基因的本质教材分析.ppt

1、基因的本质教材分析,生命科学学院 李 萍 2012.5.28,一、教材地位分析,1、教材的知识体系,人教版教材必修2遗传与进化模块是以人类认识基因的历程为主线来编排教材知识体系的。第3章是在解决“基因在哪里”问题的基础上，接着探索“基因是什么”，即从分子水平上阐述了遗传的物质基础和作用原理。,本章的内容是在第2章基础上完成的。本章内容又为第4章基因的表达，第5章基因的突变及其他变异，以及第6章基因的应用打下了必要的基础。除此之外，本章的教学内容也为第7章有关生物进化理论的内容进行了必要的知识铺垫。而选修3教材中克隆、基因工程、基因诊断和基因治疗，以及 PCR技术和蛋白质工程等内容，又是以基因及

2、其遗传信息的传递和表达为知识基础的。,2、课程标准的要求,3、课时安排,二、教材内容分析,题图以50年前沃森和克里克在自然杂志上发表的具有划时代意义的一篇论文为主图之一，醒目地衬托着一个DNA双螺旋结构。它不仅显示了这篇论文在生物科学发展中的里程碑式的地位和作用，还预示着生物科学的研究从此越来越接近生命的本质。组合图上的引言及组合图旁配的一首小诗：“基因是什么？DNA或蛋白质？几多实验，几多论争。是谁将谜底揭破？”将学生带入到对遗传物质的早期推测和对基因本质的探索中。,基因是什么？ DNA或蛋白质？ 几多实验，几多论争。 是谁将谜底揭破？,第1节DNA是主要的遗传物质,本节的“问题探讨”首先呈

3、现了一个曾经在科学界争议了很长时间的问题：“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质？”，让学生思考如何对这一问题进行研究，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。,本节讲述的“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”是20世纪中叶证明DNA是遗传物质的最具影响力，也是最经典的实验。在讲述这两个实验时，为了让学生领悟科学的过程和方法，教材按照科学家的探索历程，以问题的形式引领学生层层深入地进行思考，详细地讲述了这两个实验的具体方法。通过对两个实验方法的讲述，使学生理解科学家最关键的实验设计思路是：把DNA与蛋白质区分开，分别观察DNA或蛋白质的作用,并认识

4、到科学结论的获得，最基本的方法是实证，人类对科学的认识是不断深化和不断完善的过程。,第2节 DNA分子的结构，是以坐落于北京中关村高科技园区的 DNA雕塑为题引导学生活动的，考虑 DNA分子比较抽象，以学生比较熟悉的 DNA雕塑引入，可以拉近 DNA与学生的距离。活动中的设问：你知道为什么将它作为高科技的标志吗？点出了 DNA在生物科学发展以至高科技发展中的重要意义。,活动中巧妙地利用了 DNA分子双螺旋结构发现 50周年（ 2003年）纪念这一有利的条件，启发学生通过自己的活动来回答这一设问。,本节教材没有直接讲述 DNA分子的结构特点，讲述 DNA分子的结构特点之前，以科学家沃森和克里克的

5、研究历程为主线，逐渐来构建 DNA双螺旋结构模型。构建的方式是以阅读故事的形式，向学生展示出沃森和克里克孜孜以求的画面。编者利用这一科学界传为佳话的故事，不仅发展了学生的科学素养和人文精神，也很自然地构建出了 DNA双螺旋结构的模型。通过对故事的旁栏导读及思考与讨论，又进一步强化了构建 DNA双螺旋结构模型的意义和作用。,在构建 DNA双螺旋结构模型的基础上，本节又以简洁科学的语言、图文并茂地概述了 DNA分子的结构特点，最后通过学生动手尝试建构 DNA双螺旋结构模型，达到加深对 DNA分子结构特点的认识和理解的目的。,第3节DNA分子的复制以北京奥运会会徽“中国印舞动的北京”为题引导学生进入

6、对复制问题的讨论。2008年奥运会是令国人瞩目的话题，对学生十分熟悉的北京奥运会会徽画面进行的讨论，不仅可以引起学生的兴趣，还可以让抽象的内容形象化，发展学生的想像力。,课本在讲述DNA分子复制的过程之前先讲述DNA分子复制的推测，这样不仅可以使学生了解沃森和克里克在制作DNA模型时，就已经推测出了DNA分子的自我复制的机制这一事实，更重要的是旨在使学生理解结构与功能的内在联系，即DNA分子的双螺旋结构，决定了DNA分子半保留复制的方式。在此基础上讲述DNA分子复制的过程，学生比较容易理解和接受。这样安排内容，实际上体现了假说演绎法的应用。,课本讲述DNA分子复制的推测后，又讲述了DNA半保留

