《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》公開課教案

8/8《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》第2課時(shí)探究型教學(xué)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)理念根據(jù)新課程理念，高中生物學(xué)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“自主探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法”為設(shè)計(jì)理念，切實(shí)落實(shí)主體性教學(xué)，提高學(xué)生的探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法。二、教材分析1.地位和作用“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)是新課標(biāo)教材人教版必修2第3章第1節(jié)的內(nèi)容，是在前面學(xué)習(xí)了有關(guān)細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)(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、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的。在相當(dāng)長的時(shí)間里，人們一直把蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì)，那么，遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)呢？教材在此埋下伏筆，然后通過兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)，最后列舉少數(shù)生物只有RNA而沒有DNA的事實(shí)，得出“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一結(jié)論。本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)體系上體現(xiàn)了人們對科學(xué)理論的認(rèn)識過程和方法，是進(jìn)行探究式教學(xué)的極佳素材。在教學(xué)中，通過發(fā)揮學(xué)生的主體作用，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，妙用科學(xué)史實(shí)例，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個(gè)科學(xué)的探究過程，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，從而滲透科學(xué)方法教育。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)（1）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。（2）侵染實(shí)驗(yàn)的結(jié)果預(yù)測和分析。教學(xué)難點(diǎn)（1）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。（2）如何理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。三、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)（1）了解選材原因。（2）知道“同位素標(biāo)記法”是研究噬菌體侵染細(xì)菌所采用的方法，也是目前自然科學(xué)研究的主要方法。（3）明確實(shí)驗(yàn)思路。（4）能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋。（5）分析證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)思路。2．能力目標(biāo)（1）分析證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，提高邏輯思維的能力。（2）能對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分析。（3）對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。（4）用“同位素標(biāo)記法”來研究噬菌體浸染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，說明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，訓(xùn)練學(xué)生由特殊到一般的歸納思維的能力。3．情感目標(biāo)學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度以及對真理不懈追求的科學(xué)精神，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生辯證唯物主義世界觀的樹立。四、教學(xué)模式根據(jù)主體性教學(xué)目標(biāo)，以“自主性、探究性、合作性”為學(xué)生學(xué)習(xí)的三個(gè)基本維度，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，以側(cè)重科學(xué)方法教育為歸宿，本節(jié)課采用“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學(xué)方法，并配以多媒體輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，進(jìn)行分析、討論、歸納和總結(jié)?！耙龑?dǎo)探究”教學(xué)模式流程：設(shè)疑導(dǎo)入→引導(dǎo)探索→歸納總結(jié)→拓展升華五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)課前準(zhǔn)備：多媒體課件制作，菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)流程示意圖的模型教具制備，學(xué)案等。1.設(shè)疑導(dǎo)入提問艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么，為什么會(huì)遭到質(zhì)疑？學(xué)生思考回答（DNA不純）鞏固上節(jié)知識，導(dǎo)入本課。2.引導(dǎo)探究，確定探究課題。大家想想，艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果遭到質(zhì)疑，那么“DNA和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)”仍然是我們要探究的問題。