第三章-基因的本质-高中-生物学-教学设计

第三章基因的本质教学目标结构化分析王娜西安铁一中滨河高级中学【新课标要求】概念3遗传信息控制生物性状，并代代相传3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上3.1.1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3.1.2概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息3.1.3概述DNA分子通过半保留方式进行复制【单元教学目标】【生命观念】1、通过DNA的探索过程和实验分析，探讨实验技术的作用，明确DNA是主要的遗传物质通过制作DNA的双螺旋结构模型，掌握DNA分子结构的主要特点通过资料阅读，概述DNA分子的复制过程4、举例说明基因的定义，运用数学的方法说明DNA分子的多样性和特异性。【科学探究】制作DNA双螺旋结构模型通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息传递的基础【科学思维】运用数学的方法进行遗传信息多样性原因的探究运用实验自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”解决实际问题运用假说—演绎法探究DNA复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。【社会责任】认同技术和与人合作在科学研究中的重要性认同人类对遗传物质的认识是不断深化，不断完善的过程初步形成遗传物质的结构和功能相统一、多样性与共同性统一的观点【本章教学重、难点】1.教学重点肺炎双球菌转化实验的原理和过程噬菌体侵染细菌实验的原理和过程DNA结构的主要特点制作DNA双螺旋结构模型运用假说—演绎法探究DNA复制方式DNA复制的条件、过程和特点基因通常是有遗传效应的DNA片段DNA的多样性和特异性2.教学难点肺炎双球菌转化实验的原理和过程噬菌体侵染细菌实验的原理和过程DNA结构的主要特点运用假说—演绎法探究DNA复制方式DNA复制的条件、过程和特点脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性的关系【本章教材分析】本章是继前两章内容的学习基础上，进一步揭示基因的本质和作用原理，是从宏观或现象层面认识基因对性状的作用渐入到分子水平或化学本质上来认识基因。具体而言，是从基因的物质基础、分子结构、复制功能及在遗传中的作用等方面来全面认识基因。此外，本章是学习本模块后三章的基础。只有理解基因的本质，才能理解基因如何起作用，理解基因突变及其他变异的原因和意义，进而理解现代生物进化理论。因此，本章在本模块中起着承上启下的作用。【单元结构化】【课时规划】4课时预习资源【课前预习——核心概念、核心内容指导】1、遗传物质实验的科学家、实验名称、方法、结论2、DNA双螺旋结构的主要特点3、DNA半保留复制的实验证据４、DNA的复制场所、原料、条件、过程、结果和意义５、基因的概念和本质【课堂预习--研读建结构】一级结构：课堂探究资源探究一：染色体主要由DNA和蛋白质构成，DNA和蛋白质谁是遗传物质？【问题情景举例】运用实验设计思想，对肺炎双球菌的体内转化和体外转化实验、噬菌体侵染细菌的实验以及烟草花叶病毒感染烟草的实验思路、优缺点、实验结论作出比较分析；得出DNA是主要的遗传物质=1\*GB3①格里非斯肺炎球菌的对照实验的分析：可以从自变量的设置实验结果的分析和推测方面做综合分析=2\*GB3②艾弗里肺炎球菌对照实验的分析：如何用化学分析的方法设置自变量③赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验：病毒研究中的方法步骤，细菌的培养方法，病毒的培养方法、实验结果分析【探究参考资源】烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验(1)实验1(2)实验2(3)结论RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。【探究预期结果】3、噬菌体侵染实验4、DNA是主要遗传物质总结：因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质参考教学资源：PPT、模型、参考资料等。【课内及时评价】完成课本P47概念检测探究二：DNA的结构的多样性及稳定性通过阅读DNA双螺旋结构模型的构建发展史，及制作DNA双螺旋结构模型，总结归纳【问题情景举例】=1\*GB3①讨论DNA分子的元素组成，化学组成基本单位结构特点=2\*GB3②画出一段DNA结构模式图=3\*GB3③叙述DNA结构的多样性和稳定性的体现=4\*GB3④推导DNA双螺旋结构的相关计算公式【探究预期结果】1、DNA的结构：多样性稳定型多样性稳定型2、碱基互补配对原则的有关计算：A=TC=G规律一：（A+G）/（T+C）=（A1+T1）/（A2+T2）=（G1+C1）/（G2+C2）=1规律二：（A1+G1）/（T1+C1）=a，则（A2+G2）/（T2+C2）=1/a规律三：（A1+G1）/a=（A2+G2）/b=（A+G）/a+b参考教学资源：PPT、模型、参考资料等。【探究结果总结】1.DNA结构的多样性和特异性2.碱基互补配对原则的有关计算【课内及时评价】完成课本P52概念检测探究三：DNA的半保留复制及相关总结【问题情景举例】利用拓读资源的三个实验，所给出的三种可能性探究DNA如何复制才能保证遗传信息可以精确稳定的遗传给后代？用绘图的方法以小组为单位表示DNA的复制方式【探究参考资源】资料一：最早提出的DNA复制模型有三种1、全保留复制：新复制出的DNA分子两条链均是新链2、半保留复制：新复制出的DNA分子一半是新链，一半是旧链；3、分散复制：母链被切割成很多片段，各自形成新链后再随机结合成完整的DNA分子科学家在研究DNA复制时，提出了三种模型：全保留复制、半保留复制和弥散复制（如图所示），并用大肠杆菌作为实验材料，利用同位素示踪技术及密度梯度离心进行了复制方式的探索实验．

