DNA是主要的遗传物质的教学设计

第1节DNA是主要的遗传物质教学设计安徽省英华中学陈飞一、教材内容分析《DNA是主要的遗传物质》是人教版普通高中新课程必修2《遗传与进化》中第3章第1节的内容。本节首先是以“问题探讨”的形式呈现了曾经在科学界争议了很长的问题：“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质？”目的在于引导学生思考如何对这一问题进行研究，激发学生的探索欲望；接着介绍了20世纪早期人们对于遗传物质的推测，在此基础之上教材详细讲述了DNA是遗传物质的直接证据──“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”,引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论。本节是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习DNA的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。二、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？”导入新课，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。三、教学目标1、知识与技能：(1)总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程；(2)分析DNA是主要的遗传物质的实验设计思路；(3)理解DNA是主要的遗传物质。2、过程与方法：(1)领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力；(2)探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。3、情感态度和价值观：(1)体验科学探索的艰辛过程；(2)认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学与技术的关系。四、教学重点和难点1、重点：(1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；(2)噬菌体侵染细菌的原理和过程。(3)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。2、难点：(1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；(2)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。五、教学设计流程设疑导入→问题引导呈现探究→讨论实验结果→归纳总结→拓展延伸六、课堂实施教学环节教师组织和引导学生活动设计意图复习旧知，创设情景，导入新课设疑提问：1.性状是受什么控制的？基因和染色体的关系是怎样的？2.染色体是由哪两种化合物组成的，作为遗传物质的应该是哪一种物质？3.你认为作为遗传物质可能具有什么特点？学生回顾所学知识，思考回答相关问题，总结遗传物质的特点：能够自我复制，结构比较稳定，具有储存遗传信息的能力。寻找新旧知识的结合点，以“问题”引入新课，培养学生分析和解决问题的能力，激发探究欲望。对遗传物质的早期推测指导学生读教材思考：1.在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？2.为什么会有这种认识？讲述：限于当时的认识水平，认为蛋白质是遗传物质的观点处于主导地位。分析当时认为蛋白质是遗传物质的原因：组成DNA的脱氧核苷酸只有4种而组成蛋白质的氨基酸种类有20种，蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。进一步激发学生对遗传物质认识的研究DNA是遗传物质的的证据I科学家是如何认识DNA是遗传物质的呢，让我们重温科学家对遗传物质的认识过程吧。I、肺炎双球菌的体内转化实验1、讲述并投影两种菌落的比较；菌落荚膜毒性R型菌落粗糙无荚膜无毒S型菌落光滑有荚膜有毒2、投影细菌转化实验的课件引导学生观察实验，讨论分析以下问题：（1）为什么加热杀死的S菌和活的R菌混合可以导致小鼠死亡？导致小鼠死亡的直接原因是什么？（2）促进活的R菌转变为S菌的因素是什么？是否有可能是蛋白质？（3）本实验蕴含了那些科学实验方法，能得出什么结论？认真观察实验的演示过程，思考回答所提问题，得出以下结论：1、加热杀死的S菌能够促使活的R菌转变为活的S菌，即加热杀死的S菌中含有促使这一转化的活性物质──转化因子。2、这一转化因子不可能是蛋白质，因为蛋白质经过高温作用会变性失活。3、蕴含的实验方法有分组对照和对变量进行一定的控制。引导学生重温科学探究历程，亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家严谨的态度和合作精神。体验科学探索的艰辛，学习科学精神，养成科学态度。DNA是遗传物质的的证据Ⅱ设疑过渡：这种转化因子究竟是什么物质呢？S菌的化学成分很多，要找到转化因子，最关键的思路是什么？如果让你来设计实验来进一步探究“转化因子”是什么物质，你将如何设计实验？Ⅱ、肺炎双球菌的体外转化实验讲述并投影：思考：1、该实验的巧妙之处是什么?2、蕴含了哪些实验设计原则？3、能够得出什么结论？学生思考、分析、讨论得出结论：把DNA和蛋白质分开，单独地直接地观察这两种物质的作用。学生思考、讨论，展示学习成果：1、控制变量原则，将多个变量分解为单个变量进行研究。2、对照性原则。3、结论：转化因子是DNA，即DNA是遗传物质。进一步培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。DNA是遗传物质的的证据Ⅲ设疑过渡：艾弗里的实验中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，当时仍然有学者认为是这少量的蛋白质在起作用，不愿接受DNA是转化因子的结论。这种怀疑有道理吗？Ⅲ、噬菌体侵染细菌的实验讲述并投影：1、T2噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、物质（元素）组成、寄生和繁殖方式，演示其侵染细菌的动态变化。2、投影分别用不同放射性元素标记的噬菌体侵染细菌的实验过程。思考：1、为什么选择噬菌体作为实验材料？2、为什么要用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质？如何标记？3、实验结果是怎样的，根据实验结果你能得出什么结论？4、上述实验运用了哪些技术手段？总结：以上实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。观察课件的演示过程，明确在噬菌体侵染细菌的过程中，DNA进入了细菌细胞内，而蛋白质外壳停留在细胞外。分析、讨论相关问题，展示学习成果：1、因为探究的是遗传物质是DNA还是蛋白质，而噬菌体是病毒，只含有DNA和蛋白质，排除了其他物质的干扰。2、因为S仅存在与噬菌体的蛋白质中，P则主要存在于DNA中。3、DNA是在亲子代之间发生连续性的物质，即DNA是遗传物质；蛋白质不是遗传物质。4、采用了放射性标记技术、分离提纯技术、离心技术等让学生认识到一个正确的结论可以通过不同的途径获得。认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学的发展离不开技术的支持。课堂小结设疑：是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？投影并讲述：展示几种常见的RNA病毒，由于这些病毒只由RNA和蛋白质构成，所以这类病毒的遗传物质是RNA而不是DNA．投影总结：核酸是一切生物的遗传物质；具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA,即DNA是主要的遗传物质，总结上述探究活动，得出：DNA是主要的遗传物质。进一步明确某些病毒的遗传物质是RNA，DNA是主要的遗传物质的原因。加深理解、巩固、深化所学知识。拓展延伸1997年美国科学家Prusiner发现了一种新型生物──朊病毒，是一组至今没有查到任何核酸的蛋白质颗粒，它是导致疯牛病和人的克-雅氏病的病原体。你能推测改病毒的遗传物质是什么吗？学生思考讨论：认识到对遗传物质的探究是不断深化和发展的。形成认知冲突，激发学生新的探索欲望。七、教后反思通过对本节3个经典实验的学习，引导学生重温科学家的探究历程，不仅让学生获得了科学知识──理解“DNA是主要的遗传物质”，更重要的是通过这些实验让学生掌握了科学的研究方法，培养了学生的科学探究能力，所以在本节的教学中重点对学生进行了科学方法训练；由于本节实验内容较为抽象，上课时采用了多媒体辅助教学，化静为动，化抽象为具体，较圆满的完成了教学任务。