資源簡介

《DNA是主要的遺傳物質》教學設計
教材分析
“DNA是主要的遺傳物質”是人教版高中生物學教材必修2《遺傳與進化》第3章第1節內容，主要以發現遺傳物質的本質的發現史為主線，首先由早期科學家關于遺傳物質是蛋白質還是DNA的爭論，引出經典實驗：肺炎鏈球菌的體內、體外轉化實驗和T2噬菌體侵染細菌實驗，得出DNA是主要遺傳物質的主張。學生學習過有絲分裂、減數分裂和受精作用等知識，知道染色體在遺傳中起著重要作用，具有一定的知識儲備。教材中蘊含著豐富的生物科學史素材，體現了人類對遺傳物質本質的認知過程和研究方法的推進過程，而這也是本節內容的教學重難點。
二、教學目標
1.生命觀念：通過對不同生物遺傳物質化學本質的學習與探討，認識生物的多樣性與統一性。
2.科學思維：通過梳理DNA可能是遺傳物質、DNA是遺傳物質和DNA 是主要遺傳物質的層層論證，鍛煉學生歸納概括、推理論證的能力，養成批判性思維。
3.科學探究：通過小組合作討論分析幾個經典實驗的實驗設計思路和基本環節，同時利用“減法原理”進一步完善RNA是遺傳物質的實驗，發展科學探究的精神及能力。
4.社會責任：體會科學發展過程中嚴密的邏輯推理，認同科學的發展是一個繼承、發展與創新的辯證過程。
三、教學重點和難點
1.教學重點
（1）肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程。
（2）噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。
2.教學難點
（1）肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程。
（2）噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。
三、教學過程
階段及時間（視頻中） 教師活動 學生活動 設計意圖
導入 1.簡單回顧之前所學孟德爾、摩爾根實驗結論，引導學生在染色體從成分上尋找遺傳物質。出示“染色體圖解”引導學生鎖定兩種物質作為遺傳物質的可能性。啟發學生思考：遺傳物質具有什么特點，比對剛剛鎖定的兩種物質，哪種更有可能作為遺傳物質？ 2.活動：分析推理——誰是遺傳物質？ 學生根據學習任務單上提供的材料，通過分析推理的思維過程，對材料進行分類判斷，列舉出支持蛋白質是遺傳物質或者支持DNA是遺傳物質的證據。 信息整合歸納：對材料信息進行分類整理，梳理出遺傳物質應該具有哪些特征（多樣性、可傳遞、穩定性等） 小結：推測和假說是根據事實所做出的符合邏輯的判斷。但是得到真正的結論不僅僅要符合邏輯，更需要實證。只有實驗才能為誰是遺傳物質提供直接證據！ 1.學生根據已有知識進行總結歸納。 了解當年的歷史環境，進入探究狀態。 2.使學生體驗用事實或材料作為證據支撐觀點的科學思維方式。 學習對信息進行整合歸納，通過分析推理過程歸納出遺傳物質的特點。 在真實問題情景中復習、運用科學方法。 從已知入手，激發學生新舊知識之間的聯系。 引導學生“像科學家一樣去思考”
肺炎鏈球菌的轉化實驗 【格里菲斯的肺炎鏈球菌體內轉化實驗】 介紹兩種類型的肺炎鏈球菌 展示格里菲斯前三組實驗，提問：①第一組第二組實驗作用是什么？②第二組死亡小鼠體內分離出S型活菌，說明了什么？ ③如何解釋第三組實驗結果（即小鼠不死亡）？補充加熱致死的原理。 展示第四組實驗過程，預測實驗結果。真實實驗結果對比引發認知矛盾，通過問題串啟發學生進行思考：①第四組實驗導致小鼠死亡是什么菌？②為什么將R型活細菌和加熱殺死后的S型細菌混合后注射到小鼠體內，會如何出現活的S型細菌？ 4.通過討論分析得出得出推論：加熱致死的S型細菌，含有某種物質，能把無毒的R型活菌轉化為有毒性的S型活菌。我們把這種物質叫做“轉化因子”.。 【艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗】 提出問題：在證明DNA還是蛋白質或其他物質是遺傳物質的實驗中最關鍵的設計思路是什么？