（1）DNA复制时需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶．

（2）将15N标记的大肠杆菌在含14N的培养液中连续培养两代（Ⅰ和Ⅱ），先后提取每代的DNA并离心．子Ⅰ代DNA离心后出现1条密度带，说明DNA的复制方式可能是半保留复制、弥散复制，子Ⅱ代DNA离心后得到2条密度带，可进一步说明DNA的复制方式是半保留复制．

（3）若复制方式为半保留复制，将上述大肠杆菌在相同条件下培养至n代，子n代DNA离心得到2条密度带，与子Ⅱ代的离心结果相比，密度带的位置不改变

（4）若将子代DNA双链分开后再离心，其结果不能说明DNA的复制方式，理由是若将DNA双链分开，全保留复制和半保留复制的结果完全相同．这些观点各有不同，只能用实验来证明哪个观点是正确的，如果要你来设计实验，你认为最基本的思路是什么？资料二：【探究预期结果】：1.结论：DNA半保留复制才能保证遗传信息可以精确稳定的遗传给后代2.相关计算：DNA的半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：

（1）DNA分子数：①子代DNA分子数为2n个，②含有亲代DNA链的子代DNA分子数为2个．③不含亲代链的子代DNA分子数为（2n-2）个．

（2）脱氧核苷酸链数：

①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数目为2n+1条

②亲代脱氧核苷酸链为2条

③新合成脱氧核苷酸链为（2n+1-2）条

（3）如一个DNA分子中含有A为m个，复制n次后，需要游离的A为（2n-1）m个．【课内及时评价】：完成课本P56概念检测探究四、说明基因和DNA之间的关系，总结生物多样性的根本原因【问题情景举例】1、利用课本“思考讨论”分析基因与DNA的关系，总结基因的本质2、分析脱氧核苷酸序列与遗传信息多样性，总结生物多样性的根本原因【探究预期结果】基因的本质：具有遗传效应的DNA片段生物多样性的根本原因：脱氧核苷酸的排序参考教学资源：PPT、模型、参考资料等。【探究结果总结】基因的本质：具有遗传效应的DNA片段生物多样性的根本原因：脱氧核苷酸的排序【课内及时评价】完成课本P59概念检测【教学反思】本章内容从分子水平上进一步详尽地阐述了遗传物质的发现历程，通过讲述DNA是遗传物质的实验证据，使学生对DNA作为遗传物质的属性和功能有了更深入的理解和认识，让学生思考如何对问题的探究和解决，培养了分析问题和解决问题的能力，激发理解科学家当年的研究过程和方法的兴趣。高一学生通过必修一DNA和RNA相关知识的学习，已具备一定的认知水平和探究实验设计及分析能力，通过让学生分组合作讨论和探究，使学生明白实验设计的缘由，得出本节最重要的结论“DNA是主要的遗传物质”，明确该结论描述的对象是全体生物。1、情境化设计与问题驱动相结合肺炎双球菌转化实验分为体内转化和体外转化实验。为了锻炼学生的思维能力和合作探究能力，在两个实验中分别设计小组合作探究活动，让学生自行探究完成导学案相应部分并用投影展示，相互纠正发现不足，得到正确答案和结