高中一年级下学期生物《DNA是主要的遗传物质》教学设计

人教版（2019年）高中生物必修二《遗传与进化》第3章第1节《DNA是主要的遗传物质》教学设计及教学反思（新授课）

第3节DNA是主要的遗传物质一、教材分析《DNA是主要的遗传物质》是人教版生物必修二《遗传与进化》第三章第一节的内容，主要介绍了科学家们对DNA是遗传物质的探索历程，包含了对遗传物质的早期推测、肺炎链球菌的体内和体外转化实验、噬菌体侵染细菌的实验等内容，本节课为第一课时，介绍前两个内容，额外增加了一个“肺炎链球菌转化实质的探究”。本节内容在高中生物中具有承上启下的重要作用。通过对前两章内容的学习，学生对基因的了解从较为宏观的性状层面进入到了细胞层面，而过对本章内容将将继续贯穿“结构与功能相适应”的生命观念，进一步激发学生思考和探究的欲望，从分子层面对基因进行进一步的深入探究，逐步揭开基因神秘的面纱，为“基因的表达”的学习打下坚实的基础。二、教学目标1．运用演绎与推理、归纳与概括的科学思维方法，分析肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，说明DNA是遗传物质。2．通过对肺炎链球菌转化实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。3．举例说出某些生物的遗传物质是RNA。4．能够运用同位素标记技术、遗传物质探究的科学方法，具备设计实验探究类似的生物学问题的能力。5．体验科学家对遗传物质本质探究的艰辛历程和严谨态度，认同科学和技术的相互支持相互促进；认同科学是在不断拓展、修正中前进的。三、教学重难点（一）教学重点肺炎链球菌转化实验的原理和过程，肺炎链球菌转化现象的实质，噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。（二）教学难点肺炎链球菌转化实验的原理和过程，肺炎链球菌转化现象的实质，噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。四、教学策略情境创设策略五、教学方法任务驱动法教学法、启发式问题教学法、小组合作探究法六、教学媒体多媒体设备七、课时安排教学环节主要教学活动设计意图引入新课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：遗传物质是蛋白质还是DNA？回顾历史，找到研究方向，激发探究愿望。一、对遗传物质的早期推测二、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验三、噬菌体侵染细菌实验四、烟草花叶病毒感染和重建实验活动一：分析推理——谁是遗传物质？学生根据教师PPT提供的材料，通过分析推理的思维过程，对材料进行分类判断，列举出支持蛋白质是遗传物质或者支持DNA是遗传物质的证据。信息整合归纳：对材料信息进行分类整理，梳理出遗传物质应该具有哪些特征（多样性、可传递、稳定性等）小结：推测和假说是根据事实所做出的符合逻辑的判断。但是得到真正的结论不仅仅要符合逻辑，更需要实证。只有实验才能为谁是遗传物质提供直接证据！活动二：寻找直接证据——实验1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验讨论问题串：第一、二两组实验在整个实验中起什么作用？对比第二、三组实验，说明什么？第四组小鼠做了怎样的实验处理？实验结果是什么？第四组小鼠为何死亡？死亡小鼠体内能分离出S型活菌，说明什么？推测导致小鼠死亡的S型活菌是从哪里来的？得出推论：加热致死的S型细菌，含有某种物质，能把无毒的R型活菌转化为有毒性的S型活菌。我们把这种物质叫做“转化因子”2.设计实验证明谁是转化因子讨论实验设计思路，明确实验操作的方法、技术；明确实验中需要检测的因变量指标由小鼠死亡转变为检测菌落特征。3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验讨论问题串：第一组将加热杀死的S型菌细胞提取液与R型活菌混合培养，实验结果是培养皿中长出了S型活菌。这说明什么？第二至四组用蛋白酶或RNA酶、酯酶分别处理S型菌的细胞提取液，之后再与R型活菌混合培养，本实验中蛋白酶、RNA酶、酯酶的作用是什么？这利用了酶的什么特点？第一至四组的实验结果为什么既有R型菌，又有S型菌？第五组，用DNA酶处理S型菌的细胞提取液之后再与R型活菌混合培养，为什么培养皿中只有R型菌？实验结果说明什么？概括本实验结论：DNA是转化因子小结：1.实验自变量控制的加法原则和减法原则；2.DNA是转化因子到DNA是遗传物质的认识；3.