新教材人教版高中生物必修2第3章基因的本质 教学设计

第3章基因的本质教学设计

第1节DNA是主要的遗传物质

科目生物课题第1节DNA是主要的遗传物质课时1课时

知识目标

1.总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程

2.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路

教学目标与3.探讨实验技术在证明DNA是主要的遗传物质中的作用

核心素养二.能力目标

领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力

三.情感目标

遗传物质主要是DNA,也有RNA,这从遗传和变异的角度，强调了生命的物质性，有利

于辩证唯物主义世界观的树立

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

教学难点：

教学重难点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

课前准备教具：多媒体、黑板、粉笔

情境导入：用课件展示染色体、蛋白质和DNA示意图，并根据课本中的问题探讨引出本

节课的主要内容。根据问题探讨，让同学们互相讨论，并回答问题。

1.你认为遗传物质可能具有什么特点？

2.你认为证明某一种物质是遗传物质的可行方法有那些？

带着这些问题，引领同学们进入本节内容

一、对遗传物质的早期推测

引导学生回忆之前学过的和遗传物质相关的内容，阅读课本回答问题

1.20世纪二三十年代人们对于DNA和蛋白质的认识水平如何？

2.当时认为遗传物质是哪种物质？为什么会有这种认识？

带领学生按时间顺序整理关于遗传方面的发展，提出20世纪30年底啊以前，人们认为

蛋白质是主要的遗传物质。

二、肺炎链球菌的转化实验

教通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的，首先是美国微生物家艾弗

里，但是他的实验又是在英国微生物家格里菲斯的实验基础上进行的，现在我们来看一

学下格里菲斯的实验：

用课件出示R型菌和S型菌的菌体和菌落图，简单介绍一下肺炎链球菌，让学生指出何

过种是R型菌体？何种是S菌体？加深学生对这种菌体的印象

然后展示格里菲斯的肺炎链球菌的实验过程，并提出问题：

程1.两种肺炎链球菌有什么不同？

（S型菌有致病性，菌落表面光滑；R型菌无致病性，菌落表面粗糙）

2.肺炎链球菌的转化实验分为那几个部分？各看到哪些现象？第4组的实验结果说明了

什么？

（①活R,无毒"一活小鼠

②活S,有毒小鼠死小鼠

③加热杀死的S,无毒活小鼠

④活R+加热杀死的S,无毒）L死小鼠

3.转化因子是什么物质？格里菲斯有没有证明出来？

（没有证明出来）

4.同学们可以分组讨论，自己设计一个实验来证明这个转化因子是什么物质

（设计关键：必须把蛋白质和DNA分开，单独、直接的观察它们的作用，才能确定究竟

谁是遗传物质

设计方案：将S型细菌中的物质分离提纯，分别将这些物质与R行细菌混合培养。一段

时间后观察R型细菌的转化情况）

教师肯定学生的实验方案或者为学生的实验方案做些指导

为了探究这种转化因子是什么，艾弗里和他的同事在20世纪40年代，在格里菲斯的实

验基础上，对此进行了实验

在课件中展示艾弗里的实验过程并提问

L第1组实验证明了什么？

（第一组实验证明出去的这些物质可能不是转化因子）

2.第2—4组实验证明了什么？

（这几组实验证明了蛋白质、RNA和脂质不是转化因子）

3.第5组实验证明了什么？

（第5组实验证明了DNA是转化因子）

根据这些实验现象，艾弗里得出了实验结论：

1.通过实验说明了荚膜多糖、蛋白质、RNA、脂质等不是S型细菌的遗传物质

2.还说明了DNA是转化因子，也可描述为DNA是遗传物质，但是不能说明DNA是主要

的遗传物质

艾弗里只是证明了这些特性与DNA很相似，所以还是有一部分人对此抱有怀疑的态度，

而美国的遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯利用放射性同位素标记技术，完成了一个更有

说服力的实验。

三、噬菌体侵染细菌的实验

首先在课件中展示噬菌体T2噬菌体的模式图和噬菌体侵染细菌的电镜照片并向同学们

介绍T2噬菌体的结构特点和寄生方式，可稍微回忆一下同位素标记法

接着用课件展示噬菌体侵染细菌的实验过程，引导学生一起分析实验过程

1.同位素标记法分别标记了哪些元素？为什么？如何标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA?