好，發(fā)動(dòng)你的腦力小馬達(dá)，一起來進(jìn)行我們的探究之旅。3.實(shí)驗(yàn)材料選擇教師利用實(shí)物（班級養(yǎng)的花草和實(shí)驗(yàn)室剛培養(yǎng)好的大腸桿菌培養(yǎng)液）和多媒體展示的方式引導(dǎo)學(xué)生思考，并提出問題：（1）選擇什么材料呢，簡單的好，復(fù)雜的好？我從咱們班養(yǎng)的這株植株上取些細(xì)胞你用不用它作實(shí)驗(yàn)材料？那剛培養(yǎng)好的大腸桿菌呢？（2）有沒有比細(xì)菌更簡單的實(shí)驗(yàn)材料？（引導(dǎo)學(xué)生回答，病毒）PPT展示T2噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖，引導(dǎo)學(xué)生回答T2噬菌體的組成成分只有蛋白質(zhì)和DNA，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生回答選擇噬菌體的第一個(gè)原因：結(jié)構(gòu)和組成成分比較簡單，只有蛋白質(zhì)和DNA。（3）除此之外，我們選擇噬菌體還有其他原因，下面我們通過閱讀導(dǎo)學(xué)案的上資料回答問題，總結(jié)選擇噬菌體的其他原因。（通過材料分析，清楚噬菌體侵染大腸桿菌的具體過程）思考：（1）噬菌體不依靠宿主可以增殖嗎？為什么？思考：（2）圖中噬菌體注入大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)可能是什么呢？思考：（3）T2噬菌體侵染過程中，注入大腸桿菌的物質(zhì)能否看作遺傳物質(zhì)？為什么？教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)選擇噬菌體的第二原因：噬菌體侵染大腸桿菌的過程中，蛋白質(zhì)和DNA可能會(huì)分開。動(dòng)態(tài)生成，引導(dǎo)學(xué)生得出本節(jié)探究實(shí)驗(yàn)的主題—噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)。（板書副標(biāo)題—噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)）4.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法選擇材料有了，也確定了要做噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)了，選擇什么實(shí)驗(yàn)方法呢？思考標(biāo)記和追蹤物質(zhì)轉(zhuǎn)移途徑的常用方法？教師引導(dǎo)學(xué)生共同得出方法：同位素標(biāo)記法。（有的學(xué)生提到熒光標(biāo)記法，要給學(xué)生排除這種方法）5.實(shí)驗(yàn)思路（1）接下來大家想怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)?？請大家分小組討論得出簡單實(shí)驗(yàn)思路并完成導(dǎo)學(xué)案第二部分排序題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中可以選用PPT上所給的儀器。（簡單介紹離心機(jī)并向大家展示mini離心機(jī)實(shí)物）學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，完成導(dǎo)學(xué)案排序題。根據(jù)組內(nèi)討論，請將下列實(shí)驗(yàn)步驟排序。___A_CDB________A標(biāo)記噬菌體B檢測放射性分布C被標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌D將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離找小組代表描述簡單思路和主要步驟。找代表描述，其他組成員補(bǔ)充得出實(shí)驗(yàn)基本步驟：找代表描述，其他組成員補(bǔ)充得出實(shí)驗(yàn)基本步驟：實(shí)驗(yàn)探究——實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)流程標(biāo)記噬菌體被標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌觀察放射性的分布將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)（2）整體思路我們有了，但是步驟中有些細(xì)節(jié)問題我還想問問各組是怎么考慮的。第一，標(biāo)記噬菌體分別標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)，還是同時(shí)標(biāo)記？根據(jù)學(xué)生回答可以降低難度，給出兩個(gè)方案，讓學(xué)生選擇并說明原因。方案一：設(shè)一組實(shí)驗(yàn)，同時(shí)標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)方案二：設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)，分別標(biāo)記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)如何標(biāo)記噬菌體？同樣根據(jù)學(xué)生回答可以降低難度，給出兩個(gè)方案，讓學(xué)生選擇并說明原因。方案一：分別用含32P和35S的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體。方案二：先用分別含32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再讓噬菌體侵染上述大腸桿菌。第二，噬菌體侵染大腸桿菌標(biāo)記噬菌體后還需要標(biāo)記其所侵染的大腸桿菌嗎？在這里提醒大家侵染過程需要保溫一段時(shí)間，說明保溫的目的。第三，將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離如何將噬菌體和所吸附的大腸桿菌分離？（學(xué)生根據(jù)前面儀器提示，可答出離心，教師補(bǔ)充在離心前還有必要的一步攪拌，并引導(dǎo)學(xué)生回答攪拌的目的）攪拌的目的？（將噬菌體和其吸附的大腸桿菌分開）離心的目的？（根據(jù)比重不同，將噬菌體顆粒與大腸桿菌分離）離心后上清液與沉淀中的物質(zhì)成分？（上清中是比重較輕的噬菌體顆粒，沉淀中是比重比較重的大腸桿菌）保溫時(shí)間能不能太長？（大腸桿菌會(huì)裂解，釋放子代噬菌體）經(jīng)離心機(jī)離心后，混合物的狀態(tài)：現(xiàn)場給大家演示離心機(jī)使用并且觀察離心效果。