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1、高高中中生生物物教教学学设设计计方方案案教材版本教学内容人教版生物必修 2第三章第一节DNA 是主要的遗传物质课型新 授 课DNA 是主要的遗传物质是人教版生物必修 2遗传与进化的第三章基因的本质第一节的内容。教材选择了两个经典的实验：“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”，并按照科学家的探索历程，以问题的形式引领学生层层深入地进行思考：从存在某种指导思想转化因子转化因子是 DNADNA 是遗传物质，最关键的是设法把 DNA 与蛋白质分开通过同位素标记法把 DNA 和蛋白质完全分开，单独地、直接地观察它们的作用，得到 DNA 是遗传物质的结论。知识目标了解并掌握肺炎双球菌转化实验过
2、程、结论。噬菌体侵染细菌的实验的过程、结论及采用的方法“同位素标记法”，同位素标记法是目前自然科学研究的主要方法之一。理解并总结 DNA 是主要的遗传物质。技能目标通过模拟科学发现，学习科学研究的方法，培养学生的科学探究能力。教学目标通过图文资料的学习，培养学生的信息处理能力及图文转换的能力。进一步培养分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决实际问题的力。情感目标概述人类对遗传物质的探索历程，历经 24 年。是学生认识科学的发现是不断深化、不断完善的过程。培养学生学习要坚持不懈的努力。通过学生自己设计验证性实验，培养分析问题、解决实际问题的能力，发展科学思维和创新的能力。教学重点肺炎双球菌转
3、化实验的原理和过程。教材内容噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。分析教学难点肺炎双球菌转化实验的原理和过程。高一年级的学生对遗传物质已经具有初步的了解，并且认知结构已经基本形成，思维能力更加成熟：学生已经学习了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学知识，知道蛋白与核酸的化学元素组成。教师可以承上启下，以此导入新课学习。而在这一节知识的教学中，既有个体学生情况水平格里菲思的体内转化实验；又有分子水平艾弗里的体外转化实验；这两个实验比分析较简单，同学们容易理解。但噬菌体侵染细菌的实验比较抽象，学生在学习时会有一定的困难。故在教学中，应该重点启发学生自主探索，通过设置适量的问题情景和增加一些实验，进一步激
4、发学生的学习兴趣，培养分析、归纳、概括的能力。来源于网络课前学生借助导学案对本课所学内容进行了自学，教师批阅了学案上的基础梳理。课堂上教师复习提问引入新课，然后以学生展示自学成果为主线，理解格里菲思的体内转化实验，穿插联教学设计系生活实际的讨论，解决自学产生的疑惑，构建正确观察实验和探究实验的设计思路，并通过思路导学案上的对点讲练的重点解析来引导学生进行矫正反馈。本课设计的基本模式就是：自学质疑实验展示交流合作探究矫正反馈精讲点拨。结合多媒体技术，实验演示、探究式的教学方法。突出学生的主体作用、教师的主导作用、边教法方法设计讲边练为主线的“三主”教学原则，在教学过程中，采用教师讲授与学生自学相
5、结合，教师的启发与学生的分析、讨论、归纳相结合，师生共同探究的教学方法，突出教学重点、突破教学难点。观察比较法：在格里菲思的体内转化实验中，先观察实验过程再作比较。第 1、2 组比较，第 3、4 组比较，第 1、2 组和第 3、4 组比较。学法方法探究学习法：对于艾弗里的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验采用科学探究的学习方指导法。探究出“转化因子”和遗传物质是什么。归纳教学法：归纳出 DNA 是主要的遗传物质。课时安排媒体设计1 课时用 PPT 演示格里菲思的体内转化实验，用 Flash 动画演示噬菌体侵染细菌的实验过程。教学过程设计的流程图：教学过程教学过程教教学学环环节节复习提问引入新课
6、教教学学活活动动教教 师师 活活 动动染色体由_和_组设设计计意意图图以熟悉的知识内容自然过渡到新课学学 生生 活活 动动染色体由 DNA 和蛋白质组成，DNA 是遗成。（通过减数分裂和受精作用的学习，传物质。我们知道染色体在生物传种接代过程中的重要性，那么染色体中的蛋白质和DNA 哪一种才是遗传物质呢？）一切生物的遗传物质是、其基本组成单位是、由几部分构成（引入新课DNA 是主要的遗传物质）一切生物的遗传物质是核 酸、其基本组成单位是 核苷酸、由 3 部分构成，并在黑板上画出了图。来源于网络组织教学回顾历史20 世纪 20 年代人们为什么会认为蛋白质是遗传物质？到 20 世纪 30 年代？学
