《3.1 DNA是主要的遺傳物質(zhì)》教學(xué)設(shè)計(jì)

《3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、前端分析教材分析《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》是人教版普通高中新課程生物必修2《遺傳與進(jìn)化》中第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、明確了基因和染色體之間的關(guān)系、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上來(lái)學(xué)習(xí)的。本節(jié)是從分子層面上認(rèn)識(shí)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)，為學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制，基因的表達(dá)和基因突變打下了基礎(chǔ)。教材變點(diǎn)及變化意圖分析新教材更加注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和實(shí)際的科學(xué)探究能力。1.本節(jié)課最大的變化就是艾弗里實(shí)驗(yàn)過(guò)程的修改，實(shí)驗(yàn)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(zhì)等物質(zhì)，然后與活的R型菌混合培養(yǎng)，觀察是否發(fā)生轉(zhuǎn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有DNA酶能夠阻止轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，這說(shuō)明被DNA酶分解的DNA極可能就是有活性的“轉(zhuǎn)化因子”。（依舊1944年艾弗里發(fā)辮的論文和當(dāng)時(shí)但際上，當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件無(wú)法徹底分離這些物質(zhì)，變化意圖真實(shí)還原艾弗里的真實(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，體現(xiàn)科學(xué)的求真思想）2.實(shí)驗(yàn)版教材講述：“赫爾希和蔡斯完成了一個(gè)更具說(shuō)服力的實(shí)驗(yàn)”，新教材刪除了這句話中的“更”字。（還原當(dāng)時(shí)艾弗里研究的真實(shí)的背景，避免對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性產(chǎn)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(shí)的更新）學(xué)情分析通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，知識(shí)層面：學(xué)生已經(jīng)具備了有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用等細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，了解了生物生殖發(fā)育過(guò)程，掌握了染色體、蛋白質(zhì)與DNA的化學(xué)組成等相關(guān)知識(shí)，熟悉同位素標(biāo)記技術(shù)生物科學(xué)研究中的應(yīng)用，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了認(rèn)知基礎(chǔ)，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(xué)生已經(jīng)具備了一定的科學(xué)探究思想和理性思維能力，能自主閱讀教材并獲得相應(yīng)的知識(shí)。因此本節(jié)課應(yīng)在使學(xué)生把握相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)不同生物遺傳物質(zhì)化學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)與探討，認(rèn)識(shí)生物的多樣性與統(tǒng)一性。（生命觀念）2.通過(guò)梳理DNA可能是遺傳物質(zhì)、DNA是遺傳物質(zhì)和DNA是主要遺傳物質(zhì)的層層論證，鍛煉學(xué)生歸納概括、推理論證的能力，養(yǎng)成批判性思維。（科學(xué)思維）3.通過(guò)小組合作討論分析幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和基本環(huán)節(jié)，同時(shí)利用“減法原理”進(jìn)一步完善RNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)展科學(xué)探究的精神及能力。（科學(xué)探究）4.體會(huì)科學(xué)發(fā)展過(guò)程中嚴(yán)密的邏輯推理，認(rèn)同科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)繼承、發(fā)展與創(chuàng)新的辯證過(guò)程。（社會(huì)責(zé)任））三、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)（1）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。（2）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。難點(diǎn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程四、教學(xué)策略選擇本節(jié)首先是以“問(wèn)題探討”的形式呈現(xiàn)了曾經(jīng)在科學(xué)界爭(zhēng)議了很長(zhǎng)的問(wèn)題：“DNA和蛋白質(zhì)究竟誰(shuí)是遺傳物質(zhì)？”目的在于引導(dǎo)學(xué)生思考如何對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，激發(fā)學(xué)生的探索欲望；接著引導(dǎo)學(xué)生重溫科學(xué)家的探究歷程，領(lǐng)悟科學(xué)的過(guò)程和方法，最終得出科學(xué)的結(jié)論。五、教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)資源準(zhǔn)備：科學(xué)史資料準(zhǔn)備、多媒體課件、安排學(xué)生提前進(jìn)行預(yù)習(xí)六、教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過(guò)程及學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)課(3分鐘)【導(dǎo)入】教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧遺傳學(xué)從誕生到細(xì)胞遺傳學(xué)的研究發(fā)展過(guò)程，引出問(wèn)題：DNA和蛋白質(zhì)到底誰(shuí)是遺傳物質(zhì)？并給出你的依據(jù)。對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)回顧歷史，找到研究方向，激發(fā)探究愿望。使學(xué)生體驗(yàn)用事實(shí)或材料作為證據(jù)支撐觀點(diǎn)的科學(xué)思維方式。展示學(xué)標(biāo)1.能復(fù)述科學(xué)家對(duì)遺傳物質(zhì)推測(cè)的探索過(guò)程,明確遺傳物質(zhì)具備的特點(diǎn)。2.能概述DNA是主要的遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程，能說(shuō)明自變量控制中的"加法原理"和"減法原理"。3.能總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過(guò)程，總結(jié)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是遺傳物質(zhì)中的作用。明確學(xué)習(xí)目標(biāo)一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期預(yù)測(cè)指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材并思考問(wèn)題。20世紀(jì)中葉，人們對(duì)遺傳物質(zhì)的普遍認(rèn)識(shí)是怎樣的？在蛋白質(zhì)和DNA中，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為哪一種是遺傳物質(zhì)？為什么會(huì)有這樣的認(rèn)識(shí)？閱讀、分析、回答。因?yàn)樵缙谌藗冋J(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)具有多樣性。二、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（體內(nèi)）請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P43，小組合作思考討論完成問(wèn)題。展示R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的圖片，提問(wèn)：肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)材料有哪些？S型和R型細(xì)菌有什么區(qū)別？播放《格里菲思肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)》的視頻，請(qǐng)學(xué)生思考一下問(wèn)題：PPT演示格里菲斯的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。