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视频课题：高中生物人教版必修2第3章第1节DNA是主要的遗传物质-山东
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高中生物人教版必修2第3章第1节DNA是主要的遗传物质-山东省济南第一中学
《DNA是主要的遗传物质》教学设计
【教材分析】
本节课是人教版高中生物学教材必修2《遗传与进化》第3章第1节的内容。教材先联系前面所学的有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)的知识，阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用，再通过对染色体化学成分分析得知，它的主要成分是DNA和蛋白质。那么，遗传物质是DNA还是蛋白质呢?教材在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了DNA是遗传物质，这是本节内容的教学重难点所在。最后列举少数生物只有 RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。可用1课时完成。
如果说第一章是从现象层面认识了基因对性状的作用，那么本章就是从分子水平上认识基因，而本节的内容，是阐明了基因的物质基础，为后面学习DNA的分子结构、复制功能以及基因控制生物性状的内容进行了必要的知识铺垫，有承上启下的作用。
教材中蕴含着丰富的生物科学史素材，体现了人类对遗传物质本质的认知过程，同时提到了一些在自然科学研究中常用的实验方法，渗透了科学与技术密不可分的德育思想。教师可以通过优化科学史素材，让学生通过对经典实验过程的深入剖析，领悟实验的思路和方法，体会科学家严谨的科学态度，提高学生的自主探究能力，培养学生的生物科学素养。 【学情分析】
学生通过必修一的学习，掌握了染色体的化学组成、蛋白质与核
酸的元素组成等相关知识；对“追踪分泌蛋白的合成和运输”和“光合作用中氧气的来源”的学习，了解了同位素标记技术；学生通过学习有丝分裂、减数分裂和受精作用等遗传的细胞学基础，掌握了生物的生殖过程，这些都为本节学习新知识奠定了认知基础。
噬菌体侵染细菌实验的内容微观抽象，尽管学生已经具备了一定的认知能力，但对其过程缺乏逻辑性的思考，学习起来有一定的难度，对此教师设计了预习学案，并制作了噬菌体侵染细菌过程的微课视频，帮助学生做好课前准备，为化解难点进行必要的铺垫。对于本节课的核心要点--科学家实验设计的思路和理解DNA是主要遗传物质，教师可以问题引领的方式，帮助同学进行逻辑推理，自己完善和总结。并通过课堂检测和课后练习帮助学生对本节内容进行巩固和提升，为接下来学习DNA的结构和复制，认识基因的物质性打下坚实的基础。【教学目标】 知识目标：
（1） 总结人类对遗传物质的探索过程；
（2） 分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，领悟科学的研
究方法。
（3）理解DNA是主要遗传物质。 能力目标：
（1）通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，培养学生分析问题、解决问题的能力，同时提高学生的演绎和推理的能力。
（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明
DNA是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。 情感态度与价值观目标：
（1）遗传物质主要是DNA，也有RNA，这从遗传和变异的角度，强调了生命的物质性，有利于辨证唯物主义世界观的树立。
（2）养成实事求是的科学态度，培养学生不断探求新知和合作学习的精神。
（3）通过学习遗传物质的发现之路，使学生认识到科学与技术是相互支持，相互促进的。
【教学重点】 1. 肺炎双球菌转化实验的设计思路；
