DNA是主要的遗传物质优质课教案设计

基于“科学探究”核心素养的教学设计

——《DNA是主要的遗传物质》

【设计理念】

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“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，切实落实主体性教学，提高学生的探究能力，训练学生科学的思维方法。

【教材分析】

《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”,体现了科学家在进行科学探究的一般思维过程，从早期对于遗传物质的推测，到中期通过肺炎双球菌转化实验的探索，到后期噬菌体侵染细菌实验的验证，整个过程体现了科学探究的严谨的思维历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论。本节内容既对前两章的基因的有关知识作本质性的阐述，也下启后三节关于DNA分子的结构、复制和遗传效应等，具有承上启下的作用。

【学情分析】

1.

高中阶段的学生求知欲强，观察能力强，但综合分析能力较差。他们已经具备了染色体的化学组成、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。

2.学生已具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考。通过本节的学习，使学生的思维和科学家的思维进行有力的碰撞，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发学生了解科学家当年研究过程和方法的兴趣，是现代中学生缺乏的科学素养，也是生物新课程的要求。

【教学目标】

1.总结人类对遗传物质的探索过程，认同人类对遗传物质的认识是不断深化不断完善的过程。

2.理解肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒侵染烟叶实验的原理和过程。

3总结DNA是遗传物质的实验设计思路，让学生领悟科学探究的魅力。

4.讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。

【重点难点】

1.重点:(1)肺炎双球菌的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.难点: (1)肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。

(2)证明DNA是遗传物质实验的关键设计思路。

【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，本节课采用“引导探究”教学模式，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归

纳和总结。在介绍实验时以“问题引导呈探究过程→分析实验结果→得出结论→提出质疑→引入下一个实验”的教学程序，使各个实验一环扣一环，认识到科学实验在一步一步地完善，最后才得出最具说服力的结论，并体会到科学研究的严谨性。

2.

学生学法：

学生可采用观察、阅读、讨论、比较、归纳等方法进行分析、归纳和总结。

【教学准备】

多媒体课件，导学案、微课视频

【课时安排】

1课时

【教学过程】

导入：展示几张图片，引导学生回答这是什么现象？那么生物之间的这种相似性是由什么物质起作用，而在亲子代之间连续传递的呢？进入新课的学习－－－DNA是主要的遗传物质。

对遗传物质的早期推测：

1.20世纪20年代，多数人认为蛋白质是遗传物质，科学家是怎么样做出这个判断的？

2.20世纪30年代，人们认识了DNA的结构，发现DNA也可以携带巨大的信息量，但由于对DNA分子的结构没有清晰的认识，所以蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。

教师：敢于向权威提出挑战的是艾弗里，而他又是基于格里菲思的实验，引出肺炎双球菌转化实验。

一、肺炎双球菌转化实验：

（一）体内转化实验：

微课展示格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验，PPT展示两种类型的菌和菌落图片，并提出问题，要求学生用语言描述实验过程，引导学生得出最后结论。

提问：1.对比1、2组说明R型细菌和S型细菌哪种有毒？

2.对比第2组，第3组中加热杀死的S型菌是否具毒性？

3.第四组实验中，小鼠尸体内检测到有毒的S型活菌，从何而来？格里菲思如何解释？

4.该实验能否证明DNA是遗传物质？为什么？

过渡：转化因子究竟是什么？能否通过实验进一步确定？如果是你们，你们打算怎么继续实验，确定转化因子？导入艾弗里体外转化实验。

（二）体外转化实验：

动画展示肺炎双球菌的体外转化过程，由学生描述实验现象、分析实验结果。

提问：1.在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、荚膜多糖等物质，引导学生设计实验来证明哪一种成分是转化因子？说出主要设计思路。

2.既然己经得出结论，那么最后一组实验（DNA+DNA酶）的目的是什么？从而得出最终的结论。

过渡：为什么艾弗里的实验结果仍会有人质疑？引出T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

二、噬菌体侵染大肠杆菌的实验

微课中通过对噬菌体侵染大肠杆菌动画的播放，使学生初步掌握其结构、生活方式及侵染过程。（分八个小组四个大组对整个过

程进行讨论，分析，并以小组的形式提交答案，最后老师进行归纳讲解）

第一大组任务：标记

1、赫尔希和蔡斯采用的研究方法是什么？

2、他们分别选用了什么放射性元素标记了蛋白质和DNA？为什么这样选？用14C和18O标记可行吗？能否用32P和35S标记同一个噬菌体？

3、如何制备含35S和32P的噬菌体呢？

第二大组任务：混合

1、用被32P或35S标记的噬菌体分别侵染什么样的大肠杆菌？

2、短时间保温的目的？

3、保温时间过长或过短对实验有何影响？

第三大组任务：搅拌、离心

1、搅拌的目的是什么？如果搅拌不充分就会造成部分噬菌体与细菌未分离，一同到达离心管的上清液还是沉淀物中呢？

2、离心的目的是什么？离心的原理是利用什么的不同将噬菌体与细菌分离呢？

3.35S标记一组，沉淀物中为什么有少量放射性？同理还能提出什么问题？并解释。

第四大组任务：检测

1、检测结果显示35S主要分布在离心管的哪个部位？32P呢？新形成的噬菌体内只检测到了哪种放射性元素? 322、两组实验的细菌裂解后，新形成的噬菌体有何不同？（可以检测到P标记的DNA分子，35却不能检测到S标记的蛋白质），这一结果说明了什么？

3、实验结论是什么？DNA才是真正的遗传物质。

过渡：所有生物的遗传物质都是DNA吗？某些不含有DNA的病毒，其遗传物质又是什么呢？引出烟草花叶病病毒侵染烟草的实验。

三、烟草花叶病毒侵染烟草的实验

教师：如果你是科学家，如何设计实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质？

过渡：DNA是所有生物唯一的遗传物质吗？引出DNA是主要的遗传物质。

四、DNA是主要的遗传物质

教师：具有细胞结构的生物遗传物质是DNA；DNA病毒的遗传物质也是DNA，而少数病毒的遗传物质是RNA。绝大多数生物的遗传物质是DNA，故DNA是主要的遗传物质。

【板书设计】

第一节

DNA是主要的遗传物质

一、肺炎双球菌的转化实验

“转化因子”

（一）

体内转化：R型菌

S型菌

（二）

体外转化：DNA是遗传物质

二、噬菌体侵染大肠杆菌的实验

1.

过程：标记→混合→搅拌、离心→检测

2.

结论：DNA是真正的遗传物质

三、烟草花叶病毒侵染烟草的实验

结论：RNA是生物的遗传物质

四、DNA是主要的遗传物质

附：教学设计流程图

【当堂训练】

1.用15N、32P、35S标记噬菌体，让其去侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为（

）

A．可在外壳中找到15N、35S

B．可在DNA中找到15N、32P C．可在外壳中找到15N

D．可在外壳中找到15N、32P、35S 2.用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温、搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀物中含有少量的放射性的正确解释是(

) A.经搅拌与离心后还是有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上

B.离心速度太快，较重的T2噬菌体有部分留在沉淀物中

C.T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S D.少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠杆菌内