（人教版2019必修2）生物 第三单元 基因的本质 大单元教学设计

第三单元基因的本质

M目录

第一部分单元课标要求

第二部分单元教材分析

第三部分学生学情分析

第四部分单元学习目标

第五部分单元情景任务设计

第六部分单元课时安排

第七部分课时教案设计

0具件内蜜_______________________________________

第一部分单元课标要求

亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上.

1、概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。

2、概述DNA分子是由四种脱氧核甘酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形

成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。

3、概述DNA分子通过半保留方式进行复制。

4、概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段。

第二部分单元教材分析

1、本章教材内容分析

本章按照科学史的顺序，从科学家研究遗传物质是DNA还是蛋白质的过程入手，同时

尊重学生的认知规律，一步步引导学生认识基因的本质。

本章共四节内容。第一节《DNA是主要的遗传物质》介绍了科学家证明DNA是遗传

物质的三个经典实验，实验中的科学思维及实验间紧密的逻辑关系，有助于培养学生的科

学思维和科学探究能力。第二节《DNA的结构》讲述了沃森和克里克构建DNA结构模型

的故事和DNA的结构特点，可以帮助学生理解结构与功能观，领悟科学思维方法、探索求

真的科学精神、多学科交叉对科学研究的意义。第三节《DNA的复制》，从DNA的结构

出发，引导学生运用假说-演绎法探究DNA的复制方式，不仅有助于学生学习这种科学方

法；对半保留复制方式的学习也有助于学生理解遗传信息稳定传递的意义，进而建立相应

的生命观念。第四节《基因通常是有遗传效应的DNA片段》通过提供多份资料，引导学生

思考基因与DNA的关系，帮助学生理解基因通常是有遗传效应的DNA片段。

2、与其他章的联系

第1章提出了基因，第2章向学生解释了基因在染色体上，但是基因到底是什么？这

个问题既是科学家接下来要探索的谜题，也是学生学习前两章后产生的疑问。

本章既承接前两章，也是后三章《基因的表达》《基因突变及其他变异》《生物的进

化》的基础，起到承上启下的作用。

第三部分学生学情分析

学生在初中阶段已经学习了生物的遗传与变异，初步了解了基因、DNA和染色体之间

的关系，知道DNA是长链状的分子，呈螺旋形；在高中阶段学习了《分子与细胞》模块后，

知道核酸、蛋白质等物质的组成，了解氢键、碱基、核糖、磷酸等内容。此外，在科学方

法和科学思维方面，教材前两章介绍了假说-演绎法。这都为学生开展本章的学习打下了基

础。

但是学生对这些知识的认识比较粗浅，停留在感性认识的层面，可能仅仅知道DNA上

有遗传信息、基因是DNA上的片段等；对DNA的结构、碱基互补配对原则、DNA具有与

结构相适应的功能、基因怎样发挥作用等问题尚不清楚。而且，受广告和宣传的误导，学

生的头脑中可能还存在一些错误概念。因此，学生对基因、DNA的认识是比较有限的。

第四部分单元学习目标

1、通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实验认同DNA是主要的遗传物质。

2、设计实验探究生物的遗传物质。

3、分析加法原理和减法原理在生物实验中的应用。

4、说出DNA分子的化学组成、基本单位及其结构。

5、根据碱基互补配队原则进行碱基数目或比例的计算。

6、结合DNA双螺旋结构模型，运用结构与功能观阐明DNA分子的转录和翻译等过程。

7、根据结构与功能相统一的观点理解DNA分子的复制方式和复制原则，理解染色体、DNA

和基因在结构和功能上的关系，并根据DNA的结构分析DNA的多样性与统一性。

8、根据DNA半保留复制特点进行子代DNA分子数或所需碱基数的计算。

9、理解DNA半保留复制的实验设计方法，分析实验结果。

10、阐明基因和DNA的关系，举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。