（因为S仅存在于“噬菌体的蛋白质组成中，而P则主要存在于DNA的组成中

所以分别用甑S、32P标记蛋白质和DNA）

2.搅拌和离心的目的是什么？

（书中45页）

3.实验结果及结论

亲代噬菌体原宿主细菌内子代噬菌体实验结论

32P标记DNA无32P标记DNADNA有32P标记

DNA是遗传物质

35s标记蛋白质无知标记蛋白质外壳蛋白无知标记

）

赫尔希和蔡斯证明了DNA是遗传物质，但是遗传物质只有DNA吗？

后来的研究证明，遗传物质除了DNA外还有RNA,例如：烟草花叶病毒

所以说DNA是绝大多数生物的遗传物质，也就是说DNA是主要的遗传物质

作业布置做课后作业

板书设计

第3章

第1节DNA是主要的遗传物质

一、对遗传物质的早期推测

二、肺炎双球菌的转化实验过程和结论

1.格里菲思的体内转化实验

2.艾弗里的体外转化实验

三、噬菌体侵染细菌实验的过程和结论

第2节DNA的结构

科目生物课题第2节DNA的结构课时1课时

知识目标

1.简述DNA的分子组成

2.概述DNA分子结构及其特点

教学目标与二.能力目标

核心素养1.在阅读“DNA结构模型的构建”中获得DNA分子结构的认识，完成DNA双螺旋结构模

型的制作，培养学生的观察和动手能力

2.培养创造性思维的能力：以问题为导向激发独立思考，主动获取新知识的能力

三.情感目标

认识到与人合作在科学研究中的重要性，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断

完善的过程

教学重点：

1.DNA分子结构的主要特点

教学重难点2.碱基互补配对原则

教学难点：

1.DNA分子结构的主要特点

课前准备教具：多媒体、黑板、粉笔、曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥等

情境导入：通过前面“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”证明了DNA

是遗传物质，那么大家可能又有些疑问：为什么DNA能够起遗传的作用呢？DNA是怎样

储存遗传信息的呢？又是怎么决定生物性状的呢？为了回答这个问题，我们首先要认识

一下DNA的结构特点。

在多媒体上播放与DNA有关的视频或图片，引起学生们这节课的学习兴趣

一、DNA双螺旋结构模型的构建

1.结合教材48-49页“DNA结构模型的构建”回答下列问题

(1)DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立体结构？

(2)DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它们分别位于DNA的什么部位？

(3)DNA中的碱基是如何配对的？它们位于DNA的什么部位？

2.运用科学史讲解新课

①当时科学界的认知是DNA分子是以4种脱氧核甘酸为单位连接而成的长链，但是并不

教清楚这4种脱氧核甘酸是如何构成DNA的，后来富兰克林通过X射线衍射技术获得了高

质量的DNA衍射图谱，在课件中展示这个图谱

学②沃森和克里克尝试搭建了很多不同的双螺旋和三螺旋的结构模型，但都被否定了

③奥地利生物学家查哥夫指出碱基的数量关系A=T,C=G

过④沃森和克里克重新构建模型：磷酸-脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋

内部，形成氢键来进行互相配对，最终发现模型与基本照片推算出的DNA双螺旋结构相

程符

通过科学史的阅读，学习科学家坚持不懈、勇往直前地追求新知识的科学精神。

教师指导学生回忆必修一的内容，结合刚刚所学的知识，完成表格

DNA元素组DNA基本单脱氧核甘酸脱氧核昔酸

DNA碱基种类

成位的结构组成种类

了解过后，回答之前PPT中的3个问题

(1)两条链，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

(2)DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸。位于外侧

(3)腺喋吟与胸腺喀咤配对，鸟喋吟与胞嚏咤配对。碱基排列在内侧

二、DNA的结构

1.在PPT中展示6个脱氧核糖核昔酸模式图，引导学生提出第一个探究问题：DNA分子

中脱氧核糖核甘酸是如何连接的？同时让同学们看一下第50页图3-8,了解一下DNA的

平面结构图，然后PPT展示将这6个脱氧核糖核甘酸连接成一条脱氧核糖核昔酸链

2.在已有的脱氧核糖核甘酸链的右边画一条相同的链，引导出第二个探究问题：两条核

甘酸链之间有什么联系(反向平行)适当指出DNA的一条单链的两个末端5'和3'端

3.观察图3-8,发现A和T之间与C和G之间的连接不太一样，分别是由两个和三个氢

键连接，而形成三个氢键要比形成两个氢键的分子要稳定

根据所学内容总结出DNA结构的主要特点。

4.把课前准备的曲别针、泡沫塑料、纸片、扭扭棒、牙签、橡皮泥等材料，指导学生根

据所学内容制作双螺旋模型

作业布置完成学案内容

板书设计

第3章

第2节DNA的结构

DNA双螺旋结构模型的构建

DNA的结构

1.DNA双螺旋的结构特点

2.碱基互补配对原则

第3节DNA的复制

科目生物课题第3节DNA的复制课时1课时

—.知识目标

1.简述DNA复制的概念

2.说出DNA复制的过程

教学目标与3.总结DNA复制的时期、场所、特点和意义

核心素养二.能力目标

1.通过介绍DNA半保留复制的实验，引导学生分析、比较、推理、归纳，培养科学的思

维

2.通过引导学生观察DNA复制，鼓励学生大胆想象、猜测，培养学生自主探索、合作学

习的能力。

三.情感目标

通过分组探究活动，分析经典实验，让学生领悟科学探究的魅力

教学重点：

1.DNA分子复制的条件、过程和特点

教学重难点2.DNA分子复制过程中的相关计算

教学难点：

1.DNA分子复制的过程

