《DNA是主要的遗传物质》教学案例.doc

DNA是主要的遗传物质教学案例一 教学分析1 教材分析DNA是主要的遗传物质一节是人教版新课标教材必修2第3章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且了解染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。这节内容还与本册教材第六章基因工程及其应用有一定的联系，同时提到了一些在自然科学研究中常用的实验方法，这为后面选修课生物技术与实践的学习也做了很好的铺垫，因此这节内容在高中阶段生物科学习中有着重要低位。由于当时认识水平有限，所以在相当长的时间里，人们一直认为蛋白质是生物体的遗传物质，那么，遗传物质究竟是DNA还是蛋白质呢？教材通过问题探讨在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了遗传物质是DNA。最后教材通过烟草花叶病毒感染烟草的实验，说明有些病毒体内的核酸只有RNA没有DNA，其中的RNA就是它的遗传物质，进一步归纳出“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，是进行探究式学习的极佳素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。2 学情分析通过前面的学习，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，了解了生物生殖发育过程，掌握了染色体、蛋白质与DNA的化学组成等相关知识，熟悉同位素标记技术生物科学研究中的应用，这为新知识的学习奠定了基础。再加上我校“研究性学习”课程的开设，学生初步掌握了探究实验的一些基本方法，也初步培养了他们提出问题，分析问题和解决问题的能力。“创新意识”的培养也加强了他们对新事物探究的激情，这都是开展探究性学习的极佳条件。二 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目标，以培养学生的科学素质为指导，侧重科学方法教育为目标，采用“探究发现”教学模式。通过引导学生模拟科学发现过程，启发学生积极思考，从而达到提高学生探究能力，训练学生科学思维方法的目标。“2 学生学法学生可采用观察、阅读、讨论，比较法，归纳法等进行分析、归纳和总结，通过学生的自主学习和探究学习培养他们对生物学科的兴趣。三 教学目标1 三维目标知识目标 总结“DNA是主要的遗传物质”的科学探索过程。 知道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所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。 理解DNA是主要的遗传物质能力目标 通过分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，逻辑思维能力得以提高。 通过“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，由特殊到一般的归纳思维能力得以提高。情感态度与价值观 通过总结DNA是遗传物质的科学探索过程，学习科学家善于总结他人经验、在工作中互相合作，严谨求实的科学态度以及对真理追求不懈的科学精神。 遗传物质主要是DNA，也有RNA，强调了生命的物质性，树立辩证唯物主义世界观。 认同科学与技术的关系，二者相互促进，相辅相成。2 教学重点 肺炎双球菌转化实验的原理和过程。 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。3 教学难点 噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。 如何理解DNA是主要的遗传物质。 探究科学发现过程来学习科学研究方法4 教具准备多媒体教学，噬菌体侵染细菌的Flash动画5 课时安排1课时四 教学过程教学环节教师的组织和引导学生活动教学意图设疑导入通过前面的学习，大家对有丝分裂、减数分裂以及受精作用的过程有了深入了解，在研究这它们的过程中，科学家发现有一种物质在这三个过程中，行为有着规律性的变化，是什么物质呢？根据学生的回答具体引导在这三个过程中染色体数目的具体变化，进一步引导大家猜想，染色体可能和生物体的什么现象有关？