7、复制的实验证据，主要出于以下考虑：一是使学生理解对DNA分子半保留复制机制的揭示来源于实证；二是使学生了解DNA分子半保留复制实验的设计思路和方法。由于DNA半保留复制实验的难度较大，出于对不同学生接受能力的考虑，将这部分内容安排为选学。,第4节基因是有遗传效应的DNA片段是由一个游戏活动引入对问题的讨论的。在活动中运用排列组合的数学方法，帮助学生理解DNA分子可以贮存大量的信息。 在“说明基因与DNA关系的实例”中，主要是通过资料分析使学生认识基因与DNA的关系。资料分析中共列举了4个实例，其中资料1、3实例是从数量上说明基因是DNA片段；资料2、4实例是从现象上说明基因是有遗传效应的。综上

8、所述，学生可以很自然得出如下的结论：基因是有遗传效应的DNA片段。,绿色荧光小鼠,分裂的大肠杆菌,在“DNA片段中的遗传信息”部分，主要是通过探究活动使学生认识DNA上的脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。活动中创设的两个情境设法引导学生通过数学推算的方法，得出DNA分子中可以贮存大量遗传信息，从而推出DNA分子具有多样性和特异性的结论。这一结论从分子水平上揭示了生物体的多样性和特异性的物质基础。,高一下期学生在逻辑思维能力、分析和解决实际问题的能力方面已经有所提高，逻辑推理能力和应用能力较强，但容易忽视基础知识的记忆。因此，教学中结合高考生物学科对学生知识和能力的要求，做到扬长避短、有的放

9、矢，可以收到事半功倍的效果。,三、心理分析,四、教学重点与难点,1、教学重点,2、教学难点,复制后DNA分子数和亲、子代DNA中母链子链的关系,突破方法：采取跟随相关习题的方式突破,五、教育价值,1、知识方面 .总结人类对遗传物质的探索过程。 .概述DNA分子结构的主要特点。 .概述DNA分子的复制。 .说明基因和遗传信息的关系。 2、能力方面 .制作DNA双螺旋结构模型。 .进行遗传信息多样性原因的探究。 .就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟假说演绎和模型方法在这些研究中的应用。 3、情感态度方面： 形成质疑、求实、创新及勇于实践的科学态度和科学精神。 挖掘科学的魅力，激

10、发学生学习生物学的浓厚兴趣，学着像科学家一样思考和研究。 使学生体会科学研究中发现问题解决问题发现新问题的过程。认同人类对科学的认识是不断深化不断完善的过程。,六、渗透的科学方法教育,本章的教学内容，涉及同位素示踪、差速离心技术等学科内特殊方法以及假说演绎和模型建构方法等科学研究的一般方法。如果教师能充分挖掘教材内容，把基础知识与经典实验有机结合在一起，建立一个自然流畅、逻辑严密的教学过程，可以起到强化科学方法教育，提升探究能力的作用。,此外，本章教材以科学研究历程为线索编写，包含许多科学史内容。科学史记录了科学家的研究历程，学习科学史能使学生沿着科学家的探索之路，理解科学的本质和研究方法，受

11、到科学精神的熏陶。教师可以通过引导学生分析科学史，促进学生对知识的主动建构，有利于他们更好地掌握基础知识。,雅典奥运会开幕式经典场景,DNA银饰,学校标志,七、涉及的STS思想,1.DNA指纹技术在刑侦领域、亲子鉴定、死者遗骸鉴定中的作用，可以使学生对DNA的特异性与多样性以及它在遗传中的作用有所了解,2.人类基因组计划的实施和有关宣传报道，可以使学生对基因与DNA的关系、碱基的排列决定DNA的遗传特性等方面有一定的了解,3.PCR技术的出现（体外DNA复制的快速方法），使学生对DNA的复制会有所认识,4.基因芯片的应用，又会使学生对DNA是有遗传效应的片段有一定的感性认识,DNA芯片模型,D

12、NA是主要的遗传物质教学设计,1、知识目标： 、总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。 、分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。 、探讨实验技术在证明DNA是主要的遗传物质中的作用。 2、能力目标： 、通过模拟科学发现，学习科学研究的方法，培养学生的科学探究能力。 、通过感性图文资料学习，培养学生的信息处理能力。 、进一步培养分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决问题的能力。 3、情感态度与价值观目标： 、概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。 、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。,一、教学目标,学生学习了第1章

