高中生物《DNA是主要的遗传物质》教学设计

《DNA是主要的遗传物质》

一、学习目标

学情分析

（-）课程标准

《课标（2017年版2020年修订）》中的重要概念“亲代传递给子代的遗传信息主要编

码在DNA分子上”下的第1个次位概念是“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”。本节课中科学家通过“肺炎链球菌的转化实验”“噬菌

体侵染细菌的实验”等经典实验逐步证实了DNA是主要的遗传物质，因此“DNA是主要的

遗传物质”本节的重要概念。

《DNA是主要的遗传物质》一节引导学生通过对遗传物质本质的认识，理解生命的物

质性和信息性（生命观念）。本节内容介绍了科学家证明DNA是遗传物质的三个经典实验，

每个实验中的科学思维及实验之间紧密的逻辑关系，有助于培养学生的科学思维和科学探究

能力。基于科学家对基因本质的探索历程，使学生认识到人类对遗传物质的认识是不断深化、

不断完善的过程，并学习科学家的探索求真、交流合作等科学精神在科学研究中的重要性。

（社会责任）。

（-）教材分析

本节是高中生物必修2《遗传与进化》第三章“基因的本质”的第一节，是继孟德尔揭

示了遗传的基本规律，摩尔根用实验证明了基因在染色体上之后，从本节开始探索基因的本

质，是由经典遗传学向分子生物学发展的关键一环，同时又是学生进一步学习DNA结构、

DNA复制、基因表达和基因突变的基础，所以本节内容在必修2的整体学习中起着承上启

下的作用。

（三）学情分析

优势：初步了解了基因、DNA、染色体之间的关系，知道DNA是长链状的分子，呈螺旋形；

学生在高中阶段学习必修1《分子与细胞》模块后，知道核酸、蛋白质等物质的组成、结构

等。同时也有同位素标记法、假说演绎法、有丝分裂、减数分裂和受精作用的知识储备，为

1

本节课的学习打下基础。

障碍：对于本节的三个经典实验，尤其是“噬菌体侵染细菌的实验”，在高中实验室条件下

很难再现，同时对学生思维力度的要求很高，从而给高中生的学习带来了困难，是本节课的

重难点。

方法：本节内容反映了科学家探索遗传物质的本质，讲述了1928~1958年的30年间，多位

科学家的实验探索，在教学时;以科学家研究的时间和成果为主线，逐步进行探究式教学。

由于本节涉及到的实验在高中实验室中很难再现，所以使用多媒体动画、课本插图、虚拟软

件NOBOOK等形式进行辅助教学。

（四）学习目标

1.通过阅读课本及给出的资料，运用演绎推理的方法对肺炎链球菌转化实验进行分析，并对

实验现象做出合理的解释。

2.尝试运用假说演绎法设计噬菌体侵染细菌实验的实验方案，并根据实验结果得出相应的实

验结论。

3.利用虚拟软件NOBOOK,体验科学家对遗传物质的探索过程并总结DNA是主要的遗传物质。

4.阐明科学家对遗传物质的探索历程，能够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。

（五）教学重难点

教学重点教学难点

1.肺炎双球菌的转化实验原理和过程1.肺炎双球菌的转化实验原理和过程

2.噬菌体侵染细菌的实验原理和过程2.噬菌体侵染细菌的实验原理和过程

二、评价任务

学习目标评价任务

任务L阅读、分析课本及给出的

目标1：通过阅读课本及给出的资

资料，能够层层回答教师提出的问

料，运用演绎推理的方法对肺炎链

题从而对格里菲斯的实验现象作

球菌转化实验进行分析，并对实验

出合理的解释；阅读课本，并在教

现象做出合理的解释。

师的引导下分析艾弗里的实验思

路、实验现象及实验的巧妙之处。

2

任务2：学生在教师提出的问题串

目标2：尝试运用假说演绎法设计

的引导下，提出问题、作出假说、

噬菌体侵染细菌的探究方案，并根

选出合适的实验材料、选择科学方

据实验结果得出相应的实验结论。

法、制定实验步骤、分析实验结果、

得出实验结论。

任务3：能够利用NOBOOK虚拟软

目标利用虚拟软件

3:NOBOOK,件将课本中的实验熟悉流畅的演

体验科学家对遗传物质的探索过

示，通过科学家的实验以及结论，

程并总结DNA是主要的遗传物质。

得出核心概念：DNA是主要的遗传

物质。

目标4：阐明科学家对遗传物质的

任务4：回答教师在课堂小结中提

探索历程，能够认同人类对遗传物

出的问题，并阐明科学家对遗传物

质的认识是不断深化、不断完善的—►

质的探索历程以及掌握实验中用

过程，认同实验技术在证明

DNA到的实验方法和原理。

是遗传物质中的作用。

评价任务1

阅读、分析课本及给出的资料，能够层层回答教师提出的问题从而对格里菲斯的实验现象作

出合理的解释;