染色体的主要成分是什么呢？那么起遗传作用的究竟是DNA还是蛋白质呢？这个问题当时在科学界引起了激烈的争论。思考回答：是染色体数目的变化思考回答：染色体可能在生物的遗传中起重要作用回答是DNA和蛋白质通过对前面所学知识的回忆和总结，为下面引入遗传物质做铺垫为下面探讨什么是遗传物质做好铺垫提出探究的问题，引起悬念引导探讨引导探讨引导探讨接下来引导学生探讨，如果作为一种遗传物质，应该具备什么特点？多媒体显示当时科学家对DNA和蛋白质的认识水平：对蛋白质的认识水平：认识到蛋白质是由许多种氨基酸连接成的生物大分子对DNA的认识水平：还不清楚DNA的结构，只知道它是由4种脱氧核苷酸连接成的大分子。提出问题：如果你是当时的一位科学家，对DNA和蛋白质的认识仅限于上述水平，你觉得那个更适合做遗传物质？为什么？提出由于当时认识水平的限制，科学家曾经认为蛋白质是生物体的遗传物质。接下来介绍这个观点最早被美国科学家艾弗里提出质疑，他是在总结英国科学家格里菲斯的实验基础上，进一步通过自己的实验证据提出遗传物质是DNA。 一 肺炎双球菌的转化实验1实验材料介绍此菌可感染人和老鼠，顺便解释“败血症”，接下来多媒体课件R菌和S菌的不同之处，强调荚膜的存在才使得S菌表现出毒性。2实验过程多媒体展示肺炎双球菌的四组转化实验并提出问题： 预测第一组和第二组实验结果会怎样？为什么？ 第三组的“加热杀死”是什么意思？加热的温度控制在多少度？教师指出加热的温度一般不超过90度，杀死是指S菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。 第四组实验里活的S菌是怎么来的？ 提取出的S菌的后代仍然是S菌，这说明什么？ 究竟是什么物质使R菌转化为有毒的S菌？教师多媒体显示格里菲思的猜测：在加热杀死的S菌中必然存在某种“转化因子”使R菌转化为有毒的S菌 如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验？ 引入美国科学家艾弗里和他同事们的工作，课件显示他们的实验设计和观察到的结果，引导学生分析： 只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？ 加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？这说明什么？教师补充转化的效率其实是比较低的。 DNA水解物是什么？解释是加入DNA酶，把DNA降解脱氧核苷酸，说明只有完整的DNA才能发生转化作用。 艾弗里的实验说明什么？ 艾弗里的实验思路和研究成果对我们有什么启示？介绍由于艾弗里所提DNA纯度不够高，还含有少量蛋白质，所以在他提出结论之后，并没有被所有的科学家认同进一步引导学生开放思维，DNA纯度不够高，在实验中可能是什么起了转化作用？由于此实验的不完美引入下一个实验二 噬菌体侵染细菌的实验1 噬菌体的结构2 噬菌体的繁殖 营寄生生活 在遗传信息的指导下进行繁殖 繁殖原料来自宿主大肠杆菌 子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。3放射性同位素标记技术提出问题 到目前为止，一共学到几个利用放射性同位素标记技术的实验？ 实验中为什么用35S和32P作标记？组织学生阅读教材45页右上栏的相关信息。 通过此项技术表明赫尔希的研究思路是什么？4实验过程先让学生阅读教材58分钟，掌握实验基本步骤，阅读结束后，教师多媒体课件显示和实验有关的一些问题，了解学生对实验原理和相关步骤的掌握程度，同时强调实验的一些细节，比如保温时间很短，这有助于学生对后面实验现象的分析。接下来教师引导学生先分析35S标记的实验现象引导分析 上清液放射性很高，说明上清液主要成分是什么？ 沉淀物放射性很低，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的35S？大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？说明噬菌体在繁殖的时候有没有用到蛋白质呢？多媒体课件显示用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，引导学生分析： 上清液放射性很低，说明上清液有没有32P呢？ 