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視頻標簽：DNA是主要的,遺傳物質
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：高中生物人教版必修2第3章第1節DNA是主要的遺傳物質-山東
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高中生物人教版必修2第3章第1節DNA是主要的遺傳物質-山東省濟南第一中學
《DNA是主要的遺傳物質》教學設計
【教材分析】
本節課是人教版高中生物學教材必修2《遺傳與進化》第3章第1節的內容。教材先聯系前面所學的有關細胞學基礎(有絲分裂、減數分裂和受精作用)的知識，闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯系作用，再通過對染色體化學成分分析得知，它的主要成分是DNA和蛋白質。那么，遺傳物質是DNA還是蛋白質呢?教材在此埋下伏筆，然后通過兩個經典實驗證明了DNA是遺傳物質，這是本節內容的教學重難點所在。最后列舉少數生物只有 RNA而沒有DNA的事實，得出“DNA是主要的遺傳物質”這一結論。可用1課時完成。
如果說第一章是從現象層面認識了基因對性狀的作用，那么本章就是從分子水平上認識基因，而本節的內容，是闡明了基因的物質基礎，為后面學習DNA的分子結構、復制功能以及基因控制生物性狀的內容進行了必要的知識鋪墊，有承上啟下的作用。
教材中蘊含著豐富的生物科學史素材，體現了人類對遺傳物質本質的認知過程，同時提到了一些在自然科學研究中常用的實驗方法，滲透了科學與技術密不可分的德育思想。教師可以通過優化科學史素材，讓學生通過對經典實驗過程的深入剖析，領悟實驗的思路和方法，體會科學家嚴謹的科學態度，提高學生的自主探究能力，培養學生的生物科學素養。 【學情分析】
學生通過必修一的學習，掌握了染色體的化學組成、蛋白質與核
酸的元素組成等相關知識；對“追蹤分泌蛋白的合成和運輸”和“光合作用中氧氣的來源”的學習，了解了同位素標記技術；學生通過學習有絲分裂、減數分裂和受精作用等遺傳的細胞學基礎，掌握了生物的生殖過程，這些都為本節學習新知識奠定了認知基礎。
噬菌體侵染細菌實驗的內容微觀抽象，盡管學生已經具備了一定的認知能力，但對其過程缺乏邏輯性的思考，學習起來有一定的難度，對此教師設計了預習學案，并制作了噬菌體侵染細菌過程的微課視頻，幫助學生做好課前準備，為化解難點進行必要的鋪墊。對于本節課的核心要點--科學家實驗設計的思路和理解DNA是主要遺傳物質，教師可以問題引領的方式，幫助同學進行邏輯推理，自己完善和總結。并通過課堂檢測和課后練習幫助學生對本節內容進行鞏固和提升，為接下來學習DNA的結構和復制，認識基因的物質性打下堅實的基礎�！窘虒W目標】 知識目標：
（1） 總結人類對遺傳物質的探索過程；
（2） 分析證明DNA是遺傳物質的實驗設計思路，領悟科學的研
究方法。
（3）理解DNA是主要遺傳物質。 能力目標：
（1）通過重演科學家發現DNA是主要遺傳物質的過程，培養學生分析問題、解決問題的能力，同時提高學生的演繹和推理的能力。
（2）用“同位素標記法”來研究噬菌體侵染細菌的實驗，說明
DNA是遺傳物質，訓練學生由特殊到一般的歸納思維的能力。 情感態度與價值觀目標：
（1）遺傳物質主要是DNA，也有RNA，這從遺傳和變異的角度，強調了生命的物質性，有利于辨證唯物主義世界觀的樹立。
（2）養成實事求是的科學態度，培養學生不斷探求新知和合作學習的精神。
（3）通過學習遺傳物質的發現之路，使學生認識到科學與技術是相互支持，相互促進的。
【教學重點】 1. 肺炎雙球菌轉化實驗的設計思路；
2. 噬菌體侵染細菌實驗的設計思路及過程分析。 【教學難點】 噬菌體侵染細菌實驗的設計思路及過程分析。 【課前準備】
