3.1 DNA是主要的遗传物质 教学设计

教学设计
课程基本信息
学科 （生物学） 年级 （高一） 学期 (春季)
课题 (DNA是主要的遗传物质)
教学目标
1. 通过模拟分析“肺炎链球菌转化实验”“噬菌体侵染细菌实验”，得出DNA是遗传物质的结论。（科学思维、科学探究） 2. 能够归纳并阐明DNA是主要的遗传物质。（生命观念、科学思维） 3. 认同科学家在实验设计过程中严谨细致的科学态度及对真理不懈追求的科学精神。（科学探究、社会责任）
教学内容
教学重点： 1. “肺炎链球菌转化实验”“噬菌体侵染细菌实验”经典实验。 2. 总结DNA是主要的遗传物质。
教学难点： 1. 噬菌体侵染大肠杆菌实验的原理和过程
教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图一、导入 二、新课学习 Ppt图片展示：生活中常见的新冠病毒核酸检测场景。 提问：核酸检测的是病毒的哪种物质呢？ 我们目前对于遗传物质的认识以及应用已经十分广泛，在早期人们对遗传物质有哪些推测呢？ 通过快速回顾孟德尔的豌豆杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验，引出20世纪中叶科学家对染色体组成的认识，在蛋白质和DNA这两种物质中究竟哪一种是遗传物质呢？介于当时人们对于蛋白质和DNA结构的认识，所以当时的一个普遍观点是蛋白质才是遗传物质，但这个推测对不对呢？进而引出科学家的4个经典实验。 一、格里菲思肺炎链球菌体内转化实验 问题1：总结归纳S型菌、R型菌的区别。 问题2：阅读实验过程的图片，通过比较1、2两组实验，3、4两组实验，尝试解释第四组小鼠死亡的原因。 问题3：尝试用自己的语言描述实验结论。 问题4：该实验能说明 “转化因子”是哪种物质吗？你能继续设计实验确定“转化因子”是哪种物质吗？实验设计的思路是什么？ 二、艾弗里肺炎链球菌体外转化实验 展示艾弗里体外转化实验过程，引导学生用对比的方法分析出转化因子的化学本质是DNA，进而引导学生得到加法原理的思想。 再引导学生通过逆向思维，启发学生得到减法原理的思想，也就是艾弗里继续进行的第二组实验。展示实验，引导学生说出实验结果说明了什么？ 但有人对艾弗里的实验提出质疑，也就是在实验中会混有杂质，可能会影响实验结果，所以要确定生物的遗传物质，必须寻找新的实验证据，寻找什么样的更加合适的生物材料呢？当然是选择物质组成更少，结构更简单的生物材料，才能有所突破。 三、噬菌体侵染细菌实验 PPT展示T2噬菌体的结构：含有蛋白质外壳和内部的DNA。 问题1：噬菌体是如何在细菌中繁殖的呢？引导学生提出三种假说。 问题2：如何才能把噬菌体侵染细菌这一微观世界中发生的现象直观的观测到呢？ 问题3：如何给噬菌体的成分做标记呢？ （1）能不能用14C或15N同位素来标记噬菌体？ （2）能不能用35S和32P标记同一个噬菌体？ （3）能否用含放射性物质的培养基直接来培养噬菌体？ 活动：请同学们开展模拟实验，根据提出的假说演绎推理，把代表放射性的纸片贴在试管模型的相应部位。在这个过程中，提醒学生注意“保温、搅拌、离心”三个动作的目的。 并给一个学生的模拟结构纠错。 问题5：观察噬菌体侵染实验的结果，实验结果证实了哪种假说？噬菌体的遗传物质是什么？ 如何分析实验过程中会存在的误差？ 观看噬菌体侵染细胞的视频，对微观过程形成直观认知。 问题：DNA是自然界唯一的遗传物质吗？引出烟草花叶病毒实验。 四、烟草花叶病毒实验 结论：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 问题：联系生活实际举例说明，哪些生物的遗传物质是DNA，哪些生物的遗传物质是RNA？ 总结：绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。 回答：是病毒的天然身份证，它的遗传物质RNA。 回顾孟德尔的豌豆杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验，染色体的物质组成。 学生自主学习，填写表格。 学生根据四组实验结果比较分析、思考总结：应该是存在“转化因子”，发生了转化现象。 将构成S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等成分分开，并分别单独直接地与R型细菌混合培养，观察菌落的特征。 引导学生用对比的方法分析出使R型菌转化成S型菌的，是S型性细菌的DNA，说明DNA是 “转化因子”。 经过提示，学生提出三种假说： ①噬菌体DNA进入到细菌中，指导后代的合成。 ②蛋白质进入到细菌中。 ③噬菌体DNA和蛋白质都进入到细菌中。 同位素标记法。 学生完成模拟实验。 思考并回答“保温、搅拌、离心”三个动作的目的。 找出错误，并订正。 证实了第一种假说：DNA是噬菌体的遗传物质。 误差的存在是由于搅拌或混合保温的培养时间不合适造成的 。 形成DNA是噬菌体遗传物质的直观认知。 学生总结归纳：绝大多数生物（真核细胞，原核细胞和DNA病毒）的遗传物质是DNA，极少数生物（RNA病毒）的遗传物质是RNA。帮助学生认知遗传物质的知识在生产生活中的应用，联系实际，既能有效的科普知识，又能培养学生的应用知识的能力和社会责任感。 把前前后后所学的知识联系起来，使学生认识到科学家严谨细致的科学态度和对真理不懈追求的科学精神。 让学生体会格里菲思在研究过程中实验设计的严密性，能够基于生物学事实，运用科学的思维方法进行分析归纳并进行合理的推论，以此培养学生的科学思维能力。 让学生体会艾弗里在研究过程中实验设计的巧妙性，进一步明确实验设计的思路，将S型细菌的物质分离提纯，单独直接的观察每种物质在转化中的作用，基于生物学事实的学习和分析，培养学生的科学思维能力和科学探究能力 通过层层递进的问题引导学生不断的去深入思考，最终明确应该如何用放射性同位素标记标记噬菌体，以及如何获取被同位素标记的噬菌体，又以及如何利用被同位素标记的噬菌体展开接下来的实验研究。 在解决问题的过程中充分培养了学生的科学探究和科学思维。 引导学生体会假说演绎法在科学研究中的应用。 培养学生的分析归纳，对比，演绎推理的科学思维。 学生通过归纳与概括对DNA是主要的遗传物质这一重要概念形成正确的认识，联系生活实际，分析RNA病毒引起的人类及动物疾病，提高学生运用知识解决实际问题的能力，关注健疾病与人类健康，培养学生的生命观念及社会责任。三、课堂小结本节课几个重要实验：肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒实验。 得出重要概念：DNA是主要的遗传物质。学生总结，构建知识网络。四、 作业除去新冠病毒核酸检测外，遗传物质的知识在生活中有哪些应用呢？请大家收集相关资料，交流分享。培养学生知识迁移运用的能力和社会责任感。