核酸是遗传物质的证据教学设计

1 核酸是遗传物质的证据教学设计核酸是遗传物质的证据教学设计 嘉兴高级中学 陈光瑞 一 设计内容 一 设计内容 生物必修 2 第三章 遗传的分子基础 第一节 核酸是遗传物质 的证据 1 课时 二 设计思想二 设计思想 在实施新课程中 需要构建与新课程理念相适应的教学策略 根据新课程理念 高中 生物重在培养学生的科学思维 科学方法 科学精神等生物科学素养 使学生由以前的 学会 到 想学 再到 会学 因此 本节课以 自主探究科学发现的过程来学习科 学研究的方法 为设计理念 切实落实主体性教学 提高学生的探究能力 训练学生科学 的思维方法 符合 基础教育课程改革纲要 试行 的要求 改变课程实施过于强调 接受学习 死记硬背 机械训练的现状 倡导学生主动参与 合作学习 乐于探究 勤于 动手 培养学生搜集和处理信息的能力 获取新知识的能力 分析和解决问题的能力以及 交流与合作的能力 该理念的运用有利于学生科学素养 协作精神的培养 有利于培养 学生的创新精神和实践能力 有利于学生主动建构知识 发展能力 形成正确的情感态度 与价值观 它不仅重视知识的获取 而且更加重视学生获取知识的过程及方法 更加突出 地培养学生的学习能力 在问题的推动下 在教师的引导下 学生学得主动 学得积极 真正体现了 教为主导 学为主体 的思想 三 教学分析三 教学分析 1 1 教材分析教材分析 核酸是遗传物质的证据 一节是新课标教材浙科版必修 2 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 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 在 相当长的时间里 人们一直把蛋白质作为遗传物质 那么 遗传物质是 DNA 还是蛋白质呢 教材在此埋下伏笔 在小资料中先通过一些间接证据说明 DNA 符合遗传物质的特征 蛋白 质不符合遗传物质稳定性的特征 然后通过两个经典实验 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎 双球菌的转化实验 证明了 DNA 是遗传物质 再利用 烟草花叶病毒的感染和重建 实验 证明 RNA 也是遗传物质 没有 DNA 的少数生物 从而得出 DNA 和 RNA 都可以是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 即 核酸是遗传物质 这一结论 本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法 是进行探究式教学 的极佳素材 在教学中 通过发挥学生的主体作用 优化课堂结构 妙用科学史实例 把 知识的传授过程优化成一个科学的探究过程 让学生在探究中学习科学研究的方法 从而 渗透科学方法教育 细菌转化实验过程中 由于提取的 DNA 纯度不能达到 100 海混有少量蛋白质 不能 完全排除蛋白质的作用 学生也会有疑虑 因此在教学过程中把细菌转化实验放在噬菌体 侵染细菌的实验之前 更有利于学生对遗传物质 DNA 的理解 2 2 2 学情分析学情分析 1 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 掌握了生物的 生殖过程 染色体的化学组成 蛋白质与核酸的元素组成等相关知识 这为新知识的学习 奠定了认知基础 2 高中学生具备了一定的认知能力 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 他们的心智还不能有效控制其行为冲动 对事物的探究有激情 但往往对 探究的目的性及过程 结论的形成缺乏理性的思考 四 教学目标四 教学目标 知识知识 1 概述肺炎双球菌转化实验 理解 同位素标记法 