课前准备教具：多媒体、黑板、粉笔、红色和绿色的纸带

情境导入：通过电影《侏罗纪公园》的故事情节，即哈蒙德博士通过提取化石中恐龙血

中的DNA,使消失了几千万年的恐龙复活，并创造了“侏罗纪公园”。提问：为什么恐

龙能够重生？

引导学生回答：复活的关键是找到了恐龙的DNA,通过DNA的复制让恐龙获得重生

教师根据这些可以进一步提问“那么，DNA是怎样进行复制的呢？在复制的过程中又是

怎么样精确无误的进行复制？”带着这些问题，让我们来进行这节课的学习

一、对DNA复制的推测

1.教师简单介绍人们对DNA复制的两种推测：半保留复制和全保留复制

并在课件中展示半保留复制和全保留复制的概念，并展示这两种方式的示意图

但是这两种复制方式哪种是正确的呢？

让同学们利用红色和绿色的纸带模拟亲代DNA复制形成子一代DNA的过程：部分组模拟

全保留复制，另一部分的人模拟半保留复制，并请同学们展示

教教师评论后说，真正的DNA是肉眼看不到的，那我们怎样用实验证明DNA的复制方式呢？

如果是你，你会怎么设计实验？关键思路是什么？你会采用什么样的实验方法呢？

学（提示：把复制的DNA链和原来的链区分开，然后分贝观察他在新DNA中出现的情况）

给同学们十分钟的时间，让小组讨论，并在十分钟后得出每个小组的实验方案

过在学生讨论的过程中教师可以巡视全班，并可以在讨论过程中增加问题：怎样区分母链

和子链呢？（通过同位素标记技术）

程教师总结：这个实验的关键就是要区分DNA的亲代和子代

在1958年美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔一大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记法，

设计了一个巧妙地实验

二、DNA半保留复制的实验证据

首先在课件中介绍咋、"N这两种同位素

然后讲解整个过程，并且提问：

1.科学家是怎样区分亲代和子代DNA的？

（同位素标记技术）

2.科学家是怎么用15N来标记大肠杆菌的DNA的？

15

（用含有N标记的NH4C1培养液来培养大肠杆菌）

3.如果是全保留复制，DNA离心结果会是怎样？如果是半保留复制的离心结果是怎样？

（如果是全保留复制会出现轻带和重带两种带。如果是半保留复制，会出现轻带、重带

和中带三种带）

用PPT展示实验过程和结果，得出实验结论：DNA复制是半保留复制

并且在课件中展示DNA复制过程中的计算问题

三、DNA复制的过程

之前我们已经证明了DNA的复制方式是半保留复制，那么，DNA的复制过程是怎样的？

教师一边讲解一边在PPT中展示DNA复制的过程

首先，通过回忆有丝分裂讲解DNA复制的场所、时期和DNA复制的概念

然后播放DNA复制的Flash动画，形象的向同学们展示DNA复制的过程，并且边播放边

讲解。

之后找同学分别叙述DNA复制的过程、特点和四大条件（模板、原料、能量、酶）

最后总结DNA复制的意义

作业布置完成学案上的练习

板书设计

第3章

第3节DNA的复制

18.对DNA复制的推测

二、DNA半保留复制的实验证据

三、DNA复制的过程

1.时间

2.场所

3.条件

4.过程

5.意义

第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段

科目生物课题第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段课时1课时

一.知识目标

1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段

2.概述DNA分子的多样性和特异性

教学目标与二.能力目标

核心素养1.运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性

三.情感目标

养成探究精神与合作精神，形成实事求是的科学态度

教学重点：

1.基因是有遗传效应的DNA片段

2.DNA分子具有多样性和特异性

教学难点：

教学重难点1.脱氧核甘酸序列与遗传信息的多样性

课前准备教具：多媒体、黑板、粉笔

情境导入：先提问：有没有同学们听说过“基因”？大家可以畅所欲言。（转基因）

等学生发言后，接着讲解之前我们学习了染色体是由DNA和蛋白质组成的，其中DNA是

主要的遗传物质，主要位于染色体上，那么基因和DNA有什么关系吗？基因和染色体之

间又有什么关系吗？

为了了解他们之间的关系，我们来学习一下本节课的内容

一、说明基因与DNA关系的实例

引导学生阅读分析P5G页的三个资料，并思考分析讨论问题

1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分

子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？

（生物体内的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子

的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序

列将其分隔开的）

教2.资料二中把水母的绿色荧光基因转入鼠体内后，鼠体内有以前没有的荧光，说明了基

因具有什么效应？

学（说明了基因具有遗传效应）

3.你如何理解基因具有遗传效应？

过（理解遗传效应的含义，让学生勇于回答，言之有理即可）

4.综合以上资料分析，请试着总结说明基因与DNA、染色体的关系

程（一个DNA分子上有许多基因，基因位于染色体上的DNA上）

二、DNA片段中的遗传信息

通过上面资料的分析不难看出，一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定的

DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明了DNA必然蕴含了大量的遗传信息，但是DNA

只含有4种脱氧核糖核