“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)

1 教材分析

1.1地位和作用

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)是人民教育出版社新課標(biāo)高中生物必修2第3章第l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、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的。

本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)體系上體現(xiàn)了人們對(duì)科學(xué)理論的認(rèn)識(shí)過程和方法，是進(jìn)行探究式教學(xué)的極佳素材。在教學(xué)中，教師通過發(fā)揮學(xué)生的主體作用，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，妙用科學(xué)史實(shí)例，把知識(shí)的傳授過程優(yōu)化成一個(gè)科學(xué)的探究過程，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，從而滲透科學(xué)方法教育。

2 學(xué)情分析

根據(jù)建構(gòu)主義教學(xué)理論，學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者和課堂的主體，在積極參與合作探究的過程中獲得知識(shí)，并發(fā)生思維的碰撞，達(dá)到能力的互補(bǔ)和提高。同時(shí)部分學(xué)生思維靈活，探究意識(shí)強(qiáng)，探究欲望高，但也有部分學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)地接受知識(shí)，還不具備獨(dú)立探究能力。因此教師在組織上要做好小組的分配，促進(jìn)小組內(nèi)合作交流，使不同學(xué)生都能得到發(fā)展的機(jī)會(huì)。

3 教學(xué)目標(biāo)

3.1知識(shí)目標(biāo)

(1)說出肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和“同位素標(biāo)記法”研院噬菌體侵染細(xì)菌所采用的方法，是目前自然科學(xué)研究的主要方法。(2)說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

3.2能力目標(biāo)

(1)通過肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，能夠證明DNA是遺傳物質(zhì)的最關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，訓(xùn)練邏輯思維的能力；(2)用“同位素標(biāo)記法”來研究噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，說明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，訓(xùn)練由特殊到一般的歸納思維的能力。

3.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

遺傳的物質(zhì)主要是DNA，也有RNA，這就從遺傳和變異的角度，強(qiáng)調(diào)了生命的物質(zhì)性，有利于辯證唯物主義世界觀的樹立。

4教學(xué)模式

本節(jié)課采用“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學(xué)方法，并配以多媒體輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，進(jìn)行分析、討論、歸納和總結(jié)。

“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式流程：復(fù)習(xí)導(dǎo)入→引導(dǎo)探索→歸納總結(jié)→拓展升華。

5 教學(xué)過程

5.1復(fù)習(xí)導(dǎo)入

教師首先提出下列問題：

(1)遺傳是生物在什么過程中表現(xiàn)的基本特征?

(2)通過對(duì)生殖發(fā)育過程中減數(shù)分裂，受精作用和有絲分裂等的學(xué)習(xí)，請(qǐng)問細(xì)胞中哪一結(jié)構(gòu)在前后代保持連續(xù)性和穩(wěn)定性上起重要作用?

(3)染色體的主要化學(xué)成分是什么?

(4)組成蛋白質(zhì)和DNA的化學(xué)元素分別有哪些?

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系學(xué)生已有的知識(shí)設(shè)置問題情景，既檢查了學(xué)生的學(xué)情又鞏固了舊知識(shí)，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)作鋪墊。

5.2引導(dǎo)探索

5.2.1對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測

師：既然說基因在染色體上，而且我們也已經(jīng)知道了染色體的主要成分是蛋白質(zhì)和DNA，那么就說明基因可能是蛋白質(zhì)，可能是DNA，也可能是二者共同構(gòu)成的。基因到底是什么呢?它的化學(xué)本質(zhì)是什么?最初的觀點(diǎn)認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，為什么?請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合DNA和蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)示意圖并閱讀第一段后回答。

20世紀(jì)20年代人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照不同的方式排列，形成不同的蛋白質(zhì)，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。并且當(dāng)時(shí)人們還沒有認(rèn)識(shí)到DNA結(jié)構(gòu)。到了20世紀(jì)30年代，人們才認(rèn)識(shí)到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子。四種脫氧核苷酸也可以有不同的排列順序。這時(shí)才有人開始懷疑遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生沿著科學(xué)的發(fā)展軌跡分析問題。

5.2.2肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

教師用多媒體展示肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)(見教材圖6-1)，并提出問題：

(1)實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行第一、二組的目的是什么?可否直接進(jìn)行第四組?

(2)對(duì)比分析第一、二組說明什么?第二、三組說明什么?第j、四組又說明什么?

(3)該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明DNA是遺傳物質(zhì)?該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?

(4)艾弗里的實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是什么?