1. 學生閱讀課本，填寫預習學案，了解并熟悉本節課的基礎知識內容，并提出自己的“生成問題”。教師對預習學案進行檢查并批改，整理學生的生成問題，并根據新課程標準對本節課的要求，確定本節課的教學目標及重點、難點。
2. 學生觀看噬菌體侵染細菌過程的微課視頻，為課上更好的理解這個實驗做準備。 3. 提前分好學習小組。 【教學過程】
一、 創設情境，激趣設疑，引入課題
展示成龍父子照片，請學生思考：父子的相貌為何如此相像？由此引出“遺傳”這個概念，進一步拓展到“遺傳物質”是什么？教師進一步設疑：科學家是怎樣證明DNA是遺傳物質的，又為什么說DNA是主要的遺傳物質呢？進而引出課題。
教師指出：遺傳物質的發現歷程包含了科學家的四個實驗，這個過程體現了科學研究的一種方法—假說演繹法，在本節課的學習中國，希望同學們在學習實驗設計思路的同時，還要學會科學研究的一般方法。另外，針對課程標準和學生在課前預習中的“生成問題”，教師把制定的本節課的學習目標展示給學生看。
【設計意圖】借助學生感興趣的圖片和話題，引發思考，激發探究的興趣，同時讓學生明確學習目標，有目的地開展新課的學習。 二、回顧對照實驗，介紹并分析“肺炎雙球菌體內轉化實驗”
這部分內容容易理解，教師請一位同學從實驗材料、實驗過程及結果、實驗結論三個方面敘述這個實驗，展示預習成果。學生介紹完畢后，教師適時引導學生回答：①一二組實驗說明什么？②二、三組實驗說明什么？③一、三、四組實驗又能說明什么？由此提高學生實驗分析的能力。
教師提出：哪一組實驗最關鍵？第四組。因為格里菲思是在此發現了有活的S型細菌出現，進而提說了合理的推論：是加熱殺死的S型細菌中存在“轉化因子”，使R型活細菌轉化成S型活細菌。
【設計意圖】對歷史經典實驗的對照分析，培養學生分析、推理能力。并讓學生體會到格里菲思的實驗相當于假說演繹法的第一個環節：發現問題、提出假說。
三、領悟實驗設計思路，設計“肺炎雙球菌體外轉化實驗”
S型細菌中包含的有機物是DNA、RNA、蛋白質、多糖、脂質，到底誰才是轉化因子（遺傳物質）呢？學生開展小組活動：討論實驗的設計思路，設計實驗方案，預測實驗結果，并把實驗方案畫在各組的展板上。在合作探究與組間交流中，學生領悟到設計該實驗最關鍵的思路：將加熱殺死的S型細菌的DNA、蛋白質、多糖等物質分離提取出來，分別與R型活菌混合培養，單獨、直接地觀察它們的作用。
隨后，教師帶領學生了解艾弗里實驗的過程，并“潤物細無聲”地進行情感態度價值觀方面的教育，原來，科學家和我們的思路是一樣的！我們也可以像科學家那樣進行科學探索！同時，進一步提出問題：艾弗里為何還用S型細菌的DNA與DNA酶混合后再與R型活菌混合培養？學生各抒己見，討論后得出結論。
教師指出：①艾弗里的實驗驗證了格里菲思的假說，證明了S型菌種確實存在轉化因子DNA，從而得出結論，DNA是遺傳物質。②兩個肺炎雙球菌的轉化實驗，從名稱上體現了轉化發生的場所是不同的。③當時一些科學家所認為的“瑕疵”：由于實驗技術的限制，艾弗里提取的DNA分子中還含有0.02％的蛋白質！
【設計意圖】讓學生進行轉化因子的探索設計，領會實驗設計的關鍵思路，同時讓同學領會到，艾弗里用他的實驗驗證了“轉化因子”是DNA的假說，進而得出結論。
四、根據相關資料，分析并探討“噬菌體侵染細菌實驗”
有沒有DNA和蛋白質天然分離的生物呢？學生很快反應過來：病毒。1952年，赫爾希和蔡斯利用T2噬菌體為材料，完成了噬菌體侵染細菌的實驗。教師請一位同學展示預習成果，介紹本實驗的實驗材料，實驗思路，實驗方法和實驗步驟。學生介紹完后，教師強調噬菌體只能用活細菌培養，本實驗的設計思路和艾弗里的異曲同工。
接著，教師根據課前對預習學案中生成問題的整理和歸納，向同學出示噬菌體侵染細菌實驗的過程中的應該明確的問題：①用什么元素標記噬箘體的蛋白質和DNA？②如何獲得被標記的噬箘體？③攪拌和離心的目的分別是什么？④上清液和沉淀物分別包含什么物質？⑤預測并分析實驗結果。(用“如果„„,則說明„„”的句式表述） 并組織學生開展小組活動，組內互助，討論、交流這些問題。
