2026年秋北师大版高中生物必修第一册第三章第6节《遗传的物质基础》教案

2026年秋北师大版高中生物必修第一册第三章第6节《遗传的物质基础》教案一、教材分析（一）内容定位1.本节是北师大版高中生物必修第一册第三章的最后一节，承接前面对细胞核、染色体结构与功能的学习内容，开启后续遗传信息传递、遗传规律等内容的学习，是整个遗传学模块的奠基性内容，符合2026新课标“细胞的生命活动”大单元主题下，对“遗传信息在细胞中储存传递”的内容要求，聚焦“DNA是主要的遗传物质，携带并传递遗传信息”这一核心大概念的建构。2.本节课的内容是生命观念中“遗传信息观”形成的起点，对学生后续理解整个遗传学知识体系起到关键支撑作用。（二）内容特点1.本节内容以科学探究史为主线，从问题出发，依次呈现格里菲斯肺炎双球菌体内转化实验、艾弗里体外转化实验、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌实验三个经典探究实验，最终推导得出“DNA是主要的遗传物质”的结论，完全遵循科学探究的逻辑，符合学生从发现问题到解决问题的认知规律。2.内容抽象性较强，涉及分子层面的实验探究，需要转化为直观、通俗的呈现方式才能帮助学生理解。二、学情分析（一）知识基础1.学生在前期学习中已经认识了染色体的组成，知道染色体位于细胞核中，与遗传密切相关；日常生活中通过新闻、科普内容多次接触“DNA”这个名词，对“孩子长得像父母”“种瓜得瓜”的遗传现象有充足的感性认知，具备学习本节课的经验基础。2.学生已经掌握了“提出问题-作出假设-验证假设”的基本科学探究步骤，能够根据实验现象简单推导结论，但对于经典生物学实验的设计逻辑理解不深，对抽象的分子层面实验缺少直观认知。（二）认知特点1.高中学生抽象思维正逐步发展，但依然偏好直观、生活化的案例，将复杂的科学实验转化为通俗、可操作的活动，既符合高中学生从感性到理性的认知规律，也能贴合低龄认知习惯，保证知识通俗易懂。三、教学目标（一）知识与技能1.能够准确描述三个经典实验的过程，说出每个实验的设计思路和实验结论。（1）能够准确表述“DNA是主要的遗传物质”的概念内涵，区分“主要遗传物质”和“全部遗传物质”的区别。（2）能够举例说明不同生物的遗传物质类型，说出原核生物、真核生物、病毒的遗传物质分别是什么。2.能够提升分析实验现象、推导实验结论的能力，学会将复杂问题拆分简化的思维方法。（二）过程与方法1.通过沿着科学家的探究历程分析问题，体验完整的科学探究一般过程，感悟科学研究的逻辑。2.通过小组合作模拟实验过程，提高合作交流、动手展示和表达的能力。（三）情感态度价值观1.感悟科学家在探究遗传物质过程中敢于质疑、严谨求实、不断探索的科学精神。（1）认同科学结论是不断发展深化的，不是一成不变的，科学进步就是在不断质疑和验证中推进的。（2）体会生物学知识和日常生活的联系，激发探究生命奥秘的兴趣。四、教学重点（一）1.肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的设计思路与实验结论。2.“DNA是主要的遗传物质”核心概念的建构。五、教学难点（一）1.理解经典实验中“将DNA与蛋白质分开，单独观察二者作用”的核心设计逻辑。2.理解“DNA是主要的遗传物质”中“主要”一词的含义。六、课前准备（一）教师准备1.制作贴合认知的多媒体课件，将抽象的分子实验过程转化为卡通化示意图，方便学生直观理解。（1）准备小组活动用具：一套彩色卡片，分别印有S型细菌的DNA、蛋白质、多糖，R型细菌、小鼠、噬菌体蛋白质外壳、噬菌体DNA、大肠杆菌，每个学习小组一套。（2）提前打印好经典科学史的分段阅读资料，方便学生小组讨论查阅。（二）学生准备1.提前预习本节课本内容，圈出自己不理解的问题。2.