13、“遗传因子的发现”和第2章“基因和染色体的关系”这些内容之后，积累了大量的对基因的感性认识。那么，基因的化学本质到底是什么?相信这样的问题一定经常萦绕在学生的脑海里。因此，这一部分的内容是足以激发学生的学习兴趣、吸引学生注意力的，但教师的引导是否得当、呈现知识的组织方式是否科学，在很大程度上将影响这学生的学习进程和思维方式。这对学生和老师来说都将是很大的挑战。,二、学情分析,三、教材分析,“DNA是主要的遗传物质”一节是新课标教材人教版必修2第3章第1节的内容。该节联系了前面所学的有关细胞学知识（有丝分裂、减数分裂和受精作用），从而进一步阐明了染色体在前后代遗传中起联系作用。 本节内容在结构体

14、系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。因此在教学中，通过发挥学生的主体作用，结合科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，从而渗透科学方法教育。,1、本节的作用和地位,2、本节主要内容,通过对染色体化学成分分析得知，染色体的主要成分是DNA和蛋白质。在相当长的时间里，人们一直把蛋白质作为遗传物质，那么遗传物质是谁呢？教材在此埋下伏笔，然后通过两个经典的实验证明了DNA是遗传物质。最后列举少数生物只有RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。,DNA是主要的遗传物质,对遗传物质的早期推测,肺炎双球菌转化实验,噬菌体侵染细菌的实验

15、,3、重点、难点 （1）、教学重点 、肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。 、噬菌体侵染细菌的实验的原理和过程。 、学会科学的研究方法。 （2）、教学难点： 、 肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。 、学会科学的研究方法,4、课时要求 1课时,本节教学设计围绕“提高生物科学素养、面向全体学生、倡导自主探究式学习”的新课程基本理念进行设计。根据主体性教学目标，以“自主性、探究性、合作性”为学生学习的三个基本维度，采用以探究与发现式学习为主体的教学模式，具体教学模式流程为:设疑导入-引导探究-归纳总结-拓展升华-反馈应用。,四、教学理念,“DNA是主要的遗传物质”课标中“2.2遗传的分子基础”部分对应

16、本节的具体内容标准是：总结人类对遗传物质的探索过程。因此，本节的教学任务的最后着落点不应该是这样一个干巴巴的结论性语句，而应该是想方设法引导学生去分析、挖掘这些经典实验中所蕴含的方法和原理，让学生讲出他们对实验原理、步骤、结论的困惑、理解或感悟，甚至学生们自己的见解，从中领会科学的设计方案和思维方法，这才是本节课在教学过程中应该贯彻和落实的教学目标。,五、教学策略,1、拟采用的教学方法 讲授法、讨论法、演示法 探究式、启发式,六、教学方法及媒体选择,2、教学准备 计算机及投影设备、PPT课件、Flash动画,教师活动：一直以来人们都在想方设法确定受害者或者罪犯的身份希望能找到一种理想的既不会随

17、岁月而改变又不容易掩盖和伪造，既具有唯一性又可随时随地“携带”的身份证明。亲子鉴定、历史人物的确定等都可大大得益于此。这种被誉为人类终极身份证的物质是什么呢？它在哪里呢？ 学生活动：学生根据已有的生物学知识及媒体上获得信息提出自己的想法。 意图：创设问题情境，以此激发学生求知欲。,七、教学过程,（一）设疑导入,学生活动：学生阅读思考：20世纪30年代以前，人们为什么认为蛋白质是遗传物质？ 教师活动：如果你是科学家，你会通过什么方法来证明遗传物质是何物呢？,（二）引导探究,学生活动：学生依据已有知识进行大胆的设想。 意图：建立与已有知识的联系。,第一部分：对遗传物质的早期推测,第二部分：肺炎双球

18、菌的转化实验 教师活动：下面我们一起来亲身体验人类对遗传物质的探索过程。 多媒体展示格里菲斯的实验并提出问题。,1、实验先进行第一、二组的目的是什么？可否直接进行第四组？ 2、分析第一、二组实验说明什么？第二、三组说明什么？第三、四组又说明什么？ 3、该实验的结论是什么？ 4、通过第三、四组实验还能得出“转化因子”具有什么特点？ 学生活动：学生分组分析、示疑、讨论、解疑，最后得出结论。 意图：提升学生观察、分析问题的能力，养成合作学习的习惯。,问题假设,确定思路,选择材料,设计方案,实施方案,结果分析,得出结论,教师活动：“转化因子”究竟是什么物质呢？ 学生活动：学生提出假设尝试设计实验验证假