评价要素评价标准评价

ABC等级

内容要求能够准确提取出课本能够准确提取出课本不能很好的提取出信息，

及资料中的信息，并及资料中的部分信回答不出问题，但经过教

准确回答出教师提出息，回答出部分问题。师及同学讲解后能够理

的所有问题。解。

语言要求言简意赅，回答准确。比较简练，比较准确。能够说出大概，不条理。

3

阅读课本，并在教师的引导下分析艾弗里的实验思路、实验现象及实验的巧妙之处。

评价要素评价标准评价

ABC等级

内容要求能够准确提取课本信能够比较准确提取课不能很好的提取出信息，

息，并在教师指导下，本信息，并在教师指分析不出艾弗里的实验

准确分析出艾弗里的导下，分析出艾弗里思路、实验现象和实验巧

实验思路、实验现象的实验思路、实验现妙之处。经教师讲解后能

和巧妙之处。象或者巧妙之处。够理解。

语言要求言简意赅，回答准确。比较简练，比较准确。能够说出大概，不条理。

评价任务2

学生在教师的引导下，提出问题、作出假说、选出合适的实验材料、选择科学方法、制定实

验步骤、分析实验结果、得出实验结论。

评价要素评价标准评价

ABC等级

内容要求能够在教师指导下，能够在教师指导下，不能够很好的完成实验

准确且流畅的完成实准确的完成实验探究探究，不明确探究的目

验探究的每一步骤。的某些步骤。的。

语言要求言简意赅，回答准确.比较简练，比较准确。能够说出大概，不条理。

4

评价任务3

能够利用NOBOOK虚拟软件将课本中的实验熟悉流畅的演示，通过科学家的实验以及结论,

得出核心概念：DNA是主要的遗传物质。

评价要素评价标准评价

ABC等级

内容要求能够熟练流畅的演示较为熟练流畅的演示不能够流畅的使用虚拟

课本中的实验，并准课本中的实验，并较软件操作课本中的实

确归纳出核心概念。准确的归纳出核心概验，不能很好的归纳出

念。核心概念。

语言要求言简意赅，回答准确。比较筒练，比较准确。能够说出大概，不条理。

评价任务4

回答教师在课堂小结中提出的问题，并阐明科学家对遗传物质的探索历程以及掌握实验中用

到的实验方法和原理。

评价要素评价标准评价

ABC等级

内容要求能够熟练回答教师提较为熟练的回答教师不能很好的回答教师提

出的问题，能够充分提出的问题，比较充出的问题，不能充分的

充分阐明科学家对遗分的阐明科学家对遗阐明科学家对遗传物质

传物质的探索历程，传物质的探索历程，的探索历程，不能掌握

并掌握同位素标记等但对科学方法的掌握所用到的实验方法。

科学方法。不熟练。

语言要求言简意赅，回答准确.比较简练，比较准确。能够说出大概，不条理。

5

三、教学活动

教学内容教师活动学生活动设计意图

现代人在社会生活中经常要与“基因”打从社会生

交道，比如，去超市购买食品时会关注是活情境入

创设情境，不是转基因食品；2018年，一对基因编辑手，激发学

导入新课婴儿的出生甚至引起了全社会对科学伦理学生根据己有的生的学习

(2min)的关注和讨论，那么基因到底是一种什么知识回答问题，带兴趣；通过

物质，它的化学本质是什么？着问题4,跟随科问题串的

［回忆旧知］学家的脚步重新形式回顾

1.摩尔根提出基因的位置在？演绎“DNA是主要已经学过

2.染色体由哪两种物质组成？的遗传物质”的探的知识，进

3.遗传物质是哪一种物质？基因的本质索历程。而过渡到

到底是什么？本节课内

4.如何证明DNA是遗传物质？容，有利于

构建初步

知识体系。

通过阅读

指导学生阅读教材P42并思考以下问题：学生认真阅读教教材，了解

对遗传物质问题1：如果你是当时的一位科学家，你会材，充分了解当时当时的学

的早期推测认为哪一种是遗传物质呢？为什么？的学术背景，同时术背景，并