是研究噬菌体侵染细菌所采 用的方法 也是目前自然科学研究的主要方法 2 简述烟草花叶病毒的感染和重建实验 认同模型是科学研究的重要方法 能力能力 1 模仿科学家发现核酸是遗传物质的过程 学会科学研究的方法和实验设计的基 本步骤 2 尝试证明核酸是遗传物质的实验设计思路 提高逻辑思维的能力 训练学生由 特殊到一般的归纳思维的能力 情感态度瑜价值观情感态度瑜价值观 1 关注对遗传物质的探索过程 认同科学认识是不断深化 不断完善的过程 2 体验科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神 进一步增强学生热爱生命科学 学习生命科学的责任感和使命感 五 确定教学重难点及解决方法五 确定教学重难点及解决方法 由于肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌实验具体证明了 更加具备作为遗 传物质的特性 从而进一步证明 是遗传物质 而烟草花叶病毒感染实验 证实 也是遗传物质 三个实验是介绍本节课程内容的载体 所以 肺炎双球菌的转化实 验 噬菌体侵染细菌实验以及烟草花叶病毒感染实验的原理和过程 是本节的重点内容 学生在学习本课内容时 对于肺炎双球菌的转化实验的原理和过程的理解掌握需要一定的 逻辑思维能力 领悟科学家的实验设计思路和其中包含的科学方法 所以 肺炎双球菌的 转化实验的原理和过程 为本节教学的难点 教学重点教学重点 肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程 解决方法 解决方法 1 通过学生分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程 使学生确信 S 型死细菌细 胞中含有某种转化因子 再通过艾弗里的体外转化实验 即从 S 型活细菌中提取 DNA 蛋 白质和多糖等分别加入培养 R 型细菌的培养基中 引导学生明确只有 DNA 具有转化作用 3 2 通过学生分析赫尔希的噬菌体侵染细菌的实验过程 用同位素标记法 明确只 有噬菌体的 DNA 注入到细菌体内 而蛋白质外壳留在外面 经分析得出 子代噬菌体 DNA 和蛋白质 都是在注入到细菌体内的噬菌体 DNA 指导下完成的 说明 DNA 是连续的 教学难点教学难点 1 肺炎双球菌转化实验的原理和过程 2 如何理解 DNA 是主要的遗传物质 RNA 也是遗传物质 解决办法 解决办法 1 从科学研究方法入手 对每一个实验步骤进行分析 尤其要重视第 3 步和第 4 步两个实验 何谓加热杀 死 杀 死 后的 S 型细菌还含有某种转化因子 这里需要 从两方面说明 一方面加热的温度一般为 60 左右 不能太高 另一方面说明转化因子的 结构相当稳定 另外 在设问 肺炎双球菌的转化实验中 证明 DNA 是遗传物质的实验设 计中最关键的思路是什么 通过学生回答 教师引导 最后指出关键是 DNA 和蛋白质 分开 单独 直接地去观察 DNA 和蛋白质的作用 2 通过讲解烟草花叶病的实例来说明 并列表对比 六 教学策略与手段六 教学策略与手段 根据主体性教学目标 以 自主性 探究性 合作性 为学生学习的三个基本维度 以培养学生的科学素质为指导 以侧重科学方法教育为归宿 在本节课中 我力图实现新 课标的这一理念 教学方法的设计 主要采用支架式的建构主义的教学方法 充分结合教 材特点和学生实际 根据本节课的知识特点 先建立知识框架 在教师情景创设的引导下 通过介绍科学家的实验 引导学生思考和分析问题 再通过小组间的协商 讨论 以及从 自己设计的实验来验证自己的推测 增强学生学习的兴趣和自信心 并让学生掌握实验设 计的一般步骤和培养其科学精神 在学法设计上 让学生用探索法 发现法去建构知识 用书本上了解的经典实验的原 