引導學生思考。 按思路逐一提出實驗受技術限制，有沒有反面的路徑？指引學生像科學家一樣思考問題。 展示艾弗里的實驗過程：提醒注意細胞提取物要求、實驗觀察指標。實驗設計的嚴謹性和科學性。 引導學生補充完整過程并得出概括本實驗結論：DNA是轉化因子 小結：實驗自變量控制的加法原則和減法原則；DNA是轉化因子到DNA是遺傳物質的認識；格里菲思活體轉化實驗與艾弗里設計的離體實驗。 思考討論格里菲斯的前三組實驗的對照結果。 運用別的組的證據加上邏輯推理實驗結論并表述。 思考研究物質的基本方法。 通過問題引導回顧對照實驗、自變量處理、實驗結果、實驗結論等科學探究基本技能。 通過合理的邏輯推理過程得到結論，發現“轉化因子”的存在。 構建概念：親代的遺傳信息是通過DNA遺傳給子代的，DNA是主要的遺傳物質。 學習科學家設計肺炎鏈球菌轉化實驗的原理和過程分析實驗設計思路。訓練科學思維。 了解實驗設計中的“加法原理”和“減法原理”。 認同DNA是遺傳物質。
噬菌體侵染大腸桿菌實驗 對噬菌體的認識歷程 講解：噬菌體的結構和生存方式。 噬菌體學派創始人——德爾布呂克和埃里斯的工作，分析噬菌體的一步生長曲線。 德森等科學家對噬菌體失活的研究。 2.赫爾希和蔡斯的工作 實驗方案討論：假說演繹的分析過程 ①如何“追蹤”蛋白質分子和DNA分子，看它們是否注入大腸桿菌 ②選用何種元素對蛋白質分子和DNA 分子進行標記 如何標記？能否同時標記 ③多長時間后進行放射性檢測較為適宜 ④怎樣使噬菌體外殼從大腸桿菌表面脫落下來，以便于檢測 ⑤觀察到什么現象才能說明侵入細菌的只有噬菌體的DNA？ 講述：實驗結果分析 （1）攪拌處理的曲線和數據分析 攪拌可以把80% 左右的35 S 剝落下來; 在這些硫釋放的同時，只有30% 左右的噬菌體32P 釋放出來。 （2）分析赫爾希和蔡斯還做了高侵染倍數實驗，發現高侵染倍數對32 P 的自發釋放影響不大，卻大大提高35 S 的自發釋放。這表明，噬菌體在侵染細菌的過程中，含硫的蛋白質大部分留在細菌的表面; 含磷的DNA大部分在吸附細菌后很快進入細胞。 （3）親代噬菌體向子代噬菌體的傳遞 赫爾希和蔡斯通過攪拌、離心、免疫沉淀等多種方法處理，最終確定含放射性硫35蛋白質外殼未進入細菌，之前論文的報道是錯誤的。 含放射性磷32標記的DNA控制產生的子代噬菌體中，所含的放射性達到親本的30% 以上。所以赫爾希和蔡斯推斷: 含硫蛋白質在噬菌體增殖中不起作用，而DNA 起作用。 小結：噬菌體侵染細菌的實驗帶來的啟示 了解實驗材料的特點，理解其優于化學提純的方便之處。 引導學生回憶、遷移必修1相關技術。 引導學生思考實驗設計思路，遵循實驗設計的單一變量原則。感悟生物技術對研究的推動作用。 引導學生分析實驗結果，并解釋原因，理解采用攪拌和離心的意義。 引導學生進一步分析細節，即實驗中放射性不是簡單的“有無”，而是“強弱”之分，分析攪拌是否充分、培養時間長短對實驗結果的影響，認同實驗現象的理想情況與實驗的真實情況有時會存在細微的差別。 跟著科學家的腳步進行思考探究，培養科學探究。 認同科學的發展需要技術的支持。
RNA是遺傳物質的實驗證據 提出問題：如果讓你設計證明RNA也是遺傳物質，你會怎么做？ 提供實驗材料——煙草花葉病毒，并介紹。簡單梳理實驗思路并提供實驗結果，引導學生得出結論。 引導學生深度思考：利用“減法原理”進一步完善實驗。 1.思考討論，利用上述實驗設計思路思考將物質分開并逐一看其是否有遺傳效應。 2.對比實驗得出結論。 3.利用“減法原理”完善實驗。 評估學生是否已掌握實驗思路。培養學生科學思維。 評估學生是否內化“減法原理”，培養科學思維。
總結 1.總結不同生物體中核酸的種類，不同生物體的遺傳物質。得出本節課的結論：DNA是主要的遺傳物質。 2.歸納得到必修一中闡述核酸的作用。 總結歸納 鍛煉學生總結歸納能力。對遺傳物質的本質形成完整的認識。

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