2. 噬菌体侵染细菌实验的设计思路及过程分析。 【教学难点】 噬菌体侵染细菌实验的设计思路及过程分析。 【课前准备】
1. 学生阅读课本，填写预习学案，了解并熟悉本节课的基础知识内容，并提出自己的“生成问题”。教师对预习学案进行检查并批改，整理学生的生成问题，并根据新课程标准对本节课的要求，确定本节课的教学目标及重点、难点。
2. 学生观看噬菌体侵染细菌过程的微课视频，为课上更好的理解这个实验做准备。 3. 提前分好学习小组。 【教学过程】
一、 创设情境，激趣设疑，引入课题
展示成龙父子照片，请学生思考：父子的相貌为何如此相像？由此引出“遗传”这个概念，进一步拓展到“遗传物质”是什么？教师进一步设疑：科学家是怎样证明DNA是遗传物质的，又为什么说DNA是主要的遗传物质呢？进而引出课题。
教师指出：遗传物质的发现历程包含了科学家的四个实验，这个过程体现了科学研究的一种方法—假说演绎法，在本节课的学习中国，希望同学们在学习实验设计思路的同时，还要学会科学研究的一般方法。另外，针对课程标准和学生在课前预习中的“生成问题”，教师把制定的本节课的学习目标展示给学生看。
【设计意图】借助学生感兴趣的图片和话题，引发思考，激发探究的兴趣，同时让学生明确学习目标，有目的地开展新课的学习。 二、回顾对照实验，介绍并分析“肺炎双球菌体内转化实验”
这部分内容容易理解，教师请一位同学从实验材料、实验过程及结果、实验结论三个方面叙述这个实验，展示预习成果。学生介绍完毕后，教师适时引导学生回答：①一二组实验说明什么？②二、三组实验说明什么？③一、三、四组实验又能说明什么？由此提高学生实验分析的能力。
教师提出：哪一组实验最关键？第四组。因为格里菲思是在此发现了有活的S型细菌出现，进而提说了合理的推论：是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”，使R型活细菌转化成S型活细菌。
【设计意图】对历史经典实验的对照分析，培养学生分析、推理能力。并让学生体会到格里菲思的实验相当于假说演绎法的第一个环节：发现问题、提出假说。
三、领悟实验设计思路，设计“肺炎双球菌体外转化实验”
S型细菌中包含的有机物是DNA、RNA、蛋白质、多糖、脂质，到底谁才是转化因子（遗传物质）呢？学生开展小组活动：讨论实验的设计思路，设计实验方案，预测实验结果，并把实验方案画在各组的展板上。在合作探究与组间交流中，学生领悟到设计该实验最关键的思路：将加热杀死的S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质分离提取出来，分别与R型活菌混合培养，单独、直接地观察它们的作用。
随后，教师带领学生了解艾弗里实验的过程，并“润物细无声”地进行情感态度价值观方面的教育，原来，科学家和我们的思路是一样的！我们也可以像科学家那样进行科学探索！同时，进一步提出问题：艾弗里为何还用S型细菌的DNA与DNA酶混合后再与R型活菌混合培养？学生各抒己见，讨论后得出结论。
教师指出：①艾弗里的实验验证了格里菲思的假说，证明了S型菌种确实存在转化因子DNA，从而得出结论，DNA是遗传物质。②两个肺炎双球菌的转化实验，从名称上体现了转化发生的场所是不同的。③当时一些科学家所认为的“瑕疵”：由于实验技术的限制，艾弗里提取的DNA分子中还含有0.02％的蛋白质！
【设计意图】让学生进行转化因子的探索设计，领会实验设计的关键思路，同时让同学领会到，艾弗里用他的实验验证了“转化因子”是DNA的假说，进而得出结论。
四、根据相关资料，分析并探讨“噬菌体侵染细菌实验”
有没有DNA和蛋白质天然分离的生物呢？学生很快反应过来：病毒。1952年，赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体为材料，完成了噬菌体侵染细菌的实验。教师请一位同学展示预习成果，介绍本实验的实验材料，实验思路，实验方法和实验步骤。学生介绍完后，教师强调噬菌体只能用活细菌培养，本实验的设计思路和艾弗里的异曲同工。
