《3.1 DNA是主要的遺傳物質》教學設計

《3.1DNA是主要的遺傳物質》教學設計一、前端分析教材分析《DNA是主要的遺傳物質》是人教版普通高中新課程生物必修2《遺傳與進化》中第3章第1節(jié)的內容。是在前面學習了有關細胞學基礎（有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用）、闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯(lián)系作用、明確了基因和染色體之間的關系、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質的基礎上來學習的。本節(jié)是從分子層面上認識遺傳物質的本質，為學習DNA的復制，基因的表達和基因突變打下了基礎。教材變點及變化意圖分析新教材更加注重培養(yǎng)學生的科學思維能力和實際的科學探究能力。1.本節(jié)課最大的變化就是艾弗里實驗過程的修改，實驗版教材講述艾弗里從肺炎鏈球菌S型菌中分別提取了DNA、RNA、蛋白質等物質，然后與活的R型菌混合培養(yǎng)，觀察是否發(fā)生轉化。新教材修改為“”他向提取物中分別加入了蛋白酶、酯酶、RNA酶、DNA酶，結果發(fā)現(xiàn)，只有DNA酶能夠阻止轉化實驗，這說明被DNA酶分解的DNA極可能就是有活性的“轉化因子”。（依舊1944年艾弗里發(fā)辮的論文和當時但際上，當時的技術條件無法徹底分離這些物質，變化意圖真實還原艾弗里的真實實驗過程，體現(xiàn)科學的求真思想）2.實驗版教材講述：“赫爾希和蔡斯完成了一個更具說服力的實驗”，新教材刪除了這句話中的“更”字。（還原當時艾弗里研究的真實的背景，避免對這兩個實驗的重要性產生誤解）3.新教材將肺炎雙球菌改為肺炎鏈球菌（依舊生物命名的變化，體現(xiàn)知識的更新）學情分析通過前面的學習，知識層面：學生已經具備了有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用等細胞學基礎知識，了解了生物生殖發(fā)育過程，掌握了染色體、蛋白質與DNA的化學組成等相關知識，熟悉同位素標記技術生物科學研究中的應用，為新知識的學習奠定了認知基礎，思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善。心理層面：高二的學生已經具備了一定的科學探究思想和理性思維能力，能自主閱讀教材并獲得相應的知識。因此本節(jié)課應在使學生把握相關知識的基礎二、學習目標素養(yǎng)目標1.通過對不同生物遺傳物質化學本質的學習與探討，認識生物的多樣性與統(tǒng)一性。（生命觀念）2.通過梳理DNA可能是遺傳物質、DNA是遺傳物質和DNA是主要遺傳物質的層層論證，鍛煉學生歸納概括、推理論證的能力，養(yǎng)成批判性思維。（科學思維）3.通過小組合作討論分析幾個經典實驗的實驗設計思路和基本環(huán)節(jié)，同時利用“減法原理”進一步完善RNA是遺傳物質的實驗，發(fā)展科學探究的精神及能力。（科學探究）4.體會科學發(fā)展過程中嚴密的邏輯推理，認同科學的發(fā)展是一個繼承、發(fā)展與創(chuàng)新的辯證過程。（社會責任））三、教學重難點重點（1）肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程。（2）噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。難點噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程四、教學策略選擇本節(jié)首先是以“問題探討”的形式呈現(xiàn)了曾經在科學界爭議了很長的問題：“DNA和蛋白質究竟誰是遺傳物質？”目的在于引導學生思考如何對這一問題進行研究，激發(fā)學生的探索欲望；接著引導學生重溫科學家的探究歷程，領悟科學的過程和方法，最終得出科學的結論。五、教學準備教學資源準備：科學史資料準備、多媒體課件、安排學生提前進行預習六、教學過程教學環(huán)節(jié)教學過程及學生活動設計意圖情境導課(3分鐘)【導入】教師帶領學生回顧遺傳學從誕生到細胞遺傳學的研究發(fā)展過程，引出問題：DNA和蛋白質到底誰是遺傳物質？并給出你的依據(jù)。對遺傳物質的早期推測回顧歷史，找到研究方向，激發(fā)探究愿望。使學生體驗用事實或材料作為證據(jù)支撐觀點的科學思維方式。展示學標1.能復述科學家對遺傳物質推測的探索過程,明確遺傳物質具備的特點。2.能概述DNA是主要的遺傳物質的探索過程，能說明自變量控制中的"加法原理"和"減法原理"。3.能總結人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，總結實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用。明確學習目標一、對遺傳物質的早期預測指導學生閱讀教材并思考問題。20世紀中葉，人們對遺傳物質的普遍認識是怎樣的？在蛋白質和DNA中，當時人們認為哪一種是遺傳物質？為什么會有這樣的認識？閱讀、分析、回答。因為早期人們認識蛋白質具有多樣性。二、肺炎鏈球菌的轉化實驗（體內）請同學們自主閱讀教材P43，小組合作思考討論完成問題。展示R型細菌和S型細菌的圖片，提問：肺炎鏈球菌體內轉化實驗所用實驗材料有哪些？S型和R型細菌有什么區(qū)別？播放《格里菲思肺炎鏈球菌體內轉化實驗》的視頻，請學生思考一下問題：PPT演示格里菲斯的實驗過程。（1）對比一組和二組、三組和四組的實驗現(xiàn)象，你能得到什么結論？（2）第四組活的S型細菌是如何出現(xiàn)的？（3）本實驗能得出什么結論？