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測DNA和蛋白質(zhì)，哪種物質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌？學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)做出假設(shè)假設(shè)一：DNA進(jìn)入了大腸桿菌，蛋白質(zhì)沒有進(jìn)去假設(shè)二：蛋白質(zhì)進(jìn)入了大腸桿菌，DNA沒有進(jìn)去假設(shè)三：蛋白質(zhì)和DNA都進(jìn)入了大腸桿菌小組討論，放射性如何分布呢？請同學(xué)們思考假如假設(shè)一成立，會(huì)出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？學(xué)生回答：35S標(biāo)記的一組上清中有放射性，沉淀中沒有；32P標(biāo)記的一組上清中沒有放射性，沉淀中有。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析其實(shí)，當(dāng)時(shí)赫爾希和蔡斯也跟我們設(shè)計(jì)了一樣的實(shí)驗(yàn)并且真正的實(shí)施了實(shí)驗(yàn)，那么我們來看看真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是怎樣的。閱讀課本45頁赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，思考下面幾個(gè)問題。（學(xué)生小組討論）描述赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（兩組放射性分布）赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明誰是真正的遺傳物質(zhì)？（得出在侵染時(shí)DNA進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)）35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)組，沉淀放射性為什么不為0？（引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)節(jié)，考慮攪拌不充分）你還能發(fā)現(xiàn)其他問題嗎？討論提出（發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，從學(xué)習(xí)和觀察中發(fā)現(xiàn)問題，深入思考。引導(dǎo)方向：32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)組，上清放射性為什么不為0？子代噬菌體放射性有無問題？子代噬菌體DNA全部具有放射性嗎？）8.得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？引導(dǎo)學(xué)生回答：DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)9.知識拓展隨著科學(xué)家的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)病毒不只有噬菌體這類，還有這類病毒，PPT展示煙草花葉病毒圖片，引導(dǎo)學(xué)生看圖回答和噬菌體病毒的不同—學(xué)生回答，煙草花葉病毒的核酸是RNA。對于這類病毒遺傳物質(zhì)是什么呢？閱讀課本46頁實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，得出結(jié)論—RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。10.總結(jié)本課從1928年格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)得出存在“轉(zhuǎn)化因子”，到1944年艾弗里通過體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)得出轉(zhuǎn)化因子是DNA，再到赫爾希和蔡斯以及我們共同探究噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DNA是真正的遺傳物質(zhì)，到科學(xué)家不斷研究發(fā)現(xiàn)RNA病毒，經(jīng)過多代科學(xué)家多年的研究，人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的生物遺傳物質(zhì)是DNA，所以得出結(jié)論—DNA是主要的遺傳物質(zhì)?？茖W(xué)家仍然在不斷研究。我們現(xiàn)實(shí)生活跟科研一樣，需要不斷完善，不斷改進(jìn)，才能不斷成長。讓我們在今后的日子里更加自信，更加快樂的學(xué)習(xí)。加油，同學(xué)們。（升華本課，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷培養(yǎng)正確的價(jià)值觀和科學(xué)發(fā)展觀。）六、反思本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容涉及的實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件下是不可能完成的，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，都是老師滔滔不絕地講，學(xué)生默默地聽，課堂氣氛沉悶，教學(xué)效率低下，更談不上培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和探究能力。采用了引導(dǎo)探究式的教學(xué)方法后，教師通過創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情景、平等融洽的人際環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師由單純的信息表達(dá)者轉(zhuǎn)變成信息的加工者、組織者，處于主導(dǎo)地位；學(xué)生不是被動(dòng)地接受知識，而是走進(jìn)科學(xué)家的探究歷程，在觀察和思考中，愉快地學(xué)習(xí)，處于主體地位。這樣在課堂教學(xué)過程中通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，讓課堂充滿了活力，新課改理念得到了落實(shí)。本教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，挖掘了教學(xué)內(nèi)容中的科學(xué)探究內(nèi)涵，充分利用它讓學(xué)生感受、理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，掌握科學(xué)探究的基本方法。如格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)