資源簡介

基于生物學學科核心素養下《DNA是主要的遺傳物質》教學設計
一、課標分析
減數分裂”和“受精作用”是“模塊2·遺傳與進化”中“遺傳的細胞基礎”教學內容的重要組成。
重要概念：概述多數生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
子概念：親代遺傳給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上。
核心概念：遺傳信息控制生物性狀。
學業要求：
學生完成本模塊學習后，應該能夠結合DNA雙螺旋模型，闡明DNA分子作為遺傳物質所具有的特征，以及通過復制、轉錄、翻譯等過程傳遞和表達遺傳信息。
二、教材分析
“DNA是主要的遺傳物質”一節是新課標教材人教版必修2第3章第1節的內容，是在前面學習了有關細胞學基礎(有絲分裂、減數分裂和受精作用)、闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯系作用、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質的基礎上來學習的。在相當長的時間里，人們一直把蛋白質作為遺傳物質，那么，遺傳物質是DNA還是蛋白質呢？教材在此埋下伏筆，然后通過兩個經典實驗證明了DNA是遺傳物質，最后列舉少數生物只有RNA而沒有DNA的事實，得出“DNA是主要的遺傳物質”這一結論。
本節內容在結構體系上體現了人們對科學理論的認識過程和方法，是進行探究式教學的極佳素材。在教學中，通過發揮學生的主體作用，優化課堂結構，妙用科學史實例，把知識的傳授過程優化成一個科學的探究過程，讓學生在探究中學習科學研究的方法，從而滲透科學方法教育。
三、學情分析
通過前面的學習，
知識層面：學生已經具備了有絲分裂、減數分裂和受精作用等細胞學基礎知識，了解了生物生殖發育過程，掌握了染色體、蛋白質與DNA的化學組成等相關知識，熟悉同位素標記技術生物科學研究中的應用，為新知識的學習奠定了認知基礎，思維的目的性、連續性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善。
心理層面：根據皮亞杰的心理發展理論，高中生屬于形式運算階段（12歲以后），該階段的典型特征是抽象思維的發展與完善。高二的學生已經具備了一定的科學探究思想和理性思維能力，能自主閱讀教材并獲得相應的知識。因此本節課應在使學生把握相關知識的基礎上，注重培養學生的科學探究能力和理性思維。
交往層面： 高中生正處于學習基礎知識和基本技能、了解社會、探索人生的重要發展階段，高中生的所有活動都是在與他人交往的過程中進行的，良好的人際交往對高中生的健康成長起著積極的作用。與此同時，高中生的自我意識也在逐漸完善。因此教師在教學過程中不僅要注重引導學生積極互動，共同發展，培養學生的合作探究能力。還應注意培養學生的獨立性和自主性，引導學生質疑、調查、探究，在實踐中學習，促進學生在教師的指導下主動地、富有個性的學習。
四 、知識目標
（一）科學思維
1.知道肺炎雙球菌轉化實驗和“同位素標記法”是研究噬菌體侵染細菌所采用的方法，也是目前自然科學研究的主要方法。
2.分析證明DNA是主要的遺傳物質的實驗思路。
3.總結“DNA是主要的遺傳物質”的科學探索過程。
（二）情感態度
1.通過總結DNA是遺傳物質的科學探索過程，學習科學家善于總結他人經驗、在工作中互相合作，嚴謹求實的科學態度以及對真理追求不懈的科學精神。
2.遺傳物質主要是DNA，也有RNA，強調了生命的物質性，樹立辯證唯物主義世界觀。
3.認同科學與技術的關系，二者相互促進，相輔相成。
（三）社會責任
當科學研究面對質疑時，具有開展生物學社會時間的意愿和社會責任感。
（四）生命觀念
通過觀察到的生物性狀多樣性的生命現象，聯系蛋白質和DNA結構的多樣性，形成結構和功能觀的生命觀念。
五、 教學重點
1.肺炎雙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。
六 教學難點
1.肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程。
2.如何理解DNA是主要的遺傳物質。
3.探究科學發現過程來學習科學研究方法。
七 、教學策略
由“問題探討”所呈現的曾經在科學界爭論很長時間的問題 ──“DNA和蛋白質究竟哪個是遺傳物質？”引入新課，讓學生思考如何對這一問題進行研究，培養他們分析問題和解決問題的能力，激發他們了解科學家當年的研究過程和方法的興趣。通過重溫科學家的探究歷程，領會實驗選材的巧妙、思維的嚴謹和實驗方法的科學；通過實驗結果的分析理解DNA是主要的遺傳物質。
八 、教學手段
根據主體性教學目標，以“自主性、探究性、合作性”為學生學習的三個基本維度，以培養學生的科學素質為指導，以側重科學方法教育為歸宿，本節課采用“引導探究”教學模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法，并配以多媒體輔助教學，引導學生模擬科學發現過程，進行分析、討論、歸納和總結。
“引導探究”教學模式流程: 設疑導入→引導探索→歸納總結→拓展升華