（1）對(duì)比一組和二組、三組和四組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你能得到什么結(jié)論？（2）第四組活的S型細(xì)菌是如何出現(xiàn)的？（3）本實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？如果你是當(dāng)時(shí)的一位科學(xué)家，為了弄清楚這種轉(zhuǎn)化因子到底是哪一種物質(zhì)，你該如何設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？引入下一個(gè)實(shí)驗(yàn)——肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)觀察分析R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的不同。完成表格內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的分析，層層深入，回答問(wèn)題。已經(jīng)加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有某種能使R型轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)。[結(jié)論]：加熱殺死的S型細(xì)菌含有某種能使R型轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子。三、肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（體外）播放艾弗里證明DNA是轉(zhuǎn)化因子的實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生觀看完成之后，PPT展示肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。閱讀教材P44頁(yè)第2段，觀察艾弗里的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，思考以下問(wèn)題。（1）第五組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較說(shuō)明了什么？（2）在艾弗里的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中他用到了什么科學(xué)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(guò)氧化氫在不同條件下的分解”的實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組特異性地去除了一種物質(zhì)，從而鑒定出DNA是遺傳物質(zhì)，就利用了“減法原理”。觀看視頻實(shí)驗(yàn)，了解熟悉實(shí)驗(yàn)過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答問(wèn)題。[結(jié)論]：DNA才是使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的物質(zhì)。四、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)雖然艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了當(dāng)時(shí)科學(xué)家的注意，但是還是有科學(xué)家堅(jiān)持蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。請(qǐng)思考：有沒(méi)有更好的材料、更好的方法能夠?qū)NA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)去觀察它們的作用呢？展示T2噬菌體病毒的照片，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考：利用T2噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)點(diǎn)？播放噬菌體感染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，并思考：（1）病毒無(wú)法在培養(yǎng)基生長(zhǎng)繁殖，那么如何才能獲取得到標(biāo)記的噬菌體？（2）DNA和蛋白質(zhì)都是肉眼不可見(jiàn)的大分子物質(zhì)，如何追蹤DNA和蛋白質(zhì)注入大腸桿菌的情況呢？從而引導(dǎo)學(xué)生分析噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方法——同位素標(biāo)記法。提問(wèn)：（1）離心之后上清液放射性很高，說(shuō)明什么？提問(wèn)：（1）沉淀物放射性很高，說(shuō)明什么？上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程攪拌的目的是什么？再次引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)流程，嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論：35S標(biāo)記噬菌體32P標(biāo)記噬菌體上清液沉淀物子代噬菌體結(jié)論提問(wèn)：（1）能否用14Ｃ、3Ｈ、18O等標(biāo)記噬菌體？能否用35S和32P同時(shí)標(biāo)記噬菌體？（2）用35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，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(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，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(qǐng)列表比較三個(gè)DNA是遺傳物質(zhì)的三個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者思路分離方式結(jié)論通過(guò)以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)我們知道了DNA是遺傳物質(zhì)，那么請(qǐng)問(wèn)是不是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA呢？從而引入煙草花葉病毒。觀察圖片，回答問(wèn)題。T2噬菌體是一種專門(mén)寄生在大腸桿菌體內(nèi)的病毒，它的頭部和尾部的外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，頭部?jī)?nèi)含有DNA。根據(jù)教材信息，蛋白質(zhì)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(lái)分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA。閱讀教材，找出問(wèn)題的答案。上清液放射性很高說(shuō)明說(shuō)明T2噬菌體中的蛋白質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入大腸桿菌。沉淀物放射性很高，說(shuō)明T2噬菌體中的DNA進(jìn)入了大腸桿菌。攪拌使吸附在細(xì)菌上的噬菌體與細(xì)菌分離。根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，完成表格內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，為何不能用C、H、O、N等元素標(biāo)記，以及實(shí)驗(yàn)誤差出現(xiàn)的原因?；仡櫲齻€(gè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析對(duì)比，完成表格。煙草花葉病毒侵染煙草實(shí)驗(yàn)展示煙草花葉病毒感染煙草花葉的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。下面請(qǐng)同學(xué)們觀察煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)，思考：觀察煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)，可以得出什么結(jié)論？分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，知道一些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。隨堂訓(xùn)練1.赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明（）A.DNA是遺傳物質(zhì)B.蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)C.DNA是主要的遺傳物質(zhì)D.遺傳物質(zhì)包括DNA和蛋白質(zhì)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(xì)菌中提取的某種物質(zhì)，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌結(jié)果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌。這種物質(zhì)可能是（）A.多肽B.多糖C.組氨酸D.DNA3．如下圖是科學(xué)家所做“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)大腸桿菌屬于______（填“病毒”“細(xì)菌”或“真菌”），用______標(biāo)記噬菌體的DNA。(2)被35S標(biāo)記的噬