DNA是主要的遗传物质教学设计高一下学期生物人教版必修2

第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质一、课程标准新课程标准对本节课的要求是：能够通过阐述科学家的探究实验，理解DNA是生物主要的遗传物质。二、教材和学情分析本节课选自人教版高中生物必修二第三章第一节，主要介绍了DNA作为主要的遗传物质被探索发现的过程。在此之前学生们已经学习了基因即遗传因子可以控制生物性状，且基因与染色体之间的平行关系，因此本节课的学习使对于前两章内容的进一步深入，也是对于之后学习DNA的结构、基因的表达乃至高中生物遗传部分知识的学习起到了至关重要的作用。因此体现了教材在编排上的连续性和逻辑性。充分的把握教材还不足以设计好一堂课，还学要对学生的学情和身心发展有深入的了解。我们所面对的高中学生已经具备了一定的生物学基础，但知识的深度和广度还很有限。他们已经具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性已经初步建立，但还很不完善。对于探索科学的目的、过程以及结论的形成还缺乏相对理性和深入的思考。三、设计理念新课程标准提出，高中生物学课程期待学生主动参与学习的过程，在主动经历获取信息、提出问题、寻找证据、检验假设和得出结论的过程中习得生物学知识，养成理性的思维习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的意识。高中生物课程是以发展生物学学科素养为宗旨的学科课程，是树立社会主义与核心价值观，完成立德树人根本任务的重要载体。本节课的教学设计回归知识产生的过程，充分挖掘教材资源，通过问题情境，从学生自身出发，通过层层追问，不断激发学生的学习兴趣、探索热情和参与场域，使学生主动的获得知识，形成科学思维，从而有效落实“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”四大生物学科核心素养。四、教学目标1.阐述格里菲斯、艾弗里肺炎链球菌转化实验的思路和过程（科学思维、科学探究）2.阐述赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染实验过程及结论，通过对同位素方法在生物实验中的应用，形成科学严谨的理性思维。（科学思维）3.认同DNA是生物主要的遗传物质（生命观念）五、教学重难点理解科学家证明“DNA是主要的遗传物质”实验思路六、流程设计旧知回顾，导入新课小组合作和问题探究法，探究新知当堂练习，巩固新知布置课后作业七、教学策略由“问题探讨”所呈现的曾经在科学界争论很长时间的问题­──“DNA和蛋白质究竟哪个是遗传物质？”引入新课，让学生思考如何对这一问题进行研究，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。通过重温科学家的探究历程，领会实验选材的巧妙、思维的严谨和实验方法的科学；通过实验结果的分析理解DNA是主要的遗传物质。八、教学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，本节课采用“引导探究”教学模式，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳和总结。“引导探究”教学模式流程:设疑导入→引导探索→归纳总结→拓展升华九、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入新课教师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？学生根据学习任务单上提供的材料，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。回顾历史，找到研究方向，激发探究愿望。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。新知学习指导学生阅读课本，初步学习格里菲思、艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体转化实验，思考下列问题：1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验提出问题串：第一、二两组实验对比得出什么结论？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”。引导学生思考该转化因子究竟是什么呢？该如何验证呢？同学们思考并回答：S型细菌具有致病性同学回答;加热致死的S型细菌没有致病性学生以小组为单位进行讨论得出结论。通过合理的逻辑推理过程得到结论：已加热杀死的S型菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质。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。认识到体内转化实验到体外转化实验的进步。新知学习2．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？引导学生概括本实验结论：DNA可能是转化因子。但是应引导学生认识到：艾弗里转化实验所提取的DNA中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。例1.在肺炎双球菌的转化实验中，能够证明DNA是遗传物质的最具说服力的实验设计是（）A．将无毒R型细菌与有毒S型活细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌B．将无毒R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后培养，发现R型细菌转化为S型细菌C．从加热杀死的S型细菌中提取DNA、蛋白质和多糖，混合加入培养R型细菌的培养基中，发现R型细菌转化为S型细菌D．从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖，分别加入培养R型细菌的培养基中，发现只有加入DNA，R型细菌才转化为S型细菌那怎样才能将蛋白质与DNA彻底分开呢？1952年科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作为实验材料完成了一个非常有说服力的实验。同学回答：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。同学回答：利用了酶的专一性。同学回答：因为蛋白质、RNA和酯类都不能使R型细菌转化为S型细菌。学生通过合理的逻辑推理过程得出结论：DNA可能是转化因子。艾弗里转化实验所提取的DNA中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。思考讨论回答学习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。检测学生知识掌握情况新知学习3.噬菌体侵染细菌实验及相关分析讲解：噬菌体的结构和生存方式。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？总结：亲代噬菌体向子代噬菌体的传递含放射性磷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。思考1：上述实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用14C和18O同位素标记噬菌体可行吗？思考2：再用32S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌实际操作过程中，沉淀物中有少量放射性，如何解释其原因？同理用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中，上清液中也有少量放射性，解释其原因？例2.上图所示为同位素32P、35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，然后进行噬菌体侵染细菌的实验，侵染后产生的子噬菌体的DNA分子和蛋白质分子应含有的P、S元素是()A．31P、32P与32SB.31P、32P与35SC．31P、32P与32S、35SD.32P与32S、35S学生以小组为单位对每个问题进行分析讨论从而一步步得到实验结果。了解实验材料的特点，理解其优于化学提纯的方便之处。同学回答：同位素示踪法学生分析实验结果，并解释原因，理解采用搅拌和离心的作用分别是：搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。

离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。学生进一步分析细节，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的意义。思考讨论回答引导学生回忆、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。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。培养学生科学思维，检测学生学情。小结提升总结反思：梳理生物的遗传物