11、运用数学方法，阐明DNA能够储存足够量的遗传信息。

12、通过了解DNA指纹技术，解释DNA多样性和特异性在现实生活中的应用。

13、理解生命的物质性和信息性，认同遗传物质的结构与功能相适应、多样性与特异性相

统一的观点。

第五部分单元情境任务设计

1、以科学发展史激趣，促使学生发现问题，让学生沿着科学发展的轨迹研究问题，同

时培养学生语言组织能力及观察分析问题的能力，体验科学家的探究思维，学会科学

研究的方法和步骤。

2、从DNA模型构建的科学发展史中获取信息，通过资料分析讨论，对模型不断修正和完

善，动手制作DNA结构模型，让学生体会DNA的结构特点，能解释DNA的多样性、稳

定性和特异性，将DNA特异性与生活案例相联系，使抽象的知识具体化。

3、设置问题情境，引入课题。以新冠病毒核酸检测的案例入手，引导学生在分析PCR工作

原理的基础上思考DNA是如何复制的。

4、分析经典实验，引导学生领悟科学探究的过程。对经典实验进行层层设疑，让学生尝试

自己做出设计，得出结论。

第六部分单元课时安排

第1课时DNA是主要的遗传物质

第2课时DNA的结构

第3课时DNA的复制

第4课时基因通常是有遗传效应的DNA片段

第5课时章节复习

第七部分课时教案设计

第一课DNA是主要的遗传物质

一、课程标准

概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。

二、教学目标

1、通过肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染等实验认同DNA是主要的遗传物质。（生命观

念）

2、设计实验探究生物的遗传物质.（科学探究）

3、分析加法原理和减法原理在生物实验中的应用。（科学思维）

4、认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明DNA

是遗传物质中的作用。（社会责任）

三、教学重难点

1、教学重点

（1）肺炎链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）肺炎链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。

四、教学过程

教学过程教师活动________________________________________学生活动_______________设计意图

新课导入

情境导入：

俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞”，这

句话显示了生物的基本特征之一一遗传。生命

利用谚语

之所以能够代代延续，主要是由于遗传物质绵导入，引发

绵不断的向后代传递。前面我们学习的有丝分学生兴趣，

温故知新

裂、减数分裂和受精作用，着重分析的是染色

体的行为及数目的变化，可见染色体在生物的

遗传中起着重要作用。

问题：

思考并回答

L染色体主要由什么物质组成

1、蛋白质和DNA

2.谁才是遗传物质呢？2、DNA

对遗传物虽然现在大家都知道遗传物质是DNA,但在20世纪思考并回答：创设科学

质的早期20年代，人们认为遗传物质是蛋白质。人们认识到21种氨基酸史情景，让

推测为什么人们普遍这么认为？可以按照不同顺序排列形学生置身

成蛋白质，联想到排列顺于那段历

序中可能含有遗传信息。史的真实

情景中认

知和思考。

直到30年代，虽然人们认识到DNA是由4种脱氧核为学生理

甘酸组成的生物大分子，但是对于DNA的结构仍然解科学家

没有清晰了解，所以还是普遍认为遗传物质是蛋白接下来的

质。进一步探

寻什么是

提问：思考：遗传物质是什么？遗传物质

究竟什么是生物体的遗传物质？作为生物体的遗传它们可能具有的哪些特打下结实

物质可能具有哪些特点？今天让我们和科学家一起点？的基础。

探寻。

肺炎链球任务1：肺炎链球菌体内转化实验

菌的转化要求1：这个实验用到的实验材料有小白鼠和两种肺通过明确

实验炎链球菌，请比较两种肺炎链球菌的特点：阅读教材，比较两种肺炎的任务要

一、格里链球菌的区别求，充分调

就S嬲R勤

菲斯体内动学生自

豌

转化实验主学习兴

酸

趣。

有斓⅜

多媒体展示肺炎链球菌的转化实验示意图。

∖Γ＞注射R型

《。活细菌

q

不死亡

要求2：观察格里菲思的实验实验过程示意图思考以思考并回答:

