《3.1 DNA是主要的遗传物质》教学设计

《3.1DNA是主要的遗传物质》教学设计一、前端分析教材分析《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。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）、阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用、明确了基因和染色体之间的关系、分析了染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。本节是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习DNA的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。教材变点及变化意图分析新教材更加注重培养学生的科学思维能力和实际的科学探究能力。1.本节课最大的变化就是艾弗里实验过程的修改，实验版教材讲述艾弗里从肺炎链球菌S型菌中分别提取了DNA、RNA、蛋白质等物质，然后与活的R型菌混合培养，观察是否发生转化。新教材修改为“”他向提取物中分别加入了蛋白酶、酯酶、RNA酶、DNA酶，结果发现，只有DNA酶能够阻止转化实验，这说明被DNA酶分解的DNA极可能就是有活性的“转化因子”。（依旧1944年艾弗里发辫的论文和当时但际上，当时的技术条件无法彻底分离这些物质，变化意图真实还原艾弗里的真实实验过程，体现科学的求真思想）2.实验版教材讲述：“赫尔希和蔡斯完成了一个更具说服力的实验”，新教材删除了这句话中的“更”字。（还原当时艾弗里研究的真实的背景，避免对这两个实验的重要性产生误解）3.新教材将肺炎双球菌改为肺炎链球菌（依旧生物命名的变化，体现知识的更新）学情分析通过前面的学习，知识层面：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知识，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，为新知识的学习奠定了认知基础，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。心理层面：高二的学生已经具备了一定的科学探究思想和理性思维能力，能自主阅读教材并获得相应的知识。因此本节课应在使学生把握相关知识的基础二、学习目标素养目标1.通过对不同生物遗传物质化学本质的学习与探讨，认识生物的多样性与统一性。（生命观念）2.通过梳理DNA可能是遗传物质、DNA是遗传物质和DNA是主要遗传物质的层层论证，锻炼学生归纳概括、推理论证的能力，养成批判性思维。（科学思维）3.通过小组合作讨论分析几个经典实验的实验设计思路和基本环节，同时利用“减法原理”进一步完善RNA是遗传物质的实验，发展科学探究的精神及能力。（科学探究）4.体会科学发展过程中严密的逻辑推理，认同科学的发展是一个继承、发展与创新的辩证过程。（社会责任））三、教学重难点重点（1）肺炎双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。难点噬菌体侵染细菌实验的原理和过程四、教学策略选择本节首先是以“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；接着引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论。五、教学准备教学资源准备：科学史资料准备、多媒体课件、安排学生提前进行预习六、教学过程教学环节教学过程及学生活动设计意图情境导课(3分钟)【导入】教师带领学生回顾遗传学从诞生到细胞遗传学的研究发展过程，引出问题：DNA和蛋白质到底谁是遗传物质？并给出你的依据。对遗传物质的早期推测回顾历史，找到研究方向，激发探究愿望。使学生体验用事实或材料作为证据支撑观点的科学思维方式。展示学标1.能复述科学家对遗传物质推测的探索过程,明确遗传物质具备的特点。2.能概述DNA是主要的遗传物质的探索过程，能说明自变量控制中的"加法原理"和"减法原理"。3.能总结人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，总结实验技术在证明DNA是遗传物质中的作用。明确学习目标一、对遗传物质的早期预测指导学生阅读教材并思考问题。20世纪中叶，人们对遗传物质的普遍认识是怎样的？在蛋白质和DNA中，当时人们认为哪一种是遗传物质？为什么会有这样的认识？阅读、分析、回答。因为早期人们认识蛋白质具有多样性。二、肺炎链球菌的转化实验（体内）请同学们自主阅读教材P43，小组合作思考讨论完成问题。展示R型细菌和S型细菌的图片，提问：肺炎链球菌体内转化实验所用实验材料有哪些？S型和R型细菌有什么区别？播放《格里菲思肺炎链球菌体内转化实验》的视频，请学生思考一下问题：PPT演示格里菲斯的实验过程。（1）对比一组和二组、三组和四组的实验现象，你能得到什么结论？（2）第四组活的S型细菌是如何出现的？（3）本实验能得出什么结论？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哪一种物质，你该如何设计这个实验？