人教课标版高中生物必修2第3章《DNA是主要的遗传物质》教学设计

教学设计
教学设计(一)
课标要求
通过学习DNA分子的遗传基本功能，从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性，对于学生理解生命的延续和发展，认识生物界及生物多样性，树立正确的自然观有重要意义。

教师要善于引导学生从生活中搜集相关信息，并发现和提出问题，体验科学家探索生物生殖、遗传奥秘的过程。

具体内容标准：总结人类对遗传物质的探索过程。

教学目标
1．说出“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。

2．探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。

3．认同“DNA是主要的遗传物质”的实验设计思路，养成学生的逻辑思维能力和归纳推理能力。

4．尝试探究遗传变异功能的物质基础，形成辩证唯物主义世界观。

教学重点和难点
教学重点
(1)肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

(2)噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

教学难点
(1)肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

(2)如何理解DNA是主要的遗传物质，RNA也是遗传物质。

(3)通过探究科学发现过程来学习科学研究方法。

设计思路
本节课主要介绍了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”。

教学设计中，采用“重温科学家探索实验，重走科学家探索之路”的方法，探索科学家们的实验设计思路、方法、过程和原理，培养了学生的科学实验方法，训练了学生的科学思维能力。

通过探索科学发现过程来学习科学研究方法是本节课的难点，也是新教材要让学生真正掌握的东西。

教学设计中，按照科学家的探索历程，以一系列提问的形式，引领学生层层深入思考，让学生理解“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”最关键的设计思路就是把DNA和蛋白质区分开，分别观察它们的作用。

从教学程序上，本节课采用“设疑导入―→问题引导呈现探索过程―→讨论实验结果―→归纳总结”的教学程序。

活动设计
“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”是探讨“DNA是遗传物质”的两个经典实验，实验过程蕴涵科学家探索真理、发现真理的过程。

新课标倡导“提高生物科学素养”的课程理念，科学探究能力是公民科学素养的重要组成部分。

本节课教师以体验“DNA是主要的遗传物质”的探索过程为目标和线索，师生共同经历科学家的探究过程，领悟科学研究的过程和方法，学生的逻辑思维能力和推理能力得到了提高。

本堂课的教学，教师采用问题解决式教学，首先由“问题探讨”引入对“DNA和蛋白质究竟哪一种是遗传物质”的讨论，教师创设问题情境，提出具体问题，让学生思考讨论，并引导学生对问题作出假设和猜想。

接着在艾弗里实验和“噬菌体侵染细菌实验”中，教师也是设计了系列问题，通过对问题的讨论，让学生逐步理解实验的过程、思路和方法。

同时，教师也放手让学生自主提问，这有助于培养学生的发散思维能力和质疑能力。

本节的重点是理解两个实验的原理和方法，组织教学的过程中，教师利用多媒体课件将抽象的实验过程分步呈现在学生的眼前，既化解了教材难点，也弥补了传统教学手段——板书、板图花时多的缺点，增强了教学直观性。

本堂课教师还加强了STS教育，通过让学生了解同位素标记法等技术，让学生明白科学成果的取得必须有技术手段作保证。

技术的发展需要以科学原理为基础，科学与技术是相互支持，相互促进的。

教学设计(二)
作者：宋海霞，江苏省泗洪中学教师，本文获江苏省新课程教学创新设计大赛二等奖。

设计思想
以“谁是遗传物质”为线索展开教学与讨论，在学生对物质的辩证分析及前人的实验基础上逐步讨论，不断激发学生的学习兴趣，敲击学生思维的键盘，从而水到渠成地得出结论。

教学内容分析
本节内容为本章第一节，也是研究生物最本质内容的一节，根据当今社会的发展与需求来看，生物的重要性不言而喻，基因的研究更是炙手可热，这就奠定了本节内容的基调，学生学习必定带着浓厚的兴趣，教学研究也应该链接科学前沿，把握时代的命脉，这样才能不断地刺激学生的兴奋点，达到最好的效果。

本节内容在安排上显然注意到了这方面的问题，以设问开篇，以物质比较为引子，巧妙适时地组织安排经典实验，培养学生的科学素质，水到渠成地得出结论。

教学目标
知识目标
1．通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是遗传物质。

2．通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。

3．通过自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力和创新思维能力。

能力目标
以噬菌体侵染细菌的实验说明DNA是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维能力。

情感目标
1．养成实事求是的科学态度，培养不断探求新知识和合作的精神。

2．实验验证DNA与RNA是遗传物质，强调了生命的物质性，有助于辩证唯物主义世界观的树立。

教学重点
1．肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

2．噬菌体侵染细菌的实验原理和过程。

3．学会科学研究的方法。

解决办法：
(1)通过学生分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程，使学生确信S型死细菌细胞中含有某种转化因子。