下问题：1、说明S型菌有致病性，自主学习，

观察格里

1、第一组的实验结果与第二组实验结果比较说明了R型菌没有致病性。

菲思的实

什么？2、说明加热致死的S型菌验过程图，

2、第三组的实验结果与第二组对比说明了什么？没有致病性思考提出

的问题。

3、第一、三组和第四组的实验结果比较说明？3、说明在加热致死的S

型菌中存在某种活性物质

使得R型菌转化成S型通过问题

串，引导学

菌。

生更为深

由此格里菲思得出这样的实验推论：已经加热致死的入的思考。

S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细

菌的活性物质转化因子。

二、艾弗里任务2：肺炎链球菌体外转化实验

体外转化过渡：

实验格里菲思的实验结论引起了艾弗里及其同事的关注。

他们分析加热致死的S菌的组成成分，发现加热致死

的S型菌有DNA、蛋白质、多糖、脂质、RNA等物

质。

提问：这些物质中究竟哪一种是转化因子？这需要我

思考并分享思路：

创设情景，

们通过实验来进一步探究。

将DNA、蛋白质、RNA>

让学生在

要求1：假如你是艾弗里该如何设计实验来进一步探

脂质、糖类提取出来加到

具体的历

究？请说出你的实验思路。

R型菌的培养基中观察会

史情景中

不会出现S型活菌。

思考学习。

但艾弗里及其同事并没有像这样来做，是因为当时的

物质提纯非常的困难，没有办法将DNA和蛋白质等

物质完全的提纯出来。为了解决这一问题，艾弗里及

其同事另辟蹊径采用醒解法进行了进一步的研究。

PPt展示艾弗里的实验过程示意图：

要求2：阅读教材P44页第2段，20世纪4()年代这

一段，读完后，观察艾弗里的实验过程，思考以下问

题。

斑白璃（或RNA鼻.酷璃）dnas⅝

有R型SMg前有R型S型细菌有R型S型细菌

细菌的♦的细胞细菌的♦的细胞细菌的♦的细胞

培养基提取物培养基提取物培养基提取物

混合'混合混合

R型细菌S型细菌R型细蕾S型细菌只长R型细菌

霓一组9♦

利用问题

1.、第一组实验的结果说明了什么？思考并回答：

2、第二至四组的实验的结果和第一组实验结果比较1、说明S型细菌的提取物引导学生

说明了什么？

中存在转化因子。阅读课本，

3、第五组的实验结果和第一组实验结果比较说明了

思考提出

什么？2、说明蛋白质、RNA、

4、阅读教材P46页的科学方法，思考该实验中实验脂质不是转化因子的问题，进

组的设置遵循自变量控制中什么原理？3、说明DNA可能是转化行启发式

因子教学。

阅读教材，

结论：4、减法原理

自主思考

艾弗里提出了不同于当时大多数科学家的实验结论：相关问题

DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质；蛋白

质等其它物质不是遗传物质。

噬菌体侵过渡：，本抬讦二

染细菌的虽然艾弗里的实验可以完全证明DNA是遗传物质，研究过程，

实验但是当时人们并没有认可艾弗里的实验结论，直到赫领悟科学

尔希和蔡斯成功进行了噬菌体侵染细菌的实验，再一研究方法。

次证明了DNA是遗传物质，这一论述才被科学界广认识到人

泛认可。类对遗传

接下来我们来一起学习一下噬菌体侵染细菌的实验。物质是不

任务3：噬菌体侵染细菌的实验阅读并回答：T2噬菌体是断深化、不

要求1：阅读教材，思考T2噬菌体的结构和功能。断完善的

一种专门寄生在大肠杆菌

过程。

内的病毒，头部和尾部的

外壳都是由蛋白质组成

的。头部含有DNA。

追问：那T2噬菌体在侵染大肠杆菌时是将它的什么

物质注入到大肠杆菌中呢？

要求2：利用T2噬菌体、大肠杆菌等实验材料设计

实验探究T2噬菌体注入大肠杆菌的成分（遗传物质）。

提出的问题和作出的假设分别是什么？思考讨论并分享：

提出问题：T2噬菌体注入

大肠杆菌的成分是什么？

做出假设：

假设一：只有DNA注入；

假设二：只有蛋白质注入；

假设三：DNA和蛋白质都

注入

提问：究竟哪一个假设是正确的，能不能采用减法原

理将DNA和蛋白质分别除去呢？

思考并回答：究竟哪一个

假设是正确的，这就需要

我们设计实验来探究，同