7、生们思考、讨论并回答问题：让学生阅读教材学生大声阅读教材让学生了解教材从历史背景了解人们的推测。实验材料PPT 演示 R 型细菌和 S 型细菌的菌体和菌落图，让学生观察图认识 R 型菌体和S 型菌体。总结菌落的特征。学生很容易总结出两种细菌的菌落特征的比较R 型S 型加深学生对两种细菌的菌落粗糙光滑荚膜无荚膜有荚膜毒性无毒有毒了解肺炎双球菌的转化实体内转化实验学生边看书边讨论、边看图解后，在老师的指导下总结出：采用“设疑导入问题驱动探究讨论归纳总结反馈运用”的教学程序验通过确凿的实验证据首先向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的是美国科学家艾弗里，而艾弗里的实验是在英国科学家格里菲思的肺炎双球菌转
8、化实验的基础上进行的。肺炎双球菌的转化实验分那几个步骤？各看到那些现象？第一组实验和第二组实验对比说明了什么？第二、三组说明什么？第三组和第四组实验对比说明了什么？实验先进行第一、二组的目的是什么？可否直接进行第四组？该实验能否证明 DNA 是遗传物质？该实验的结论是什么？观察分析图来源于网络肺炎双球菌的转化实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的 R 型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的 S 型活细菌，小鼠患败血症死亡；注射加热杀死了的 S 型细菌，小鼠正常；注射“R 型活细菌+杀死的S 型细菌”，小鼠患败血症死亡。第四组的实验结果表明，被加热杀死的 S 型细菌中，存在着使 R型活细菌转变成 S型细
9、菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。第一、二组说明了R型细菌不具有致死性，S 型细菌具有致死性；第二、三组说明了死亡的S型细菌不具有致死性；第三、四组说明了 R 型活细菌与S型死细菌混合培养后产生了 S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。第一、二组起对照作用，证明 R 型细菌和 S 型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接进行第四组。该实验不能证明 DNA 是遗传物质。其结论是 S 型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为 S 型活细菌。体外转化实验S 型菌内有这么多物质都混合在一起，怎么能知道“转化因子”是什么物质呢？如果让你做实
10、验证明，你会怎么做？最关键的设计思路是将 DNA 与多糖、脂质、蛋白质、RNA 分开，分别与 R 型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在 80100的温度范围内，蛋白质将会失活，DNA 双链将会解开；当温度降至 55左右时，DNA 双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。此实验的主要设计思路是什么？将 S 型细菌内的 DNA 与多糖、脂质、蛋白质、RNA 分开，单独地、直接地观察各种物质的作用。使学生弄懂肺炎双球菌转化实验的原理和过程肺炎双球菌的转化实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的R 型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的S 型活细菌，小鼠患败
11、血症死亡；注射加热杀死了的 S 型细菌，小鼠正常；注射“R 型活细菌+杀死的 S 型细菌”，小鼠患败血症死亡。第四组的实验结果表明，被加热杀死的 S 型细菌中，存在着使 R 型活细菌转变成 S 型细菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。该实验不能证明 DNA 是遗传物质。其结论是 S 型细菌中有一种转化因子能使 R 型活细菌转化为 S 型活细菌。比较第一、二、三组的实验结果，可知哪种物质是“转化因子”？DNA。在实验中设置 DNA 酶处理 DNA 的目的是什么？（解释：DNA 酶来源于网络进一步说明DNA 是转化因子。DNA 才是使可以水解 DNA）本实验可
12、得出什么结论？艾弗里通过将物质分开，单独地、直接地观察其作用，得出了“DNA是转化因子”这一结论。但仍然有人对此表示怀疑。他们为什么怀疑？（提示：从 P44 第三段找答案）DNA 纯度最高时还有 0.02%的蛋白质。即 DNA 与蛋白质没有完全分开。噬菌体侵染细菌的实验二、噬菌体侵染细菌的实验过程图：吸附注入复制子代噬菌体的 DNA 和合成子代噬菌体的蛋白质组装释放R 型细菌产生稳定遗传变化的物质一、噬菌体的结构：噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，它的头部和尾部都具蛋白质的外壳，头内部含有DNA。没有细胞结构，学生讨论艾弗里实验的不足之处结构：没有细胞结构，只含有 DNA 和蛋白质生活方式