學生在合作探究時，教師要注意巡視并及時給予適當點撥。而后，學生匯報討論結果，困惑于實際實驗結果到底是哪一種。此時，教師不失時機地播放赫爾希和蔡斯的實驗視頻，師生共同將“我們”預測的結果與科學家真實的實驗結果對比，得出結論：噬菌體侵染大腸桿菌時，將DNA注入細菌，將蛋白質外殼留在了細胞外。所以，DNA是噬菌體的遺傳物質。此時，有同學提出，實驗結論還有“蛋白質不是遺傳物質”，經師生共同討論得出：本實驗只證明了DNA遺傳物質，不能證明蛋白質不是遺傳物質。
接著，教師引導學生進一步分析細節：科學家的實驗中放射性不是簡單的“有無”而是“強弱”之分，這是怎么回事呢？師生共同分析攪拌是否充分、培養時間長短對實驗結果的影響，認同實驗現象的理想情況與實驗的真實情況有時會存在細微的差別。使學生深刻體會到科學家縝密的科學思維和嚴謹的科學研究態度。
教師指出：噬菌體侵染細菌實驗和肺炎雙球菌體外轉化實驗盡管用的材料不同，技術手段也不同，但是實驗的設計思路完全相同!再次落實實驗的設計思路就是要把DNA和蛋白質分離開，單獨地直接地去觀察它們的作用。噬菌體侵染細菌實驗為證明“DNA是遺傳物質”提供了更有說服力的證據。
【設計意圖】將科學史作為探究素材，在問題串引領下，學生學會閱讀、分析并從中提取有用的信息。利用這些信息進行推理、判斷，進而得出結論，由此培養學生的探究精神和科學思維品質。 五、同化順應，總結本課，形成概念
教師提出：是所有生物都含有DNA嗎？學生很快回答：不是，有RNA病毒。教師鼓勵學生猜想：RNA病毒的遺傳物質是什么呢？學生回答是RNA，教師告知學生：煙草花葉病毒只含有RNA和蛋白質，1956年，格勒和施拉姆用煙草花葉病毒侵染煙草實驗證明了，煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。教師讓學生嘗試說明這個實驗的設計思路。接著，教師提出，以上實驗證實了DNA和RNA都是遺傳物質，那為什么說DNA是主要的遺傳物質呢？
師生共同總結：絕大多數生物的遺傳物質是DNA；少數生物的遺傳物質是RNA；DNA是主要的遺傳物質。這是本節課知識小結，也是假說演繹法最終的結論。
教師再從遺傳物質的發現的歷程中，總結，遺傳物質的發現之路，離不開科學家們的世代傳承與發揚，更離不開科學技術手段的支持。使同學意識到，只有科技不斷進步，科學研究才能得以不斷發展。
【設計題圖】教師適時拋出新的發現與現有結論之間的矛盾，激發學生進一步探究的欲望，并再次讓學生認識到科學嚴謹的實驗設計思路的重要性。 六、板書設計
【課后反思】
本節課以遺傳物質的探索歷程為線索，將生物科學史料轉化為探究素材，采用問題串的形式，引領學生層層深入地進行思考，使學生領悟到科學探究的方法和過程，認同科學結論的獲得必須基于實證。同時，使學生理解艾弗里與赫爾希等科學家的實驗方法不同，單最關
鍵的實驗設計思路是一致的，即把DNA與蛋白質區分開，分別觀察DNA或蛋白質的作用。
尤其是在“噬菌體侵染大腸桿菌”實驗的教學中，教師打破以往的教學常規，課前通過相關科學史料和視頻的適當補充，引導學生閱讀課本并從中提取關鍵信息。再以問題為學習的“腳手架”，鼓勵學生一步步推理出實驗過程中，每一環節的具體操作方法、目的、注意事項以及合理的實驗預期，并與科學家的實驗進行對比，最終得出實驗結論。在此過程中，學生體會到了科學探究的艱辛與快樂，他們的科學探究能力得到了提高，科學思維品質得到了培養。本節課比較好的完成了教學目標。
當然，上完這節課后，我也感到在教學過程中還有一些不盡人意的地方。例如上課過程中語言不夠精練，有些地方顯得重復和羅嗦；提出問題后給學生的思考時間較短，在學生還沒有考慮成熟，就急于拋出問題的答案或是解決辦法。這些問題是我今后教學過程中應該著力改進的方面。
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