3.1 DNA是主要的遗传物质 教案

《DNA 是主要的遗传物质》教学设计
一、教材分析
“DNA 是主要的遗传物质 ”是人教版高中生物学教材《遗传与进化》第三章第一节的
内容。在此以前学生学习了“遗传因子的发现 ”和“基因和染色体的关系 ”，本节内容既是 对前两章中“基因 ”的本质性阐述，又是学习 DNA 分子结构和复制、基因的表达等内容的 基础，具有承上启下的作用。本节内容是科学史教学与探究实验教学相结合的较好素材，可 以科学史中的经典实验为载体，让学生体验探究实验的基本方法“观察现象—提出问题—作 出假说—实验验证—得出结论 ”。其中教学的核心是领悟探究“DNA 是遗传物质 ”的实验过 程和方法， 但由于物质提取、细菌培养、同位素示踪技术是在特定的实验室条件下进行的， 学生一般无法亲自动手操作，缺少感性认识，因此通过多媒体展示、问题串引导、设计实验 等方法突破本节难点，巩固对实验原理和过程的理解。
二、学情分析
1 ．学生已经具备了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，了解过病毒的生活
史，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成、蛋白质与核酸的元素组成、结构和功能等 相关知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。
2 ．高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，
但还不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的 思考。
三、教学目标
1. 阐明 DNA 是主要的遗传物质的探索过程。
2. 说明 DNA 是主要的遗传物质。
3. 说明自变量控制中的“加法定理 ”和“减法定理 ”。
4．认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程，认同实验技术在证明 DNA 是遗传物质中的作用
四、教学重点
1. 肺炎链球菌转化实验的原理和过程。
2. 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
五、教学难点
1. 肺炎链球菌转化实验的原理和过程。
2. 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
六、教学流程
（一） 回忆科学史，引出本节学习内容。
通过展示孟德尔、约翰逊、萨顿和摩尔根的图像和研究成果、亲子代之间染色体的变化
图以及染色体的组成图，引出本节学习的只要内容是探究遗传物质成分是 DNA 还是蛋白质。
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（二）对遗传物质的早期推测
1. 结合氨基酸形成血红蛋白的过程示意图，讲述 20 世纪 20 年代，当时大多数科学家
认为蛋白质是生物体的遗传物质的原因。
2. 展示核苷酸的结构图、核苷酸形成 DNA 单链示意图以及 DNA 单链的碱基排序图，讲
述到了 20 世纪 30 年代，科学家认为 DNA 是生物体的遗传物质的原因。
3. 最后指出由于对 DNA 的结构没有清晰的了解，科学界认为蛋白质是遗传物质的观点
仍占主导地位。
（三）对遗传物质的实验探索过程
1.格里菲思——肺炎链球菌的体内转化实验
（1）让学生自主阅读必修二课本 43 页对应本实验内容，找出本实验的实验目的、材料、
过程及结果和结论。
（2）讲解本实验的实验目的，通过列表格和展示 2 种肺炎链球菌菌体和菌落来比较 S
型菌和 R 型菌，让学生对这 2 种细菌有充分的认识，为后面分析实验作准备。
（3）学习肺炎链球菌的体内转化实验过程：
展示课本 44 页肺炎链球菌的体内转化实验过程示意图，让学生看图思考 3 个问题：
①第一组与第二组对照，说明了什么？
②第二组与第三组对照，说明了什么？
③第四组的实验为什么会出现活的S 型菌？
然后带着学生进行分析和讲解这 3 个问题，在分析第③个问题时，引出 3 种猜想让学生
去判断，经过分析后让学生明白和得出实验结论：已经加热致死的S 型细菌，含有某种促使 R 型活细菌转化为 S 型活细菌的活性物质，即转化因子。
最后强调设置对照实验的方法，让学生分析本实验遵循的实验原则和变量分别有哪些。
（4）深入分析第四组实验结果：
展示 R 型活细菌转化为 S 型活细菌图以及两种细菌的在小鼠体内的生长曲线图，让学生
思考 2 个问题：
①R 型菌在转化因子的作用下产生荚膜，说明转化因子具有 功能
②两种细菌的在小鼠体内的生长曲线，说明荚膜这种性状能稳定地 ，转化因子
很可能是 。
然后带着学生进行分析和讲解这 2 个问题，在分析第②个问题时，先让学生通过分析曲
线再得出问题的答案。通过跟学生分析 S 型活细菌数量先上升后趋于稳定的特点，说明说明 荚膜这种性状能稳定地遗传，转化因子很可能是遗传物质，成分可能是 DNA ，并解释原因 是相对蛋白质而言，DNA 结构更加稳定，并且强调格里菲思并不知道转化因子的化学本质， 更未证明 DNA 就是遗传物质。最后让学生解释 R 型活菌数量一开始下降和后来数量不断上 升后趋于稳定的原因。