学们想一想能不能采用减

法原理将DNA和蛋白质

追问：DNA和蛋白质都是肉眼不可见的大分子物质，

分别除去呢？

如何追踪DNA和蛋白质注入大肠杆菌的情况呢？

放射性同位素标记技术

要求3：阅读教材，思考以下问题：

1.DNA和蛋白质是分开标记还是同时标记？思考讨论并回答：

2.标记哪种元素才能单独标记T2噬菌体的DNA（或

1、分开标记，因为检测放

蛋白质）？

射性时，只能检测放射性

3.能用含放射性原料的培养基直接培养噬菌体吗？利用以上

4.怎样标记噬菌体？的强弱，不能区别具体是资料引发

保温、搅拌、离心的作用是什么？学生思考

5.哪种元素的放射性。

4_!一I_____∣→ιħ_∣→ΦΦΦT2噬菌体

DNAC.H.O.N.PHP将什么物

I:•；:∣g>eo∈）∣鹿凿体

含肾S培林基含”S细菌噬菌体侵染公母箭代O罡白ISC.H、O.N.S»S质注入了

金"SiwSf金"S噬菌体

大肠杆菌

LJ_1→∣_____!_Ih_!一ɪɪɪ3、不可以中

卜∙二∙.]Io。。®]IOeG>e∣∣

4、先用含有放射性同位素

金UP培养基金"P细茵噬菌体便生合*p暇前体

金叫>细菌

的培养基培养大肠杆菌，

再用放射性的大肠杆菌来

培养噬菌体

5、保温：使噬菌体遗传物

质侵入大肠杆菌，繁殖子

代；

搅拌：使吸附在细菌上的

噬菌体与细菌分离；

离心：让上清液中析出重

量较轻的T2噬菌体颗粒，

而离心管的沉淀物中留下

被侵染的大肠杆菌；

要求4：请根据实验设计思路，小组合作推理出理论

实验结果，填写在表格中。

预测结果

“麻谖白趟,喻DNA组

和真实结

小组合作完成课堂探究活

≥∖上麟沉淀物±⅝⅜果比较，从

假说-（照DNAK）有蝴住≡fl动而进行误

假说二（只梅白质对厂丽

≡⅛≡s差分析。

隧(DNAfflf6S≡λ)≡δ邈

提问：

思考并回答问题：

1、用"P标记的噬菌体侵染大肠杆菌,上清液中有少

1、搅拌不充分，有少量含

量放射性的原因是什么？35S的噬菌体蛋白质外壳

通过问题

2、用”S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,沉淀物中也有吸附在细菌上，随细菌离

心到沉淀物中。串，引导学

少量放射性的原因是什么？

生一步一

2、培养（保温）时间过短,

步进行实

部分噬菌体还未侵染细

验探究，更

菌；培养（保温）时间过好的理解

噬菌体侵

长，部分子代噬菌体已经

染实验的

释放•

思路和方

追问：进一步观察发现，细菌裂解释放出的噬菌体中，法

可以检测到32p标记的DNA,但不能检测到35s标记说明子代噬菌体的各种性

的蛋白质，这一结果说明了什么？状，是通过亲代DNA遗

传的，DNA才是T2噬菌

体的遗传物质。

烟草花叶生物界中只有DNA是遗传物质吗？像烟草花叶病毒

病毒侵染

这样的生物只由RNA和蛋白质构成，它的遗传物质

烟草实验

是什么？

要求：观察烟草花叶病毒侵染烟草的实验，思考该实

自主分析

验，可以得出什么结论？

观察思考并回答：实验过程,

实验过程：蛋白质不患病实验结论：RNA是烟草花得出实验

———修⅛—不能得到病毒叶病毒的遗传物质结论

糜/分别侵染健康IS草植株

⅜-∙⅝∣~B

RNA患病得到病毒

教学反思本节课以问题探究为主要教学方法，以科学家探索遗传物质的化学本质为科学史主线，通过了

解科学家提出问题、设计实验、分析实验结果、得出结论的过程，让学生初步形成生命的物质

观，培养学生的科学思维和科学探究能力，理解自变量控制中的“加法原理''和“减法原理”，体

会科学探究的基本思路和方法。_________________________________________________________

第二课DNA的结构

一、课程标准

概述DNA分子是由四种脱氧核甘酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双

螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。

二、教学目标