接着，教师根据课前对预习学案中生成问题的整理和归纳，向同学出示噬菌体侵染细菌实验的过程中的应该明确的问题：①用什么元素标记噬箘体的蛋白质和DNA？②如何获得被标记的噬箘体？③搅拌和离心的目的分别是什么？④上清液和沉淀物分别包含什么物质？⑤预测并分析实验结果。(用“如果„„,则说明„„”的句式表述） 并组织学生开展小组活动，组内互助，讨论、交流这些问题。
学生在合作探究时，教师要注意巡视并及时给予适当点拨。而后，学生汇报讨论结果，困惑于实际实验结果到底是哪一种。此时，教师不失时机地播放赫尔希和蔡斯的实验视频，师生共同将“我们”预测的结果与科学家真实的实验结果对比，得出结论：噬菌体侵染大肠杆菌时，将DNA注入细菌，将蛋白质外壳留在了细胞外。所以，DNA是噬菌体的遗传物质。此时，有同学提出，实验结论还有“蛋白质不是遗传物质”，经师生共同讨论得出：本实验只证明了DNA遗传物质，不能证明蛋白质不是遗传物质。
接着，教师引导学生进一步分析细节：科学家的实验中放射性不是简单的“有无”而是“强弱”之分，这是怎么回事呢？师生共同分析搅拌是否充分、培养时间长短对实验结果的影响，认同实验现象的理想情况与实验的真实情况有时会存在细微的差别。使学生深刻体会到科学家缜密的科学思维和严谨的科学研究态度。
教师指出：噬菌体侵染细菌实验和肺炎双球菌体外转化实验尽管用的材料不同，技术手段也不同，但是实验的设计思路完全相同!再次落实实验的设计思路就是要把DNA和蛋白质分离开，单独地直接地去观察它们的作用。噬菌体侵染细菌实验为证明“DNA是遗传物质”提供了更有说服力的证据。
【设计意图】将科学史作为探究素材，在问题串引领下，学生学会阅读、分析并从中提取有用的信息。利用这些信息进行推理、判断，进而得出结论，由此培养学生的探究精神和科学思维品质。 五、同化顺应，总结本课，形成概念
教师提出：是所有生物都含有DNA吗？学生很快回答：不是，有RNA病毒。教师鼓励学生猜想：RNA病毒的遗传物质是什么呢？学生回答是RNA，教师告知学生：烟草花叶病毒只含有RNA和蛋白质，1956年，格勒和施拉姆用烟草花叶病毒侵染烟草实验证明了，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。教师让学生尝试说明这个实验的设计思路。接着，教师提出，以上实验证实了DNA和RNA都是遗传物质，那为什么说DNA是主要的遗传物质呢？
师生共同总结：绝大多数生物的遗传物质是DNA；少数生物的遗传物质是RNA；DNA是主要的遗传物质。这是本节课知识小结，也是假说演绎法最终的结论。
教师再从遗传物质的发现的历程中，总结，遗传物质的发现之路，离不开科学家们的世代传承与发扬，更离不开科学技术手段的支持。使同学意识到，只有科技不断进步，科学研究才能得以不断发展。
【设计题图】教师适时抛出新的发现与现有结论之间的矛盾，激发学生进一步探究的欲望，并再次让学生认识到科学严谨的实验设计思路的重要性。 六、板书设计
【课后反思】
本节课以遗传物质的探索历程为线索，将生物科学史料转化为探究素材，采用问题串的形式，引领学生层层深入地进行思考，使学生领悟到科学探究的方法和过程，认同科学结论的获得必须基于实证。同时，使学生理解艾弗里与赫尔希等科学家的实验方法不同，单最关
键的实验设计思路是一致的，即把DNA与蛋白质区分开，分别观察DNA或蛋白质的作用。
尤其是在“噬菌体侵染大肠杆菌”实验的教学中，教师打破以往的教学常规，课前通过相关科学史料和视频的适当补充，引导学生阅读课本并从中提取关键信息。再以问题为学习的“脚手架”，鼓励学生一步步推理出实验过程中，每一环节的具体操作方法、目的、注意事项以及合理的实验预期，并与科学家的实验进行对比，最终得出实验结论。在此过程中，学生体会到了科学探究的艰辛与快乐，他们的科学探究能力得到了提高，科学思维品质得到了培养。本节课比较好的完成了教学目标。
当然，上完这节课后，我也感到在教学过程中还有一些不尽人意的地方。例如上课过程中语言不够精练，有些地方显得重复和罗嗦；提出问题后给学生的思考时间较短，在学生还没有考虑成熟，就急于抛出问题的答案或是解决办法。这些问题是我今后教学过程中应该着力改进的方面。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