理及过程转化为自己设计实验的基础 并寻求答案 指导学生探索遗传物质是 DNA 培养 学生发现问题 分析问题 解决问题能力 七 教学过程七 教学过程 教学教学 内容内容 教师组织和引导教师组织和引导学生活动学生活动教学意图教学意图 创设 情境 导入 新课 知识回顾 一 19 世纪中期 孟德尔通过豌豆实验证明 了生物的形状是由遗传因子 基因 所控制 的 二 20 世纪初期 摩尔根通过果蝇实验证明 了基因位于染色体上 三 20 世纪中期 科学家发现 染色体主要 由蛋白质和 DNA 成分 问题 1 在染色体上行使遗传因子功能的到 底是哪一成分呢 根据教师讲 述学生进行 讨论 可能回答蛋 白质或者 DNA 或者两 1 染色体 DNA 和蛋白质在前面两 章已经学习过 但 理解不是很清楚 因此利用前面的遗 传学知识来导入本 课 2 通过创设情境 的方式 激发学生 4 过渡 1 让我们跟着科学家的脚步一起来探 究一下生物体内的遗传物质 展示与实验有 关科学家的照片 者都是的求知欲 引导 探索 肺炎 双球 菌的 转化 实验 一 肺炎双球菌实验一 肺炎双球菌实验 1 介绍肺炎双球菌 展示肺炎双球菌图片 介绍比较 S 型细菌 和 R 型细菌 种类S 型细菌R 型细菌 菌体有多糖类荚膜无多糖类荚膜 菌落表面光滑表面粗糙 毒性有没有 2 格里菲思实验 播放实验动画 A 活 R 型细菌 感染 老鼠 健康 活 S 型细菌 感染 老鼠 死亡 灭活 S 型细菌 感染 老鼠 健康 问题 1 将加热杀死后的 S 型活菌和 R 型活 菌混合注射到小鼠体内 将会出现什么情况 呢 活 R 型细菌 死 S 型 感染 老鼠 死 亡 3 实验分析 对比 A B 组实验现象 说明了什么 D 组小鼠为什么会死亡 活的 S 型菌是如何出现的呢 是什么物质导致活 R 型菌转变为 S 型菌的 如果你是当时的格里菲斯 你将会对实验 做出怎么样的推断呢 结论 1 已经被加热杀死的 S 型细菌中 必 然含有某种 转化因子转化因子 能将无毒的 R 型 细菌转化为有毒性的 S 型细菌 质疑 1 S 型细菌有些什么物质 又是什 么物质使 R 型细菌发生了转化 二 寻找转化因子二 寻找转化因子 1 实验设计 如果你是当时的科学家 你应该会设计怎么 样的实验来证明 转化因子是什么物质呢 问题 1 你觉得要找出转化因子 最关键的 观看图片思 索 填写表 格内容 观看实验过 程 学生对实验 结果进行猜 测 分析思考问 题 得出答 案 思索并回答 相关问题 可以培养学生识图 能力和据图获取信 息能力 1 动画直观 形象 能吸引学生的 注 意力 激发求知欲 望 2 让学生沿着科 学发展的轨迹观察 实验现象 发现问 题 提出问题并进 一步分析问题 培养学生探究问 题 分析问题与解 决问题的能力 5 噬菌 体侵 染细 菌的 实验 设计思路是什么 提示 1 性状是由染色体上的基因控制 的 那转化因子到底是组成染色体的蛋白质还 是 DNA 方法 1 把各种化合物分开 单独观察 确 定单一变量 方法 2 把由 S 型细菌中分离 提取出的各 种成分 单独作用于 R 型细菌 实验材料 两种类型的肺炎双球菌 作出假设 设计实验 预期结果 2 艾弗里实验 A 组 S 型活菌的 DNA R 型菌 R 型 S 型 B 组 S 型活菌蛋白质 多糖荚膜 R 型菌 R 型 C 组 S 型活菌的 DNA DNA 酶 R 型菌 R 型 问题 1 对比各组发现只有混合了 S 型菌 DNA 的组才能使 R 型菌发生转化 这说明了什 么呢 结论 1 DNA 才是转化因子 同时在实验过程中 如果提取的 DNA 越纯的 话 那么其转化效率也就会越高 但是艾弗 里提取的 DNA 纯度最高时 还混有 0 02 的蛋 白质 于是有人怀疑有没有可能是这 0 02 的 蛋白质为转化因子呢 因此人们认为不能完 全排除蛋白质的作用 