(3min)问题2：在你看来，遗传物质应该具备怎样思考两个问题。培养学生

的条件？信息获取

［过渡］的能力，问

在20世纪30年代，人们已经认识到DNA题2有利于

的化学组成，意识到DNA的重要性，而首培养学生

次通过实验证据向遗传物质是蛋白质的观“结构与

点提出挑战的是艾弗里，而艾弗里的实验功能相适

则是在格里菲斯的实验基础上完成的。应”的生命

观念。

6

教师在PPT上运用表格的形式介绍R型和通过分析

S型细菌的区别：格里菲斯

比较项目R型S型的实验过

菌落粗糙光滑程、原理以

荚膜无荚膜有荚膜及设计思

治病性无有学生通过分析格路，逐步培

指导学生分析“格里菲斯肺炎链球菌接种里菲斯的实验过养学生的

肺炎链球菌小鼠实验”的实验过程以及体内转化结果程及结果，小组内科学思维

的转化实验(课本P43图3—2),并提出以下问题：交流合作学习，层以及分析

(13min)问题1：哪些组可以作为对照实验，其单一层深入，回答教师资料、图表

变量是什么？提出的问题，最后的能力和

问题2：为什么第四组实验的小鼠死亡，并在教师的引导下语言表达

从其体内分离出S型活细菌？得出结论：加热致能力。通过

［在问题2的基础上进一步拓展］死的S型细菌含有对拓展问

有人认为有一种可能是死的S型细菌诱导某种促使R型活细题中的假

小鼠体内产生了一种免疫活性物质，导致R菌转化为S型活细说进行验

型菌转化成了S型菌，如何对这一假说进菌的活性物质一证，培养学

行检验？一转化因子。生科学探

问题3：从格里菲斯的实验中你学习了哪些究的能力。

实验方法？能够得出什么结论？

教师对学生回答的问题要及时进行反馈、

完善和总结，一步步引导学生得出实验结

论。通过分组

讨论，培养

教师指导学生在虚拟软件NOBOOK上完成学生代表上台展学生合作

该实验操作。示实验操作.学习的能

力。

7

［过渡］根据教师提出的通过一步

转化因子究竟是什么物质，蛋白质还是问题，学生以小组步引导学

DNA?如果你是格里菲思之后的科学家，为单位进行讨论，生设计出

想继续用实验证了S型菌中到底是哪一种能够得出实验的实验思路，

肺炎链球菌成分是“转化因子”，你将如何设计实验？关键是将S型细菌从而培养

的转化实验你的设计思路是什么？的蛋白质和DNA学生的科

(13min)分离，分别检验其学探究能

能否实现对R型菌力。

教师进一步追问：在当时的年代，化合物的转化。通过分析

分离技术有限，所以不能够保证分离出来小组内继续讨论，艾弗里实

的蛋白质和DNA是纯净的，能否再增设一并在教师的引导验的过程

组实验验证“转化因子”确实是DNA?下，想到能够用酶及结果，归

解法去除S型细菌纳出自变

细胞提取物中的量控制中

教师肯定学生们组内合作的结果，并指导某种物质，如DNA的“加法原

学生阅读教材P44（图3—3）艾弗里等人酶去除DNA,用蛋理”和“减

的体外转化实验，分析其实验过程和结果。白酶去除蛋白质法原理”。

并指导学生运用NOBOOK虚拟软件演绎艾的思路。

弗里的实验过程，并提出问题：

学生代表在教师

问题1:艾弗里的设计遵循了哪些原理？其的指导下完成通过学习

巧妙之处是什么？NOBOOK上的操任务一步

问题2：该实验的结论是什么？作，并回答教师提步完成，逐

出的问题，最后得步帮助学

出结论：DNA是转生达成学

化因子。习目标1。

8

艾弗里的实验引起了人们的注意,但是仍学生根据假说演学习科学

有人认为，艾弗里没有提取到纯净的DNA,绎法的步骤，在教探索的一

而对其实验结论持怀疑态度。那么DNA和师的指导下，并通般步骤，培

噬菌体侵染蛋白质究竟哪一种是遗传物质呢？能不能过组内讨论，一步养学生科