沉淀物放射性很高，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的32P？大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？ 说明噬菌体在繁殖的时候用到了哪种物质？最后引导学生把这两个同位素标记实验综合起来分析，由学生归纳出结论。 Flash动画显示噬菌体在大肠杆菌体内繁殖的过程提出问题：教材45页右下栏，在上述实验中，如果用14C和18O标记行吗？教师引导学生回顾历经24年对遗传物质的探索过程，启发学生从中得到那些启示？学生讨论总结四点能准确的进行自我复制，传递给下一代。要有储存大量遗传信息的能力结构要比较稳定，不容易被破坏能控制生物的性状和代谢讨论作答：蛋白质更适合作遗传物质，因为DNA仅由4种脱氧核苷酸组成，很难和生物多样性联系在一起，而组成蛋白质的氨基酸有许多种，在各种各样的排列顺序中很可能就蕴藏了大量的遗传信息。回答第一组小鼠不会死，因为R菌没有毒性，第二组小鼠会死，因为S菌是有毒性的。积极思考得出S菌应该是由活的R菌转化而来的。思考作答：说明这种转化是可以遗传的。思考讨论学生思考讨论，提出自己的实验设计思路。加入DNA从课件中得出并不是所有的R菌都能转化成S菌。说明真正起转化作用的是DNA 分析比较得出关键思路在于把DNA和蛋白质分开来，单独观察它们的作用。进一步总结归纳出科学探究要有科学思路，要善于总结他人经验引导学生回忆病毒的组成回忆共两个：一是探究光合作用放出的O2来自水还是CO2；另一个是研究分泌蛋白合成途径也用到此技术阅读相关信息，得出结论经过分析比较后得出他的思路和艾弗里一样，把DNA和蛋白质完全分开，单独观察它们的作用。思考得出结论主要成分是被35S标记的蛋白质。猜测应该是没有。与猜测一样，在新的噬菌体里果真没检测到35S得出结论：没用到蛋白质学生回答，几乎没有，也就是几乎没有DNA了猜测应该是有32P与猜测一样，在新的噬菌体里果真检测到32P分析得出结论：用到DNA学生进行归纳总结噬菌体繁殖时用的是DNA而不是蛋白质，而,说明它是在DNA的指导下完成繁殖的，进一步说明DNA才是它的遗传物质学生思考作答学生总结科学探索是艰辛曲折的科学研究是一个不断纠正错误，发现整理的过程要科学的选择实验材料科学发展需要技术支持为当时科学家们判断DNA和蛋白质哪个更适合做遗传物质提供依据通过设疑，让学生自己得出曾经一个错误的观点，从中总结出知识水平决定决定认知水平。引入本节课的第一个关键实验。激发学生科学探究的热情让学生沿着科学发展的轨迹观察问题，发现问题，提出问题并进一步分析问题。 培养学生科学思维和科学探究的能力 培养学生分析问题，归纳结论的能力 培养学生分析问题，归纳结论的能力 使学生了解噬菌体繁殖过程，为下面具体分析实验铺好基础。通过不同的标记，使学生经过分析比较后归纳出这个实验的研究思路培养学生分析问题，提出假设，验证假设的能力培养学生分析比较实验现象，归纳结论的能力培养学生正确的科学认识和对科学坚持不懈探索的精神，进一步探究问题:遗传物质都是DNA吗？通过烟草花叶病病毒感染烟草的实验，得出除了DNA之外，有些病毒体内的RNA是该病毒的遗传物质看书思考树立辩证唯物主义世界观归纳总结细胞生物遗传物质是DNA非细胞生物的遗传物质是DNA或RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。问题：上述两个经典实验能证明DNA是主要的遗传物质吗？思考作答：只能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。五 板书(一) 肺炎双球菌的转化实验1材料：R菌，S菌，小鼠2过程： R，没死 S，死 S（加热杀死），没死 RS(加热杀死)，死3结论：“转化因子”存在，使R菌转化为S菌艾弗里：分离，单独转化结论：DNA才是遗传物质(二) 噬菌体侵染细菌的实验1 噬菌体结构2 噬菌体繁殖3 放射性同位素标记技术4 实验过程5结论：DNA才是遗传物质(三) DNA是主要的遗传物质细胞生物：DNA非细胞生物：DNA或RNA六 教学反思“自主性、探究性、合作性”是学生课堂学习的三个基本维度，尤其新课程标准强调要转变学生的学习方式，如果采用传统的教学方法，学生对整节内容理解可能就不会那么透彻，这样也就更谈不上培养学生自主学习和探究能力。采用“探究发现”的教学方式后，通过教师的引导和启发，学生自主的模拟科