质”这句话的含义；2.DNA是生物的遗传物质的证明实验；3.其他遗传物质的证明。

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第二环节：科学探索、学习新知

教师根据必修2第2章第2节“基因在染色体上”中萨顿的类比推理法和摩尔根的假说演绎法所证实的“基因在染色体上”的事实，并根据染色体的化学成分组成，提出遗传物质是DNA或者蛋白质的可能，从而引出“一、对遗传物质的早期推测”。

教师引导学生阅读课本42至43页中关于“对遗传物质的早期推测”的内容，并提醒学生特别注意上一世纪20年代人们为什么更倾向于认为“蛋白质是生物的遗传物质”的理由。教师进一步提出，谁是遗传物质长期困扰大家，而这必须通过实验予以证明，从而引出“二、生物遗传物质的实验证明”。

首先教师向学生介绍的是“1.肺炎双球菌转化实验”。教师通过多媒体向学生展示两种类型的肺炎双球菌的图像，针对肺炎双球菌的菌落特点、荚膜及毒性情况等方面，通过提问填表的方式考察学生课前预习的效果。稍后，教师结合两种肺炎双球菌的毒性情况引导学生进行实验探究，包括：“如何设计对照实验探究两种肺炎双球菌的毒性”“如何设计对照实验探究S型菌的存活状态对于毒性的影响”等，并通过物理模型的形式向学生展示“肺炎双球菌体内转化实验”的过程。教师针对“死亡的S型菌和活着的R型菌混合导致活着的S型菌出现”的意外情况，启发学生思考讨论，回答原因，并总结出“S型菌中转化因子的存在”的结论。最后通过观看肺炎双球菌体内转化实验过程的多媒体动画加深印象。教师结合物理模型，针对S型菌中存在多种物质的事实，提出如何探究转化因子的问题，学生经讨论后回答“必须将S型活细菌的DNA与其他物质分离、提取，单独作用于R型细菌，才能确定究竟什么成分是遗传物质”这样的实验设计思路。引出“肺炎双球菌体外转化实验”。在教师引导学生分析这一实验相关自变量及因变量的基础上，请同学上台利用课前准备好的物理模型教具对设计好的教学步骤加以展示，教师针对学生设计情况进行点评、订正，并重点向学生解释“DNA酶处理后的S型菌DNA与未经处理的S型菌DNA对照实验”所探究的问题，最终在教师引导下，学生得出“S型菌的DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质”的结论。最后通过观看肺炎双球菌体外转化实验过程的多媒体动画加深印象。然后，教师通过物理模型的方式提醒学生“艾弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验采用的化学分离手段物质分离并不彻底”，让学生了解到到此为止，

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关于DNA是生物的遗传物质的讨论并未停止，需要通过更加彻底的分离方法加以进一步证明，从而引出“2.噬菌体侵染细菌实验”。

在开始介绍这一实验之前，教师先通过多媒体的形式向学生展示T2噬菌体的结构及T2噬菌体侵染大肠细菌的全过程，指出“注入”环节T2噬菌体的DNA和蛋白质的分离是其能够有效证明“DNA是生物的遗传物质”的关键。稍后，教师提醒学生在缺乏更加先进检测和观察手段，并不了解T2噬菌体侵染大肠杆菌过程的前提下，提出“据图分析，T2噬菌体的遗传物质应该有哪些作用”“用什么方法能追踪进入细菌、参与子代噬菌体形成的DNA还是蛋白质”“将T2噬菌体和大肠细菌混合一段时间，搅拌离心后，谁分布在试管的下层，谁分布在试管的上层”的问题，引导学生分析讨论并回答“T2噬菌体的遗传物质能进入大肠杆菌并指导和参与子代噬菌体的形成”“用同位素标记法追踪DNA和蛋白质的去向”“大肠杆菌的密度比T2噬菌体大，大肠杆菌出现在沉淀中，而T2噬菌体出现在上清液”。教师通过物理模型展示实验过程，并请同学走上讲台根据假说演绎的方法，展示所预测的实验结果。教师通过多媒体动画展示实验过程，加深学生印象的同时，发现了不同于理想实验结果的实验现象“上清液和沉淀物都有放射性的原因”，启发学生思考，经讨论得出答案“用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌上清液中有少量放射性的原因可能是保温时间过短或者过长”“35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌沉淀中有少量放射性的原因可能是有些T2噬菌体吸附在大肠杆菌的表面未能通过离心分离”。最终得出结论“DNA是生物的遗传物质”。这里教师特别提醒学生该实验不能够证明“蛋白质不是生物的遗传物质”，并启发学生思考如何设计实验加以证明。教师结合上述两个实验，指出“随研究的进一步深入，科学家发现真核生物、原核生物和噬菌体的遗传物质都是DNA”，提出问题“如果一种生物不含DNA，如烟草花叶病毒，遗传物质会是谁呢？”引出“3.烟草花叶病毒侵染烟草实验”。

这一实验要求较低，教师采用根据实验目的，启发学生设计实验，并通过多媒体展示实验过程及实验结果的方式，帮助学生得出结论“RNA病毒的遗传物质是RNA”。教师针对上述三个实验，再次向学生阐述“DNA是生物的主要遗传物质”的含义。

第三环节：课堂小结、强化认识

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和学生共同整理知识结构，构建知识网络。总结出：核酸是一切生物的遗传物质，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。因此DNA是主要的遗传物质。

第四环节：课堂训练、巩固提升

1.科学家艾弗里从 S型活细菌中提取出 DNA、蛋白质、多糖、脂质等物质，分别加入培养 R型细菌的培养基中，实验结果证明了细菌的转化因子是DNA ，为使实验结论更加严密，他设计了一个对照实验：在 S型细菌提取出的 DNA中加入某种酶处理后，再加入培养 R型细菌的培养基中，加入的酶和实验结果分别是 （ D ） A.DNA限制性内切酶 转化 B.转录酶 不转化

C.DNA连接酶 转化 D.DNA酶 不转化

2.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,经培养、搅拌、离心、检测,上清液的放射性占15%,沉淀物的放射性占85%。上清液带有放射性的原因可能是 ( A ) A.噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体

B.搅拌不充分,吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离

C.离心时间过长,上清液中析出较重的大肠杆菌

D.32P标记了噬菌体蛋白质外壳,离心后存在于上清液中

六、板书设计

DNA是主要的遗传物质

一、对遗传物质的早期推测

二、生物遗传物质的实验证明

1.肺炎双球菌转化实验

2.噬菌体侵染细菌实验

3.烟草花叶病毒侵染烟草实验

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