引入下一个实验——肺炎链球菌体外转化实验观察分析R型细菌和S型细菌的不同。完成表格内容。学生通过对实验过程的分析，层层深入，回答问题。已经加热杀死的S型细菌体内含有某种能使R型转化为S型细菌的物质。[结论]：加热杀死的S型细菌含有某种能使R型转化为S型细菌的物质——转化因子。三、肺炎链球菌的转化实验（体外）播放艾弗里证明DNA是转化因子的实验视频，学生观看完成之后，PPT展示肺炎链球菌体外转化实验的过程。阅读教材P44页第2段，观察艾弗里的实验过程，思考以下问题。（1）第五组的实验结果和第一组实验结果比较说明了什么？（2）在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中他用到了什么科学方法？引入加法原理和减法原理加法原理：含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。减法原理：含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。举例：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。观看视频实验，了解熟悉实验过程。根据实验过程，回答问题。[结论]：DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。四、噬菌体侵染细菌实验虽然艾弗里的实验引起了当时科学家的注意，但是还是有科学家坚持蛋白质是遗传物质。请思考：有没有更好的材料、更好的方法能够将DNA和蛋白质分开，单独去观察它们的作用呢？展示T2噬菌体病毒的照片，引导学生观察并思考：利用T2噬菌体作为实验材料有什么优点？播放噬菌体感染大肠杆菌的实验视频，引导学生阅读教材，并思考：（1）病毒无法在培养基生长繁殖，那么如何才能获取得到标记的噬菌体？（2）DNA和蛋白质都是肉眼不可见的大分子物质，如何追踪DNA和蛋白质注入大肠杆菌的情况呢？从而引导学生分析噬菌体侵染细菌的实验过程和实验方法——同位素标记法。提问：（1）离心之后上清液放射性很高，说明什么？提问：（1）沉淀物放射性很高，说明什么？上述实验过程搅拌的目的是什么？再次引导学生回顾实验流程，尝试对实验结果进行分析。实验分析及结论：35S标记噬菌体32P标记噬菌体上清液沉淀物子代噬菌体结论提问：（1）能否用14Ｃ、3Ｈ、18O等标记噬菌体？能否用35S和32P同时标记噬菌体？（2）用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现沉淀物中放射性也高，可能的原因是什么造成的？（3）用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，发现上清液中放射性也高，可能的原因是什么造成的？请列表比较三个DNA是遗传物质的三个相关实验。肺炎链球菌体内转化实验肺炎链球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验实验者思路分离方式结论通过以上三个实验的学习我们知道了DNA是遗传物质，那么请问是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？从而引入烟草花叶病毒。观察图片，回答问题。T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒，它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。根据教材信息，蛋白质中含有S元素，而P元素几乎存在于DNA中，所以可采用放射性同位素35S、32P来分别标记蛋白质和DNA。阅读教材，找出问题的答案。上清液放射性很高说明说明T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。沉淀物放射性很高，说明T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。根据实验过程，对结果进行分析，完成表格内容。引导学生进行分析，为何不能用C、H、O、N等元素标记，以及实验误差出现的原因。回顾三个实验，进行分析对比，完成表格。烟草花叶病毒侵染烟草实验展示烟草花叶病毒感染烟草花叶的实验过程。下面请同学们观察烟草花叶病毒侵染烟草的实验，思考：观察烟草花叶病毒侵染烟草的实验，可以得出什么结论？分析实验过程，知道一些病毒的遗传物质是RNA。随堂训练1.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验表明（）A.DNA是遗传物质B.蛋白质不是遗传物质C.DNA是主要的遗传物质D.遗传物质包括DNA和蛋白质2.枯草杆菌具有不同类型，其中一种类型能合成组氨酸。将从这种细菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌。这种物质可能是（）A.多肽B.多糖C.组氨酸D.DNA3．如下图是科学家所做“噬菌体侵染细菌的实验”部分实验过程示意图，据图回答下列问题：(1)大肠杆菌属于______（填“病毒”“细菌”或“真菌”），用______标记噬菌体的DNA。(2)被35S标记的噬