19、设。,是DNA还是蛋白质？,把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。,水稻、果蝇、羊、细菌,选择哪种生物作为材料？,教师活动：多媒体展示艾弗里实验并提出问题，引导学生分析。,1、艾弗里及其同事的设计思路中最关键的是什么？ 2、艾弗里在实验中设置第三组实验的必要性是什么？ 3、他们的研究结果说明了什么？ 4、艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，实验仍有的不足之处是什么？有没有更合适的实验材料与试验方法？ 学生活动：学生阅读教材，分组讨论，得出结论。 意图：培养学生分析问题、解决问题的能力，促进学生分工协作、相互促进、主动学习。,第三部分：噬菌体侵染细菌的实验,教师活动：出

20、示噬菌体模式图并提问：噬菌体与什么的组成成分相似？,学生活动：学生通过观察，阅读课本P44相关知识点，回答问题。,教师活动：动画展示噬菌体侵染细菌的过程并提出问题。 1、为什么赫尔希和蔡斯选择以T2噬菌体为实验材料？ 2、噬菌体非常小，实验怎么观察？（指导学生阅读课文P45相关信息，联系光合作用的探索历程中鲁宾和卡门的实验） 学生活动：学生观察、分析、讨论问题。 意图：实验材料的选择是生命科学研究的重要内容，落实科学方法教育。,教师活动：多媒体展示赫尔希和蔡斯的实验并提出问题。,1、用35S标记的一组噬菌体感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；用32P标记的一组噬菌体感染实验，放射性同位素

21、主要分布在试管底部的沉淀物中，这一结果说明什么？ 2、噬菌体在细菌体内的增殖，蛋白质和DNA分别是怎样形成的？ 3、此实验的指导思想是什么？ 4、此实验证明的结论是什么？同时说明DNA具有什么特点？ 学生活动：学生分组讨论、归纳。 意图：养成学生科学的态度以及对真理的不懈追求的精神。,第四部分：烟草花叶病毒感染烟草的实验 教师活动：教师提供给学生烟草花叶病毒的相关知识，引导学生设计实验证明RNA也是遗传物质。,学生活动：学生结合肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验进行分组讨论、设计实验方案，然后汇报交流实验设计方案和实验现象、分析原因得出结论。 教师活动：教师对各组的方案结论进行点评。

22、意图：培养学生进行问题探究与实验设计的能力。,教师活动：教师让学生根据以上几个经典实验思考问题：不同生物的遗传物质是什么？ 学生活动：学生分析讨论，最后得出结论。 意图：培养学生归纳总结的能力。,（三）归纳总结,教师活动：提供问题 1、艾弗里与赫尔希等人的实验选用了结构十分简单的生物-细菌或病毒，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？ 2、结合格里菲斯、艾弗里、赫尔希等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？ 学生活动：学生结合所学知识进行分析。 意图：训练学生应用知识解决问题的能力。,（四）拓展升华,练习题： 1 有丝分裂特征、减数分裂和受精作用的特点各是什么？ 2 构成细胞的化合物有哪些

23、？DNA在细胞内的分布特点？构成DNA、蛋白质的化学元素分别是什么？ 3 染色体、病毒的化学成分分别是什么？噬菌体的组成特点？ 4 判断（1）染色体是DNA的唯一载体 （2）噬菌体侵染细菌时，是把它的DNA注入到细菌细胞中 （3）DNA是唯一的遗传物质 （4）绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的 （5）只有RNA的生物中，RNA起遗传物质的作用 5 用噬菌体去感染内含大量3H的细菌，待细菌解体后，3H应发现于噬菌体的_。 6 据分析，衣藻细胞中的DNA分布是：染色体占84， 叶绿体占14，线粒体占0.31.0，游离态占0.91.0，这个事实说明_。,（五）反馈应用,7 作为遗传物质，在结构上应该具有_；能通过_，保持前后代的连续性；能通过控制_合成，控制生物的一系列性状。 8 将一个萝卜生长点细胞的细胞核，移植到一个去了核的白菜体细胞中，这个细胞若能发育成一个植物体，其性状可能（ ） A 都是萝卜性状 B主要是萝卜性状，还有白菜性状 C 都是白菜性状 D主要是白菜性状，还有萝卜性状