1、通过搜集DNA结构模型建立过程的资料并进行交流和讨论，通过分析DNA的结构与其

蕴臧遗传信息的功能相适应的特点树立结构与功能相适应的观念。（生命观念）

2、通过制作DNA双螺旋结构模型，分析DNA的化学组成、平面结构及立体结构，领悟构

建模型在科学研究中的应用。（科学思维）

3、通过模型构建过程中的反复猜测和求证，培养学生严谨的逻辑思维能力和科学探究精神。

（科学探究）

4、结合DNA分子的特异性链接实际应用，如亲子鉴定、案件侦破等等，形成科学发展更

应服务于社会生活的观念。（社会责任）

三'教学重难点

1、教学重点

（1）DNA结构的主要特点

（2）制作DNA双螺旋结构模型

2、教学难点

DNA结构的主要特点

四、教学过程

教学过程教师活动__________________________________________学生活动设计意图

新课导入播放视频《DNA鉴定》，介绍重大灾难事故中遇难者身利用科学节目

份的确定方法。截取视频引入

提问：为什么可以用DNA来鉴定遇难者的身份？DNA观看视频，思考问题新课，激发学

怎样的结构特点使其具有如此重要的功能特性？生的学习兴趣

与探索欲望。

DNA结构信息一：阅读信息培养学生自主

模型的构DNA是以4种脱氧核甘酸为单位连接而成的长链，学习的能力、

建这4种脱氧核昔酸分别含有A、T、G、C4种碱基。分析问题、解

1951年，英国化学家托德提出核昔酸分子间的化学决问题的能

连接方式。他认为核甘酸与核甘酸之间通过磷酸二酯键力。

（脱氧核糖的3位碳原子与相邻核甘酸的磷酸发生化学

反应形成的化学键）连接。

活动一：请根据信息一，用四种脱氧核甘酸构件一条脱用四种脱氧核甘酸培养学生的动

氧核甘酸长链构间一条脱氧核昔手制作能力和

酸长链合作精神，引

导学生尝试科

学的研究方

法。同时为后

面讲解DNA

分子结构的特

点提供教具，

设疑：DNA分子是由几条链构成的呢？从而轻松突破

信息二：重难点。

1950年初，美国化学家鲍林提出了一个以糖和磷酸

骨架为中心的三链螺旋结构，结果以失败告终。

威尔金斯和富兰克林小组，根据DNA衍射图像，

指出了DNA是一个双链同轴排列，确定了螺距和直径，

但他们并没有得出正确的结论。

沃森和克里克听取富兰克林关于DNA结构的报告阅读信息，明确DNA

后，先后建立了单链模型和三股模型，结果都以失败告是两条链构成。

终。后来他们在看到威尔金斯提供的一些最新的X射线

照片，几乎可以确定DNA是规则的双螺旋结构。

学生已经学过

设疑：DNA两条脱氧核甘酸单链是如何连接的？磷脂分子的结

活动二：对DNA两条脱氧核甘酸单链的连接方式作出构，有亲水的

假设并根据以下信息，分析哪个假设是正确的。头部和疏水的

信息三：假设一：碱基排列在尾部，知道细

1、碱基是疏水性的，而脱氧核糖和磷酸具有亲水性内侧连接DNA两条胞膜中的两层

2、细胞中的DNA处于液体环境中链磷脂如何排

假设二：脱氧核糖-歹（J,可以类比

磷酸形成的骨架排磷脂分子介绍

列在内侧连接DNA脱氧核甘酸中

两条链。亲水的磷酸基

团和脱氧核

设疑：DNA双链中碱基配对的规律？假设一是正确的糖，疏水的碱

信息四：20世纪50年代初，查哥夫应用紫外分光光度基，让学生推

法和纸层析等技术，对多种生物的DNA做碱基定量分理它们在

析，发现了DNA中碱基的规律DNA中的排

列位置，发展

学生科学探究

与科学思维的

能力。

表1不同来源的DNA4种碱基的比例关系团

ONA来源A:GT：CA:TG:C嚅吟：喀嚏

牛1.291.431.041.∞1.1

分析表格数据，得通过一步步分

人1.561.75LOOLOO1.0

出：喋吟数=嗒嘘数，析引导，从而

母感1.451.291.060.910.99

腺喋吟数=胸腺喀咤得出A-T、C-G

小麦1.220.970.99

1.181.00数，胞喀呢数=鸟喋配对的结论。

酵母1.671.921.031.201.0吟数。

大肠杆菌

1.050.951.090.991.0

K2菌株

沙雷氏菌0.70.70.950.860.9

通过小游戏，

通过尝试发现同向让学生更好的

结论：在DNA双链中，总是A-T、G-C配对