再通过艾弗里的体外转化实验，即从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等分别加入培养R型细菌的培养基中，引导学生明确只有DNA具有转化作用。

(2)通过学生分析赫尔希的噬菌体侵染细菌实验过程，用同位素标记法，明确只有噬菌
体的DNA注入到细菌体内，而蛋白质外壳留在外面，经分析得出，子代噬菌体DNA和蛋白质，都是在注入到细菌体内的噬菌体DNA指导下完成的，说明DNA是连续的。

教学难点
1．肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

2．学会科学研究的方法。

解决办法：
从科学研究方法入手，对每个实验步骤进行分析，尤其要重视第三步和第四步两个实验。

何谓加热杀“死”？杀“死”后的S型细菌还含有某种转化因子？这里需要从两方面说明，一方面加热的温度一般为60 ℃左右，不能太高；另一方面说明转化因子的结构相当稳定。

另外，在设问“肺炎双球菌的转化实验中，证明DNA是遗传物质的实验设计中最关键的思路是什么？”通过学生回答，教师引导，最后指出关键是“DNA和蛋白质分开，单独、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。

”
教学用具
多媒体课件。

教学方法
教师引导启发与学生观察探索相结合。

教学模式
引导探索式
程序是：设疑导入―→探索(建立假设―→讨论验证)―→归纳总结―→反馈运用
课时安排：1课时。

教学过程
引言：通过前面的学习，我们知道每一种生物通过有性生殖可以产生后代，产生的后代与亲代既有相似的特点，也有不同的特征，说明生物体同时具有遗传和变异的特性。

那么遗传和变异是怎样发生的？生物体内什么物质起着决定性作用？遗传和变异有什么共同的规律呢？从今天开始我们就来研究这些问题。

科学发展到今天，DNA是遗传物质已经众所周知，不容置疑的了。

你有什么证据证明DNA是遗传物质呢？
前人当初的知识积累并没有我们如今丰富，当初大多数人认为蛋白质是生物体的遗传物质，由此展开了对遗传物质身份的探究和考证。

人们确定遗传物质的前提是明确遗传物质应具备的特点：
①能复制，在前后代保持连续性，稳定性；
②有储存巨大数量遗传信息的潜在能力；
③能控制物质性状和代谢过程；
④能引起可遗传的变异。

分析DNA和蛋白质的结构特点：
1．DNA由四种脱氧核苷酸组成，能组成多样的结构，储藏多样的信息，DNA的理化性质比蛋白质稳定。

2．蛋白质由20种氨基酸组成，也能组成多样的结构，储藏多样的信息，但理化性质不稳定。

此两点比较已见优劣，但由于当时人们并不了解DNA的结构，所以需要寻求更有力的证据来证明这一理论。

现在我们就跟寻科学家一起来寻找DNA是遗传物质的证据，同时我们还要理解科学家的设计思路和实验设想，并且学会科学研究的方法。

进行科学研究时首先遇到的是选择合适的实验材料问题，这是科学研究成败的关键。

历史背景：蛋白质，核酸，谁是遗传物质？
问：无论是高等的、复杂的生物，还是低等的、简单的生物，它们共同的物质基础是什么？
(答：是蛋白质和核酸。

)
问：既然都含有蛋白质和核酸，你觉得选择什么样的生物材料做实验合适呢？为什么？
(答：低等的、简单的生物。

因为这样的生物结构简单，含有的遗传物质少，分析起来简便、快捷，容易得出结论，而且繁殖很快。

)
问：你能试着说出几种生物吗？
(像病毒，细菌都可以。

)
(一) 格里菲思细菌转化实验
1928年，英国科学家格里菲思用一种细菌——肺炎双球菌进行了实验。

肺炎双球菌有两种类型：一种是S型细菌，它的菌落光滑，菌体有多糖类的荚膜，是有毒性的球型菌，可以直接引起人患肺炎和小鼠患败血症而死亡；另一种是R型细菌，它实际是肺炎双球菌的突变型，它已丧失了合成具有保护作用的荚膜，因此它无毒性，菌落粗糙。