质疑 1 那么 还有没有更具有说服力的方 法来证明 DNA 是遗传物质呢 三 噬菌体侵染细菌实验三 噬菌体侵染细菌实验 1 展示噬菌体图片 如上图 讲述 T2噬菌体分为蛋白质的外壳以及 DNA 设疑 1 为什么把噬菌体作为研究 DNA 是 遗传物质的材料 4 人一组讨 论 设计实 验方案 进 行实验探究 然后交流汇 报实验方案 和实验现象 分析原因 学生思考问 题 得出初 步结论 学生也可能 有疑虑 观察 认识 噬菌体的结 构 分析 讨论 归纳并回答 问题 1 培养学生合作 精神 2 培养学生探究 问题与设计可行实 验方案的能力及创 新意识 3 培养学生文字 组织能力和语言表 达能力 可以培养学生的 问题意识 处理实 验材料的技能 设 计可行实验方案的 能力 作出假设何 预期的能力 培养学生根据证据 作出判断的 能力 由于细菌转化实验 中 DNA 不是 100 纯净 因此把课本 实验位置交换下 可以更好连接 为 引入噬菌体实验做 准备 引入实验 激发学 生科学探究的热情 6 烟草 花叶 病病 毒的 感染 和重 建实 引导提问 1 科学家又是如何进行研究的 介绍 他们采取当时的一种技术 放射 性同位素标记法 2 实验方法和步骤 问题 1 他们采取当时的一种新技术 放射 性同位素标记法 那标记在哪种元素上 才 能将蛋白质和 DNA 区分开来呢 T2噬菌体 DNA 组成元素 C H O N P 蛋白质组成元素 C H O N S 问题 2 用 35S 和32P 同时标记还是分别 标记噬菌体的什么成分 3 实验过程 问题 2 子代噬菌体是在什么地方形成的 是在哪种物质的作用下完成的 子代噬菌体 的蛋白质和 DNA 分别是怎样形成的 问题 3 仔细观察 两组实验的细菌裂解 后 新形成的噬菌体有何不同 实验结论是 什么 小结小结 噬菌体侵染细菌后 DNA 进入细菌体 内 在自身 DNA 的作用下利用细菌体内的物 质来合成自身的组成成分 蛋白质的外壳以 及 DNA 从而进行大量增殖 所以 DNA 是遗 传物质 结论结论 DNA 是遗传物质 蛋白质不是 四 烟草花叶病病毒的感染和重建实验四 烟草花叶病病毒的感染和重建实验 活动 1 如果你是科学家 请利用下列材料 设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质 材料 两种类型的烟草花叶病毒 A 型和 B 型 根据教师讲 解得出答案 观看噬菌体 侵染细菌的 实验过程 形成感官的 认识 用语 言描述实验 过程 探究 分析 讨论得出问 题的答案 学生结合所 学知识进行 分析 讨论 以加深对所 学知识的理 解和应用 培养学生的语言组 织能力和处理信息 的能力 提高学生的观察和 描述生物实验现象 的能力 通过不同的标记 使学生经过分析比 较后归纳出这个实 验的研究思路 培养学生分析问题 阐明观点 对自己 观点进行辩护能力 两个实验都证明 DNA 是遗传物质 强调科学结论的重 复性 培养学生应用知识 解决实际问题的能 力 设计可行实验 方案能力 7 验 RNA 酶和蛋白酶 其他材料可以任取 提示 已知烟草花叶病毒主要成分为 RNA 和 蛋白质 A 型花叶病毒感染植物后出现 A 型病 症 B 型花叶病毒感染植物后出现 B 型病症 目的 1 引导学生设计实验方案证明 RNA 也 是遗传物质 强调科学结论的 相对性 归纳归纳 总结总结 大多数生物以 DNA 为遗传物质 少数生物以 RNA 为遗传物质 所以核酸是一切生物的遗传 物质 DNA 是主要的遗传物质 蛋白质不是遗 传物质 学生分析 讨论 DNA 是主要的遗 传物质 1 培养学生分析 总结的能力 2 培养学生自主 学习的能力 八 问题研讨八 问题研讨 1 1 经同位素测定发现 用35S 标记的一组感染实验 放射性同位素主要分布在上清液中 用32P