2.艾弗里——肺炎链球菌体外（离体）转化实验
（1）设置探究活动：探究转化因子成分，让学生深入理解改实验，以及训练和加强学
生实验设计、逻辑思维能力。
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首先，快速和学生一起回忆探究实验的一般过程，接着让学生先亲手尝试思考实验思路、
方案和预测实验结果。然后给出设定的设计实验有关信息，以作提示，让学生再去思考实验 思路、方案和预测实验结果，接着结合材料和学生先分析实验方案，让学生思考如何设置对 照组以及找出实验的自变量和因变量，然后总结实验思路，并重点强调和讲解自变量控制中 的“加法定理 ”和“减法定理 ”，最后让学生根据实验假设和实验方案预测实验结果。
（2）展示艾弗里肺炎链球菌体外转化实验的示意图，从第 5 组实验结果入手，分析出 DNA
可能是遗传物质，再结合 1~4 组的比较，最后根据真实的实验结果和学生总结归纳出实验结 论：S 型细菌的 DNA 才是转化因子，使 R 型细菌产生稳定遗传变化，即 DNA 是遗传物质， 蛋白质不是遗传物质。
3 ．赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌（大肠杆菌）的实验
（1）结合展示噬菌体、大肠杆菌以及噬菌体侵染大肠杆菌的增殖过程示意图来讲解噬菌体
的结构以及增殖的 5 个过程，重点分析噬菌体在大肠杆菌体内合成 DNA 和外壳蛋白质所需 要的条件。
（2）通过展示资料 1 和噬菌体 DNA 和蛋白质的组成元素图，让学生说出标记噬菌体的方法，
并强调是分别标记噬菌体的 DNA 和蛋白质，然后自然总结出实验思路：利用放射性同位素 分别标记 DNA 和蛋白质，把二者分开，单独、直接的观察两者的作用。
（3）通过展示噬菌体侵染大肠杆菌的增殖过程示意图启发学生利用同位素标记法标记噬菌
体的的方法。
（4）通过问题串的方式，一步步引导学生理解赫尔希和蔡斯——噬菌体侵染细菌（大肠杆
菌）实验的设置方法、过程和结果。
①设计实验时应设置几组实验？——说明要设置 2 组对照实验
②那多长时间后进行放射性检测较为适宜？——说明要进行短时间保温目的
③怎样使大肠杆菌和其他结构分开，以便于检测 ——说明要进行搅拌和离心。
④离心之后放射性情况如何？——分析离心后 2 组实验上清液和沉淀的反射性情况。
⑤35S 标记外壳蛋白质的这一组的沉淀物出现很低的放射性，32P 标记 DNA 的这一组上
清液出现很低的放射性，这是为什么呢 ——讲解出现跟理想情况不一样的原因。
⑥细菌破裂后，我们可以看到用 35S 标记的亲代噬菌体组产生的子代噬菌体的外壳蛋
白质没有放射性，而 32P 标记的亲代噬菌体组产生的子代噬菌体的部分 DNA 有放射性，这 是为什么呢？——引导学生对结果进行分析，并根据结果推出结论。
⑦如果标记其他非特异性元素，如 C 或 N 等元素，子代噬菌体的放射性会怎样？
——引导学生根据已掌握的知识，推出未知的结果，学以致用。
4. 烟草花叶病毒感染烟草实验
（1）展示资料 2 、烟草花叶病毒模式图以及被烟草花叶病毒感染的烟草图片，让学生
知道 DNA 并不是所有生物的遗传物质，并产生疑问：烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA 还是 蛋白质呢？
（2）设置探究活动：探究烟草花叶病毒的遗传物质，让学生深入理解改实验，以及训
练和加强学生实验设计、逻辑思维能力。
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先让学生先亲手尝试思考实验思路、方案和预测实验结果。然后给出设定的设计实验有
关信息，以作提示，让学生再去思考实验思路、方案和预测实验结果，接着结合材料和学生 先分析实验方案，让学生思考如何设置对照组以及找出实验的自变量和因变量，然后总结实 验思路，最后让学生根据实验假设和实验方案预测实验结果。
（3）展示烟草花叶病毒感染烟草实验的示意图，根据真实的实验结果总结归纳出实验
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA。
（三）DNA 是主要的遗传物质
（1）展示部分 DNA 和 RNA 病毒图片，让学生了解病毒的遗传物质种类。
（2）通过边提问学生边构建知识脉络的方式让学生理解：①核酸（包括 DNA 和 RNA）
是一切生物的遗传物质；②生物界绝大多数生物都是以 DNA 作为遗传物质的，DNA 是（生 物界）主要的遗传物质（RNA 是生物界次要的遗传物质）； ③一种生物只有一种遗传物质， 要么是 DNA ，要么是 RNA。
七、课堂总结
列表格，通过实验目的、实验思路、实验技术手段、实验结果、实验结论、人类的探索结论
和联系8 个方面来总结和比较探索遗传物质的过程的四个经典实验。
八、练习与应用
分别展示和讲解典型的 5 道例题，达到巩固提升的目的。
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