九、教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
引入新課 教師帶領學生回顧遺傳學從誕生到細胞遺傳學的研究發展過程，引出問題：遺傳物質是蛋白質還是DNA？ 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。 回顧歷史，找到研究方向， 激發探究愿望。 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。
新知學習 1.格里菲思的肺炎鏈球菌體內轉化實驗 提出問題串： 第一、二兩組實驗對比得出什么結論？ 對比第二、三組實驗，說明什么？ 第四組小鼠做了怎樣的實驗處理？實驗結果是什么？ 第四組小鼠為何死亡？死亡小鼠體內能分離出S型活菌，說明什么？推測導致小鼠死亡的S型活菌是從哪里來的？ 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”。 引導學生思考該轉化因子究竟是什么呢？該如何驗證呢？ 同學們思考并回答：S型細菌具有致病性 同學回答;加熱致死的S型細菌沒有致病性 學生以小組為單位進行討論得出結論。通過合理的邏輯推理過程得到結論：已加熱殺死的S型菌中必然含有某種促成這一轉化的活性物質。 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。 認識到體內轉化實驗到體外轉化實驗的進步。
新知學習 2．艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗 討論問題串： 第一組將加熱殺死的S型菌細胞提取液與R型活菌混合培養，實驗結果是培養皿中長出了S型活菌。這說明什么？ 第二至四組用蛋白酶或RNA酶、酯酶分別處理S型菌的細胞提取液，之后再與R型活菌混合培養，本實驗中蛋白酶、RNA酶、酯酶的作用是什么？這利用了酶的什么特點？ 第一至四組的實驗結果為什么既有R型菌，又有S型菌？ 第五組，用DNA酶處理S型菌的細胞提取液之后再與R型活菌混合培養，為什么培養皿中只有R型菌？實驗結果說明什么？ 引導學生概括本實驗結論：DNA可能是轉化因子。但是應引導學生認識到：艾弗里轉化實驗所提取的DNA中仍然含有極少量的蛋白質。因此人們認為不能完全排除蛋白質的作用。 那怎樣才能將蛋白質與DNA徹底分開呢？1952年科學家赫爾希和蔡斯利用T2噬菌體（一種病毒）作為實驗材料完成了一個非常有說服力的實驗。 同學回答：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。 同學回答：利用了酶的專一性。 同學回答：因為蛋白質、RNA和酯類都不能使R型細菌轉化為S型細菌。 學生通過合理的邏輯推理過程得出結論：DNA可能是轉化因子。艾弗里轉化實驗所提取的DNA中仍然含有極少量的蛋白質。因此人們認為不能完全排除蛋白質的作用。 學習分析實驗處理與實驗結果之間的邏輯關系，推理得出實驗結論：DNA是轉化因子。
新知學習 3.噬菌體侵染細菌實驗及相關分析 講解：噬菌體的結構和生存方式。 安德森等科學家對噬菌體失活的研究。 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？ 對實驗結果進行分析 （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。 （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。 學生以小組為單位對每個問題進行分析討論從而一步步得到實驗結果。 了解實驗材料的特點，理解其優于化學提純的方便之處。 同學回答：同位素示蹤法 學生分析實驗結果，并解釋原因，理解采用攪拌和離心的作用分別是：攪拌的目的是使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。
離心的目的是讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，而離心管的沉淀物中留下被感染的大腸桿菌。 學生進一步分析細節，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的意義。 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。 感悟科學結論的得出需要嚴謹的實證。呈現原始文獻中的部分數據和結論，感悟科學實證的收集需要多角度完成。
小結提升 總結反思： 梳理生物的遺傳物質，形成“絕大多數生物的遺傳物質是DNA”的共識。 概括認識：DNA是使細菌產生穩定遺傳變化的物質。 科學方法技術在研究中的重要作用 學生在老師的引導下得出結論：由于絕大多數生物既有DNA，也有RNA，此時DNA是遺傳物質；只有在沒有DNA，只有RNA情況，RNA才充當遺傳物質。所以，DNA是主要遺傳物質。 科學概念的形成； 科學探究方法的提升； 科學精神與態度的感悟。
課后作業 練習與應用 復習鞏固
十、教學反思：

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