1．两种菌落的比较
2
(1)活的R型细菌―→感染小鼠―→健康；
(2)活的S型细菌―→感染小鼠―→死亡；
(3)灭活的S型细菌―→感染小鼠―→健康；
(4)活的R型细菌＋灭活的S型细菌―→感染小鼠―→死亡。

问：思考一下，这几组实验，尤其是第四组实验表明什么问题？
(答：无毒性的R型细菌和已死的有毒性的S型细菌混合后，可以转化成有毒性的S型活细菌。

)
很好。

这就是著名的肺炎双球菌转化实验。

这个实验给我们留下了一个问题，究竟是什么使R型细菌转化成S型细菌的呢？
这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。

(二)艾弗里DNA转化实验
1944年艾弗里和他的同事做了另外一个实验，受到了大家的重视。

DNA、蛋白质和多糖等，哪个是“转化因子”即遗传物质？艾弗里和他的同事设法以S 型活细菌中提取的DNA、蛋白质、多糖及无机物，分别与R型细菌混合培养，其结果是，只有加入DNA的培养基中，R型细菌才转化为S型细菌。

这一结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

艾弗里及其同事的设计思路是什么？他们的研究结果说明了什么？
思路：他们认为这种转化因子必定由S型细菌提供，将S型细菌中的物质逐一提取，加以验证，若发生转化，则为转化因子，因此他们借助于化学提纯技术，补充了一组实验，即同时加入DNA酶，排除杂质的干扰。

教师强调：格里菲思肺炎双球菌的转化实验中，第四组实验中加热是使S型细菌的蛋白质变性，其实DNA并没有失去活性，因此使R型菌发生了转化。

(三)噬菌体侵染细菌的实验——DNA是遗传物质
科学家赫尔希和蔡斯在1952年用T2噬菌体进行了侵染细菌的实验。

T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌里的病毒。

它是由蛋白质外壳和存在于头部内的DNA 所构成的，它侵染细菌时产生一大批与亲本性状一样的子代噬菌体。

学生活动：思考与讨论如何以噬菌体为实验材料证明DNA是遗传物质。

将DNA和蛋白质分开去研究。

可以用同位素标记法给DNA和蛋白质做上标记去研究。

问：你是否知道DNA与蛋白质在元素组成上有什么特别明显的不同？
(答：DNA中P的含量多，蛋白质中P含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S。

)
所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。

如果实验用同位素标记法进行，预期的效果怎么样？
(答：用带有35S标记的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。

用带有32P标记的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。

)
很好，下面我们就看一下实验现象。

(动画显示噬菌体侵染细菌过程)
实验现象正如我们预期的效果。

问：你由此可以得出什么结论？
(答：DNA是遗传物质。

)
此处借助了另外一种化学技术，即同位素标记法，进一步证明了DNA是遗传物质。

问：综合上述三个实验，你认为生物的遗传物质是什么？
(答：DNA。

)
(四)烟草花叶病毒侵染烟草的实验——RNA也是遗传物质
多媒体展示烟草花叶病毒。

(这是烟草花叶病毒，它只有蛋白质外壳和内部RNA，并不含有DNA，但烟草感染了它以后，叶子上会出现病斑。

)
围绕着这三个实验留下的问题，大家课后讨论一下，你用什么样的方法去证明烟草花叶病毒中到底是RNA还是蛋白质是遗传物质。

(假设RNA是遗传物质，将RNA与蛋白质分开标记，分别感染烟草；预期效果是RNA可引起烟草叶出现病斑，而蛋白质不能。

) 总结：含有DNA的生物遗传物质是DNA；不含DNA，只含RNA的生物RNA是遗传物质。

生物体内的主要遗传物质是什么？
(答：DNA是主要遗传物质。

)
通过今天的学习，我们不仅用实验的方法找出了DNA是遗传物质的证据，同时还明确了进行科学研究中的几个重要环节。

像实验材料的选择，实验设计的步骤。

思考一下这三个验证性实验在方法上有什么相同的特点？
(答：都是DNA与其他物质分开，分别去研究它们的作用，尤其是DNA的作用。

) 这就是研究什么是遗传物质的基本思路。

今天我们证实了DNA是主要遗传物质，那么DNA是怎样的物质？在遗传过程中怎样起决定性的作用？这些问题将留给我们以后去研究。

板书设计。