提前按4人一组划分好学习小组，推选小组发言人。七、课时安排（一）1.本节课安排1课时，共45分钟。八、教学过程（一）导入1.展示多张不同的亲子合照，提问：大家来找一找，照片里的小朋友和爸爸妈妈，哪里长得像呢？（1）学生自由发言，有的说眼睛像爸爸，有的说鼻子像妈妈，有的说脸型和妈妈一模一样，教师接着提问：我们常说“种瓜得瓜，种豆得豆”，这种亲子之间性状相似的现象就是遗传，那到底是什么东西把爸爸妈妈的性状传给小朋友呢？今天我们就一起来探究，遗传的物质基础到底是什么。（二）新授1.早期的认知冲突（1）20世纪初，科学家通过显微镜观察细胞分裂，发现遗传信息就在染色体上，染色体由两种物质组成：蛋白质和DNA。当时大多数科学家认为，蛋白质结构多种多样，只有它能携带复杂的遗传信息，而DNA结构太简单，不可能是遗传物质。这个观点对不对呢？科学家用严谨的实验一步步验证了这个猜想。2.格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验（1）先介绍两种细菌：一种叫S型肺炎双球菌，外面有厚厚的荚膜，有毒性，注射到小鼠体内会让小鼠病死；另一种叫R型肺炎双球菌，没有荚膜，没有毒性，注射到小鼠体内小鼠不会生病。（2）一步步呈现实验过程：第一步，把活的S型菌注射给小鼠，小鼠死亡；第二步，把活的R型菌注射给小鼠，小鼠健康存活；第三步，把加热杀死的S型菌注射给小鼠，小鼠依然健康存活，说明加热后S型菌已经失去毒性；第四步，把加热杀死的S型菌和活的R型菌混合在一起，注射给小鼠，小鼠竟然死亡了，而且从死亡的小鼠体内还分离出了活的S型菌。（3）引导学生推理：加热杀死的S型菌已经没有活性了，为什么混了活的R型菌后，小鼠会死，还长出了活的S型菌？说明加热杀死的S型菌里，有一种特殊的物质，能让没有毒的R型菌变成有毒的S型菌，而且这个变化能遗传给后代，格里菲斯把这种物质叫做“转化因子”，认为就是这个转化因子携带了遗传信息。那转化因子到底是DNA还是蛋白质呢？这个问题，格里菲斯没有解开，后来科学家艾弗里接着做了实验。3.艾弗里的体外转化实验（1）艾弗里想：既然转化因子在S型菌里，那我把S型菌里的不同物质分开，一个个去试，看看哪个能让R型菌转化不就行了吗？于是他把S型菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖分别提取出来，分别加到培养R型菌的培养基里，看哪个培养基里能长出S型菌。（2）结果发现：只有加了S型菌DNA的培养基里，R型菌才转化成了S型菌，加蛋白质、加多糖的培养基里都只有R型菌；如果用DNA酶把S型菌的DNA分解掉，再加到培养基里，R型菌也不会转化。（3）提问学生：这个结果说明什么？引导学生得出结论：转化因子就是DNA，所以DNA才是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。不过当时艾弗里提取的DNA，里面还混了一点点蛋白质，所以还有科学家不相信这个结论，直到赫尔希和蔡斯做了一个更精准的实验。4.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验（1）介绍噬菌体：噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌里的病毒，结构特别简单，整个病毒就只有两部分：外面是蛋白质外壳，里面包着DNA，没有其他物质，刚好适合用来做实验。（2）通俗介绍同位素标记法：我们给蛋白质和DNA贴不同的“标签”，蛋白质里面有硫元素，几乎没有磷元素，DNA里面有磷元素，几乎没有硫元素，所以我们用放射性的硫标记蛋白质，用放射性的磷标记DNA，这样我们就能通过检测放射性，知道蛋白质和DNA去哪里了。