如果你是當時的一位科學家，為了弄清楚這種轉化因子到底是哪一種物質，你該如何設計這個實驗？引入下一個實驗——肺炎鏈球菌體外轉化實驗觀察分析R型細菌和S型細菌的不同。完成表格內容。學生通過對實驗過程的分析，層層深入，回答問題。已經加熱殺死的S型細菌體內含有某種能使R型轉化為S型細菌的物質。[結論]：加熱殺死的S型細菌含有某種能使R型轉化為S型細菌的物質——轉化因子。三、肺炎鏈球菌的轉化實驗（體外）播放艾弗里證明DNA是轉化因子的實驗視頻，學生觀看完成之后，PPT展示肺炎鏈球菌體外轉化實驗的過程。閱讀教材P44頁第2段，觀察艾弗里的實驗過程，思考以下問題。（1）第五組的實驗結果和第一組實驗結果比較說明了什么？（2）在艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉化實驗中他用到了什么科學方法？引入加法原理和減法原理加法原理：含義：與常態(tài)比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”。舉例：在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”的實驗中，與對照組相比，實驗組分別作加溫、滴加FeC13溶液、滴加肝臟研磨液的處理，就利用了“加法原理”。減法原理：含義：與常態(tài)比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。舉例：在艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗中，每個實驗組特異性地去除了一種物質，從而鑒定出DNA是遺傳物質，就利用了“減法原理”。觀看視頻實驗，了解熟悉實驗過程。根據(jù)實驗過程，回答問題。[結論]：DNA才是使R型細菌轉化為S型細菌的物質。四、噬菌體侵染細菌實驗雖然艾弗里的實驗引起了當時科學家的注意，但是還是有科學家堅持蛋白質是遺傳物質。請思考：有沒有更好的材料、更好的方法能夠將DNA和蛋白質分開，單獨去觀察它們的作用呢？展示T2噬菌體病毒的照片，引導學生觀察并思考：利用T2噬菌體作為實驗材料有什么優(yōu)點？播放噬菌體感染大腸桿菌的實驗視頻，引導學生閱讀教材，并思考：（1）病毒無法在培養(yǎng)基生長繁殖，那么如何才能獲取得到標記的噬菌體？（2）DNA和蛋白質都是肉眼不可見的大分子物質，如何追蹤DNA和蛋白質注入大腸桿菌的情況呢？從而引導學生分析噬菌體侵染細菌的實驗過程和實驗方法——同位素標記法。提問：（1）離心之后上清液放射性很高，說明什么？提問：（1）沉淀物放射性很高，說明什么？上述實驗過程攪拌的目的是什么？再次引導學生回顧實驗流程，嘗試對實驗結果進行分析。實驗分析及結論：35S標記噬菌體32P標記噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結論提問：（1）能否用14Ｃ、3Ｈ、18O等標記噬菌體？能否用35S和32P同時標記噬菌體？（2）用35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)沉淀物中放射性也高，可能的原因是什么造成的？（3）用32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，發(fā)現(xiàn)上清液中放射性也高，可能的原因是什么造成的？請列表比較三個DNA是遺傳物質的三個相關實驗。肺炎鏈球菌體內轉化實驗肺炎鏈球菌體外轉化實驗噬菌體侵染細菌實驗實驗者思路分離方式結論通過以上三個實驗的學習我們知道了DNA是遺傳物質，那么請問是不是所有生物的遺傳物質都是DNA呢？從而引入煙草花葉病毒。觀察圖片，回答問題。T2噬菌體是一種專門寄生在大腸桿菌體內的病毒，它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質構成的，頭部內含有DNA。根據(jù)教材信息，蛋白質中含有S元素，而P元素幾乎存在于DNA中，所以可采用放射性同位素35S、32P來分別標記蛋白質和DNA。閱讀教材，找出問題的答案。上清液放射性很高說明說明T2噬菌體中的蛋白質沒有進入大腸桿菌。沉淀物放射性很高，說明T2噬菌體中的DNA進入了大腸桿菌。攪拌使吸附在細菌上的噬菌體與細菌分離。根據(jù)實驗過程，對結果進行分析，完成表格內容。引導學生進行分析，為何不能用C、H、O、N等元素標記，以及實驗誤差出現(xiàn)的原因?；仡櫲齻€實驗，進行分析對比，完成表格。煙草花葉病毒侵染煙草實驗展示煙草花葉病毒感染煙草花葉的實驗過程。下面請同學們觀察煙草花葉病毒侵染煙草的實驗，思考：觀察煙草花葉病毒侵染煙草的實驗，可以得出什么結論？分析實驗過程，知道一些病毒的遺傳物質是RNA。隨堂訓練1.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗表明（）A.DNA是遺傳物質B.蛋白質不是遺傳物質C.DNA是主要的遺傳物質D.遺傳物質包括DNA和蛋白質2.枯草桿菌具有不同類型，其中一種類型能合成組氨酸。將從這種細菌中提取的某種物質，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌結果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質可能是（）A.多肽B.多糖C.組氨酸D.DNA3．如下圖是科學家所做“噬菌體侵染細菌的實驗”部分實驗過程示意圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)大腸桿菌屬于______（填“病毒”“細菌”或“真菌”），用______標記噬菌體的DNA。(2)被35S標記的噬