教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：

第一、二組起對(duì)照作用，證明R型細(xì)菌和s型細(xì)菌的作用，同時(shí)可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接進(jìn)行第四組。

第一、二組說明了R型細(xì)菌不具有致死性，s型細(xì)菌具有致死性；第二、三組說明了死亡的s型細(xì)菌不具有致死性；第三、四組說明了R型活細(xì)菌與s型死細(xì)菌混合培養(yǎng)后產(chǎn)生了s型活細(xì)菌，并且這種轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳。

該實(shí)驗(yàn)不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。其結(jié)論是S型細(xì)菌中有一種轉(zhuǎn)化因子能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。

最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是將DNA與多糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA分開，分別與R型活細(xì)菌混合培養(yǎng)，單獨(dú)觀察它們的作用。

5.2.3噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)

教師展示赫爾希和蔡斯所做的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，并提出以下問題供學(xué)生思考并討論，教師深入小組成員中參與討論。

(1)該實(shí)驗(yàn)用了什么方法?在什么探究中還用過此方法?(同位索標(biāo)記法)

(2)用S、[標(biāo)記物質(zhì)的理論基礎(chǔ)是什么?能否用C和O進(jìn)行標(biāo)記?(用S、P標(biāo)記是因?yàn)镈NA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中有s而DNA中沒有s。而DNA和蛋白質(zhì)中均含有C和0兩種元素。)

(3)如果實(shí)驗(yàn)用上述方法進(jìn)行，測試的結(jié)果如何?表明了什么?(表明噬菌體的蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部；而是噬菌體的DNA進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi)。)

(4)噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)的增殖是在哪種物質(zhì)的作用下完成的?子代噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分別是怎樣形成的?(噬菌體是在自身DNA的作用下在細(xì)菌體內(nèi)完成增殖的。DNA是自我復(fù)制形成的，蛋白質(zhì)是在DNA指導(dǎo)下合成的。)

(5)此實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想是什么?(將DNA與蛋白質(zhì)分開，分別去感染細(xì)菌，單獨(dú)觀察它們的作用。)

(6)此實(shí)驗(yàn)證明DNA具備遺傳物質(zhì)的哪些特性?實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?教師引導(dǎo)學(xué)生共同得出結(jié)論。(證明DNA能自我復(fù)制，具有連續(xù)性；能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。)

在這過程中學(xué)生結(jié)合肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究；然后匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原因。

5.2.4煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)

教師提供給學(xué)生煙草花葉病毒相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明RNA也是遺傳物質(zhì)(參照前面的實(shí)驗(yàn))，讓學(xué)生帶著問題閱讀。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生沿著科學(xué)的發(fā)展軌跡分析問題，并讓學(xué)生帶著問題閱讀來培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，分析問題的能力，處理信息和歸納總結(jié)能力。

5.3歸納總結(jié)

教師要求學(xué)生根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)思考問題：不同生物的遺傳物質(zhì)是什么?并總結(jié)一下所有的實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論：

(1)某些只含DNA的病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，如噬菌體；

(2)某些只含RNA的病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，如煙草花葉病毒；

(3)絕大多數(shù)生物既有DNA又有RNA，如人、煙草等生物，其遺傳物質(zhì)是DNA。

所以，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

5.4拓展升華

教師學(xué)生思考并回答教材課后習(xí)題。教師展示“未完的爭論”中朊病毒介紹的幻燈片。

設(shè)計(jì)意圖：用標(biāo)題引發(fā)學(xué)生的興趣；擴(kuò)展課堂，激發(fā)學(xué)生繼承和創(chuàng)新的科學(xué)情感和動(dòng)力。

6教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容涉及的實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件下是不可能完成的，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，都是教師滔滔不絕地講，學(xué)生默默地聽，課堂氣氛沉悶，教學(xué)效率低下，更談不上培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和探究能力。本節(jié)課采用了引導(dǎo)——探究式的教學(xué)方法后，教師通過創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情景、平等融洽的人際環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教師由單純的信息表達(dá)者轉(zhuǎn)變成信息的加工者、組織者，處于主導(dǎo)地位；學(xué)生不是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是走進(jìn)科學(xué)家的探究歷程，在觀察和思考中，愉快地學(xué)習(xí)，處于主體地位。這樣在課堂教學(xué)過程中通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，讓課堂充滿了活力，新課改理念得到了落實(shí)。

而本教學(xué)設(shè)計(jì)則依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，挖掘了教學(xué)內(nèi)容中的科學(xué)探究內(nèi)涵，充分利用它讓學(xué)生感受、理解知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展過程，掌握科學(xué)探究的基本方法。如格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。既包含了科學(xué)家持之以恒的寶貴品質(zhì)，又反映了科學(xué)家在研究過程中的創(chuàng)造性思維過程(將DNA與蛋白質(zhì)分開研究)。在潛移默化中，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神和創(chuàng)造性思維品質(zhì)。