格里菲思活体转化实验与艾弗里设计的离体实验三、噬菌体侵染细菌实验及相关分析1.对噬菌体的认识历程讲解：噬菌体的结构和生存方式。噬菌体学派创始人——德尔布吕克和埃里斯的工作，分析噬菌体的一步生长曲线。安德森等科学家对噬菌体失活的研究。2.赫尔希和蔡斯的工作实验方案讨论：假说演绎的分析过程①如何“追踪”蛋白质分子和DNA分子，看它们是否注入大肠杆菌?②选用何种元素对蛋白质分子和DNA分子进行标记?如何标记？能否同时标记?③多长时间后进行放射性检测较为适宜?④怎样使噬菌体外壳从大肠杆菌表面脱落下来，以便于检测?⑤观察到什么现象才能说明侵入细菌的只有噬菌体的DNA？讲述：实验结果分析（1）搅拌处理的曲线和数据分析搅拌可以把80%左右的35S剥落下来;在这些硫释放的同时，只有30%左右的噬菌体32P释放出来。（2）分析赫尔希和蔡斯还做了高侵染倍数实验，发现高侵染倍数对32P的自发释放影响不大，却大大提高35S的自发释放。这表明，噬菌体在侵染细菌的过程中，含硫的蛋白质大部分留在细菌的表面;含磷的DNA大部分在吸附细菌后很快进入细胞。（3）亲代噬菌体向子代噬菌体的传递赫尔希和蔡斯通过搅拌、离心、免疫沉淀等多种方法处理，最终确定含放射性硫35蛋白质外壳未进入细菌，之前论文的报道是错误的。含放射性磷32标记的DNA控制产生的子代噬菌体中，所含的放射性达到亲本的30%以上。所以赫尔希和蔡斯推断:含硫蛋白质在噬菌体增殖中不起作用，而DNA起作用。小结：噬菌体侵染细菌的实验带来的启示四、烟草花叶病毒感染和重建实验讲述：相关背景工作。TMV的成分与结构。设问：（1）依据感染结果，你认为可以设计怎样的方案，研究TMV的遗传物质？讲述：TMV的A型和B型重组病毒感染实验。至此，科学家得出这样的结论，绝大多数生物的遗传物质是DNA，DNA是主要的遗传物质。梳理生物的遗传物质，形成“绝大多数生物的遗传物质是DNA”的共识。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。学习对信息进行整合归纳，通过分析推理过程归纳出遗传物质的特点。在真实问题情景中复习、运用科学方法。通过问题引导回顾对照实验、自变量处理、实验结果、实验结论等科学探究基本技能。通过合理的逻辑推理过程得到结论，发现“转化因子”的存在。认识到体内转化实验到体外转化实验的进步。学会分析实验处理与实验结果之间的逻辑关系，推理得出实验结论：DNA是转化因子。构建概念：亲代的遗传信息是通过DNA遗传给子代的，DNA是主要的遗传物质。了解实验材料的特点，理解其优于化学提纯的方便之处。引导学生回忆、迁移必修1相关技术。引导学生思考实验设计思路，遵循实验设计的单一变量原则。感悟生物技术对研究的推动作用。引导学生分析实验结果，并解释原因，理解采用搅拌和离心的意义。引导学生进一步分析细节，即实验中放射性不是简单的“有无”，而是“强弱”之分，分析搅拌是否充分、培养时间长短对实验结果的影响，认同实验现象的理想情况与实验的真实情况有时会存在细微的差别。感悟科学结论的得出需要严谨的实证。呈现原始文献中的部分数据和结论，感悟科学实证的收集需要多角度完成。联系生产生活，构建真实的研究背景。促进学生模仿实验设计思路和方案，设计实验方案，发展创新思维。从分类的角度认识生物类群的遗传物质。小结提升（1）人类对遗传物质的认识历程，体会不断修订和发展的过程。（2）感悟遗传学和生物学科发展走向。认同认识不断发展，反思科学本质的相关内容。九、板书设计第三章第1节DNA是主要的遗传物质一、对遗传物质的早期推测二、肺炎链球菌的转化实验1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验三、噬菌体侵染细菌实验四、烟草花叶病毒感染和重建实验十、教学反思及总结1、情景与问题设计反思本节课运用创设情境、问题驱动的教学方法。设计的问题有一定的深度和广度，与教材原有问题环环相扣，紧密相连，形成了很强的问题驱动力。2、问题驱动力形成反思通过情境的创设调动了学生的学习兴趣和积极性。利用问题驱动式教学和小组全作探究，又使得学生在发现问题和解决问题的能力方面得到提高。在课堂问题的设置上要做到难易适中，要给予学生时间思考，同时多观察学生的反应，及时调整策略，方能收到更好的效果。3、提升核心素养反思在核心素养中，本节课通过大量的情境资料引导学生分析实验，侧重培养学生的理性思维和科学探究方面的核心素养，个人觉得在这方面体现的较为突出，生命观念与社会责任在本课体现的还不够到位，需要进一步挖掘，同时思考如何将学科核心素养更加自然的融入到日常教学当中。4、教学效果反思通过创设各种情境，整合问题驱动和小组合作进行教学，问题紧密联系，环环相扣，节奏紧凑，使得学生在思想在处于一种比较紧张的状态，专注度大大提高，效率很高。在