细菌的实验将DNA和蛋白质彻底分开呢，如果你是艾步的进行实验探学探究的

(24min)弗里之后的科学家你会如何设计实验呢？究。能力。

教师引导学生按照假说演绎的方法设计实以小组为单位，提

验思路。出问题、作出假

1.提出问题设。

2.作出假设小组内讨论应选

3.实验材料的选择择哪种作为实验明确实验

教如i通过PPT展示不同生物的图片，材料，并阐明原材料对于

例嫌因，选择学生代表科学探究

回答：噬菌体侵染的重要性。

SIP大肠杆菌过程中

MMM

DNA和蛋白质有

U（右）

可能会分开。

头部印乡名-DNA

学生结合之前学认同科学

习过的知识，可以发展需要

让学生选出最佳实验材料，并分析原因。得出用同位素标技术的支

学生选出合理的实验材料后，播放噬菌体记法。持。

感染大肠杆菌的过程，学生总结概括出噬回忆DNA和蛋白

菌体侵染过程和从中得出的启示。那么可质的元素组成，得

以用什么方法知道是哪种物质进入到大肠出用32P标记

杆菌中呢？DNA,用35s标记

4.实验方法蛋白质。

（思考］L追踪物质转移途径的常用方法是

什么？

9

2.标记哪一种元素可以把DNA和蛋白质分学生分组讨论，首

开呢？先分析实验的自

5.设计实验步骤变量和因变量，并培养学生

教师提示实验步骤的基本流程：根据实验步骤的科学思维、

①分组基本流程，提出切科学探究

②处理：根据自变量分析对照实验实可行的实验方的能力。

③培养案。每组选择学生

代表回答具体的

④观察：具体的实验指标

噬菌体侵染实验思路。

教师评价学生代表的思路并指导学生阅读

细菌的实验

课本P45文字及图3—6,在问题串的引导

(24min)

下帮助学生将实验方案细化：

学牛层层深入，思通过一系

问题1：如何来标记噬菌体？被侵染的大肠

考并回答教师提列的问题

杆菌需不需要被标记？

出的问题，参照课串，深刻理

问题2：将带标记的噬菌体与细菌混合一段

本赫尔希和蔡斯解该实验，

时间，能否直接检测细菌有无放射性？怎

的实验过程，从而从而突破

样让噬菌体外壳从被吸附的从被吸附的细

不断完善自己的本节课的

菌上脱落下来？

实验步骤,并形成重点和难

问题3：怎样将已脱落的外壳与细菌彻底分

“分两组标记一点，帮助学

离开？

混合一保温培养生达成学

问题4：应该分别检测哪些组分的放射性强

一搅拌一离心一习目标2。

度？

检测上清液、沉淀

问题5：根据你的假说，你预期会出现怎样

物中的放射性”的

的实验结果？

试验方案，并预期

实验结果。

10

6.分析实验结果，得出实验结论学生在教师的引通过一系

教师展示赫尔希和蔡斯的实验结果导下，逐步分析实列的问题

会解▲.▲被峭的细菌验结果，层层深串，深刻分

Lu1W▲.____

rugp.-----------•-----------入，回答教师提出析实验结

60.细胞外1ss

40./的问题，最终得出果，并得出

2。/------同胞夕仔P

结论：DNA侵入细结论，帮助

o123456*

菌，在亲子代之间学生达成

域fl：时间(min)

有连续性，蛋白质学习目标

教师用问题串引导学生分析实验结果

没有侵入细菌，所2o

问题1:当搅拌时间过短时，会出现

以，DNA是遗传物

什么结果？为什么？

质，而蛋白质不是

问题2：应该在搅拌几分钟后开始检

遗传物质。

测放射性？为什么？

问题3：实验结果跟你预期的是否完

噬菌体侵染

全一致？

细菌的实验

问题4：赫尔希、蔡斯认为，叱标记

(24min)

组沉淀中有30%的放射性，而用标记

组上清液中有20%的放射性，该数据

学生根据以上科对遗传物