DNA是主要的遗传物质-高中-生物-教学设计

DNA是主要的遗传物质黄慧西安铁一中滨河高级中学一、教材分析“DNA是主要的遗传物质”是人教版高中生物学必修2第3章第1节的教学内容，教材以问题探讨“DNA与蛋白质谁是遗传物质”为线索，通过对科学史中几个经典实验的实验目的、思路、步骤、结果、结论的学习，层层递进、步步深入地引导学生理解遗传物质的本质，领悟科学实验的思想和路径、方法与价值，并逐步构建“DNA是主要遗传物质”这一核心概念。对应《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中的重要概念“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”下的次位概念“概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上”。前两章的学习已经在宏观或者现象的层面上阐明了基因的概念，本章紧接着从化学本质来认识基因，为后面知识的掌握做好铺垫并衔接后续基因工程的学习。在结构体系上本节内容体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学和提升学生的批判性思维的极佳素材。二、学情分析学生知识储备分析：学生已学习了蛋白质、核酸、细胞增殖的基础知识，知道核酸是生物的遗传物质，但是对于遗传物质的探索过程及其结构、功能还没有深入学习。能力水平分析：高一学生已经具备较好的语言表达能力、团队协作能力等，能够在引导下开展探究性学习活动，但逻辑思维尚不够严谨，难以理解分子水平的抽象知识，因此需要教师利用合适的教具突破本节课难点，即噬菌体侵染细菌实验，并引导学生用科学的态度对待实验中可能出现的误差，应用数学模型分析误差出现的原因。三、教学目标1.通过学习科学家对遗传物质的探索过程，认同DNA是主要的遗传物质的观点（生命观念）2.噬菌体侵染细菌实验过程促进学生在不断地质疑、析疑、解疑的过程中进行深入思考和探究科学探究3.明确噬菌体侵染细菌的原理，在分析误差形成的原因时通过对数学模型的拆解和分析，从而提升学生思维品质的严密性（）4.体验科学探索的艰辛过程，感受科学家潜心研究、追求真理的优秀品质，认同人类对遗传物质的认识是随着技术和材料的更新不断深化、不断完善的曲折过程，树立科学与技术相互支持、相互促进的整体发展观（社会责任）四、课型：新授课五、课时：1课时六、教学重点利用肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒实验构建“DNA是主要遗传物质”这一核心概念。七、教学难点噬菌体侵染细菌实验的思路、过程以及应用数学模型分析误差出现的原因。八、教具噬菌体侵染细菌实验的物理模型九、教学方法：任务驱动、建构模型十、教学过程：教师活动学生活动设计意图【情境导入】播放视频《名侦探柯南》中利用DNA破解刑侦案件。观看视频，根据《名侦探柯南》中的故事情节，思考刑侦案件的破解为什么经常利用嫌疑人的DNA？用学生熟悉的视频激发学生对本节课学习内容强烈的好奇心和学习兴趣。【一、早期推测】教师引导学生回顾遗传学发展的历史，引出对遗传物质的早期推测回忆遗传学的发展历史创设问题情境，调动学生的学习积极性和探索欲望。【二、科学探索】（一）格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验：教师带领学生一起分析四组实验现象，根据现象，得出结论。分析四组实验现象，相互对照，得出实验结论：S型菌有毒，R型菌无毒，S型菌中有“转化因子”可以使得R型菌转化为S型菌。通过现象归纳结论：加热杀死的S型菌中有“转化因子”教师介绍两种肺炎链球菌菌落的差异和S型菌的化学成分，鼓励学生利用现有素材和储备知识自己设计实验去探究“转化因子”究竟是什么？进而引出变量控制中的科学方法——“加法原理”和“减法原理”，再自然地过渡到艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的具体过程。根据两种肺炎球菌在培养基上菌落的区别设计实验探究S型菌中的“转化因子到底是什么，提出自己的实验思路。培养学生通过设计实验来解决实际问题的能力，提高学生的科学探究能力（二）艾弗里肺炎链球菌体外转化实验：分析实验组和对照组的结论，得到实验结论，即DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。学生将自己设计的实验思路和艾弗里的实验思路做比较，充分体会科学方法中的“减法原理”通过将学生设计的实验方案与科学家的实验过程进行比较，培养学生的科学思维，增强自信，激发学生探究的热情赫尔希、蔡斯T2噬菌体侵染细菌实验：（1）PPT展示噬菌体的结构，利用教具讲解噬菌体的结构和入侵大肠杆菌的具体过程。（2）播放视频：噬菌体侵染细菌过程的视频。（3）利用“假说—演绎法”的科学方法讲解该实验的探索历程，具体流程如下：①提出问题：噬菌体注入大肠杆菌的物质到底是什么？②作出假设：假说一：仅噬菌体的DNA进入大肠杆菌假说二：仅噬菌体的蛋白质外壳进入大肠杆菌假说三：噬菌体的DNA和蛋白质都进入大肠杆菌③演绎推理：设置【任务一】，利用4个问题串剖析应该如何标记病毒，梳理具体实验思路，帮助学生理解T2噬菌体侵染细菌的实验过程。教师利用教具模拟假说一的预期实验结果，设计【任务二】小组活动进行假说二、假说三的演绎过程，小组展示结果。④实验验证：PPT展示数学模型——噬菌体侵染细菌的真实实验结果。引导学生分析结果，得出结论。在教师引导下提出问题，并做出合理的假设，参考教师对假说一的演绎过程，独立思考完成教师安排的任务一，小组讨论合作探究完成任务二，对假说二和假说三的结果进行演绎推理，最后分析数学模型，得到结论。在教具演示的基础上用视频形象生动的展示噬菌体侵染细菌的过程，不仅帮助学生理解噬菌体侵染细菌的具体过程，也为后续该实验的误差分析做好铺垫。任务二通过小组讨论和现场展示环节可以充分调动学生参与课堂的积极性，在演绎过程中小组内组员需要分工合作，培养学生在完成任务中的合作互助意识，进一步理解噬菌体侵染细菌的具体过程，深入体验“假说-演绎法”这一科学方法的精髓。（四）烟草花叶病毒侵染烟草实验：教师展示烟草花叶病毒（TMV）的结构并讲解TMV仅由RNA和蛋白质外壳构成，引导学生思考所有生物的遗传物质都是DNA吗？引出烟草花叶病毒侵染烟叶实验。组织学生利用本节课学习的实验思路，探究烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质，提出结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。利用本节课学习的实验思路，利用“减法原理”或者“加法原理”控制自变量探究烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质，预期实验结果。通过学生自主设计实验探究TMV的遗传物质可以及时评价学生对本节课科学探究和科学思维等生物学核心素养是否达成，从而实现教学评一体化。【三、得出结论】教师通过分析细胞生物和非细胞生物的遗传物质，得出结论：DNA是主要的遗传物质。思考，总结，得出最终结论理解并认同DNA是主要的遗传物质的观点。【四、课堂小结】PPT展示课前使用的时间轴，陈述在20世纪20年代以后本节课的四个重要实验及其结论。跟随教师一起梳理本节课四个重要的实验，体会科学探索的艰辛过程，感受科学家潜心研究、追求真理的优秀品质。前后呼应：使学生通过本节课的学习认同在科学研究的过程中离不开技术的进步和实验材料的更新，树立保持科学研究热情，科研无止境、探索不停息的科学研究精神。【五、课内评价和学以致用】教师提问并互动讲解。在“学以致用”环节分析材料