13、：高度寄生作为生物的理由：复制繁殖学生积极回答问题观察实验过程一目了然进一步确认DNA 是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质用 Flash 动画演示噬菌体侵染细菌的实验过程用同位素标记法。3532用 S、P来源于网络标记是因为DNA 中 P 的含量多，蛋白质中 P 的含量少；蛋白质中有 S 而 DNA中没有S。而DNA和蛋白质中均含有 C 和 O两种元素。35用带 S 的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。35用带 P 的 T2噬菌体侵染35321、标记细菌：分别用含 S、P 的培养基培养细菌，细菌的DNA 和蛋细菌，产生的新的噬菌体3532353235白质就分别被 S、P 标记，这样就得
14、到了分别被 S、P 标记的细菌。带标记。用 P标记蛋白质2、标记噬菌体：用未标记的噬菌体分别去侵染被标记的细菌。的噬菌体侵吸附注入复制子代噬菌体的 DNA 和合成子代噬菌体染后，细菌体内无放射性，的蛋白质组装释放即表明噬菌3、用标记的噬菌体分别侵染未标记的细菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P 标记 DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的 DNA进入了细菌体内。由实验过程分析可知：噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。DNA 是自我复制形成的，蛋白质1952 年，赫尔希和蔡斯用同位素标记法做了噬菌体侵染细菌的实验。是在DNA指导来源于网络两个经典实验都证明了
15、DNA 是遗传物质，从而认同了科学结论的获得最基本的方法是实证的方法。下合成的。指导思想35321418用 S、P 标记物质的理论基础是什么？能否用 C 和 O是将DNA与蛋白质分开，分进行标记？别去感染细如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？表明了什菌，直接、单独地观察它么？们的作用。噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成证明了 DNA能自我复制，的？子代噬菌体的蛋白质和DNA 分别是怎样形成的？具有连续性；此实验的指导思想是什么？能指导蛋白此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性？实验的结论是质的合成。结论：DNA 是遗什么？教师引导学生共同得出结论：传物质。结果分析：上述实验结果
16、表明，噬菌体的蛋白质外壳并未进入细该实验用了什么方法？在什么探究中还用过此方法？菌内部，而是留在细菌的外部，噬菌体的 DNA 却进入了细菌体内。可见噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA 的作用下完成的。结论：子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的 DNA 的遗传而来的，亲代与子代之间保持有连续性的物质是 DNA 而不是蛋白质，因此，DNA才是噬菌体真正的遗传物质。DNA 是主要的遗传物质绝大多数生物的遗传物质是 DNA。课 堂小 结某些病毒的遗传物质是RNA如烟草花叶病毒，不含有 DNA，只含有蛋白质和 RNA。对这些病素来说，RNA 就起着遗传物质的作用。所以 DNA 是主要的遗传物质通过
17、肺炎双球菌的转化实验和噬菌体浸染细菌的实验，充分说明了 DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。虽然少数病毒的遗传物质是 RNA，但绝大多数生物的遗传物质是 DNA，所以 DNA 是主要的遗传物质。学生回顾本节内容巩固练习和作业完成对点讲练和课后练习教 学反 思本节教学设计依据新课程标准，挖掘了教材中的内涵和外延，充分体现了以学生为主体的教学理念。让学生亲自动手实验、感受、理解知识的发生和发展的过程，掌握科学探究的基本方法。如格里菲斯的肺炎双球菌转化实验、艾弗里证明 DNA 是遗传物质的实验、噬菌体侵染细菌的实验。既包含了科学家持之以恒的宝贵品质，又反映了科学家在研究过程中的创造性思维过程（将
18、 DNA 与蛋白质分开研究）。在潜移默化中，培养了学生的探究精神和创造性思维品质。但是还存在许多不足之处，来源于网络如学生对知识的理解只限于表面、对于比较轴向的内容理解不到位、有的内容直接记结论，不去研究、探讨。在以后的教学中要正确的引导，使学生们能更好的掌握知识。学生评价通过本节课的教学使学生的语言组织能力有所增强学生观察问题的能力和分析问题的能力还存在局限性学生处理信息和归纳总结能力有所进步，但还有待提高学生小组内的合作精神以及班级内的合作及交流都有明显的提高，也增加了也增加了同学之间的感情。板书设计第一节第一节DNADNA 是主要的遗传物质是主要的遗传物质一、DNA 是遗传物质的证据体内转化：1肺炎双球菌的转化实验体外转化“DNA 是转化因子”2噬菌体侵染细菌实验同位素标记技术“DNA 是遗传物质”二、DNA 是主要的遗传物质来源于网络