（3）讲实验过程：让带标签的噬菌体去侵染大肠杆菌，侵染之后搅拌、离心，把大肠杆菌和噬菌体外壳分开，重的大肠杆菌会沉到试管底部叫沉淀物，轻的噬菌体外壳会浮在试管上面叫上清液，然后我们检测两个部分的放射性。（4）结果：标记蛋白质的那组，放射性都在上清液，说明蛋白质外壳根本没有进到大肠杆菌里面；标记DNA的那组，放射性都在沉淀物里，说明DNA进到了大肠杆菌里面，而且最后大肠杆菌裂解释放出来的新子代噬菌体也带放射性，说明DNA进去之后，指导合成了新的噬菌体，把遗传信息传了下去。这个实验结果很清晰，大家终于都相信：DNA才是遗传物质。5.得出最终结论（1）后来科学家又发现，有些病毒比如烟草花叶病毒，没有DNA，只有RNA，它的遗传物质就是RNA。所以总结下来：所有有细胞结构的生物，不管是细菌还是植物动物，遗传物质都是DNA；病毒的遗传物质有的是DNA，有的是RNA，所以我们说，DNA是主要的遗传物质。（三）小组合作1.模拟实验排序活动（1）每个小组拿出准备好的彩色卡片，按照实验顺序，分别摆出格里菲斯实验、艾弗里实验、噬菌体侵染实验的过程，每摆一步，就说一说这一步能得出什么结论。（2）教师巡视各个小组，对摆错顺序、推导错结论的小组进行点拨引导。2.小组讨论（1）讨论两个问题：第一个，艾弗里和赫尔希他们证明DNA是遗传物质的核心设计思路是什么？第二个，为什么说DNA是主要的遗传物质，能不能说所有生物的遗传物质都是DNA？（2）讨论5分钟后，每个小组派发言人分享讨论结果，教师点评总结，明确核心思路就是“把DNA和蛋白质分开，单独观察它们各自的作用”，明确只有少数病毒的遗传物质是RNA，所以不能说所有生物的遗传物质都是DNA。（四）课堂练习1.基础巩固题（1）绝大多数生物的遗传物质是：A蛋白质BDNACRNAD糖类，学生举手回答，巩固核心概念。（2）肺炎双球菌转化实验中，能使R型细菌转化为S型细菌的物质是：AS型的蛋白质BS型的DNACS型的多糖DS型的RNA，学生抢答，核对答案。2.能力提升题（1）为什么噬菌体侵染细菌实验中，标记DNA的放射性出现在沉淀物中？请用自己的话说一说，学生站起来回答，教师补充。（2）请举例说明“遗传物质都是DNA”这句话错在哪里，学生举例，教师总结。（五）小结1.今天我们跟着科学家的脚步，一步步探究了遗传物质的本质，从格里菲斯发现转化因子，到艾弗里证明转化因子是DNA，再到赫尔希和蔡斯用更精准的实验确认，最后我们得出结论：DNA是主要的遗传物质。我们也能发现，科学不是一成不变的，人类对自然的认识，就是在一代代科学家的探索中不断深入、不断完善的，只有严谨的实验才能得出可信的结论。（六）作业布置1.书面作业：完成课本课后练习题1-5题，用自己的话把两个经典实验的过程写在作业本上。2.实践作业：回家给爸爸妈妈讲一讲，为什么你长得像爸爸妈妈，遗传物质到底是什么，找一找生活中哪些地方用到了DNA的知识，比如亲子鉴定、DNA指纹破案，下节课我们一起来分享。九、板书设计（一）1.探究历程（1）格里菲斯体内转化实验：S型细菌中存在转化因子（2）艾弗里体外转化实验：转化因子是DNA，DNA是遗传物质（3）噬菌体侵染细菌实验：DNA是遗传物质2.最终结论（1）DNA是主要的遗传物质（2）少数病毒的遗传物质是RNA十、教学反思（一）成功之处1.整节课以生活化的问题导入，把抽象的分子层面经典实验转化为通俗的讲解和可操作的卡片模拟活动，符合学生认知规律，语言通俗易懂，贴合低龄认知习惯，落实了2026新课标核心素养导向的教学要求，学生课堂参与度高，核心概念建构清晰，大部分学生都能准确掌握本节课的重点内容。2.以科学探究史为主线，让学生完整体验了科学家提出问题、解决问题的过程，很好地培养了学生的科学思维和科学探究能力，也落实了情感态度价值观的目标。（二）不足之处1.部分基础较弱的学生对同位素标记法和离心后上清液、