高中生物學(xué)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

宣艷紅

摘 要：運用5E教學(xué)模式進行DNA是主要遺傳物質(zhì)一節(jié)的教學(xué)，促進學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式;科學(xué)探究

教材分析：本節(jié)內(nèi)容是對之前學(xué)的基因在染色體上、有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用的內(nèi)容緊密聯(lián)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制奠定基礎(chǔ)，因此本節(jié)內(nèi)容起到承上啟下的作用。

教學(xué)重點：掌握肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程，和T2噬菌體侵染細菌的實驗原理和過程，因為只有理解了實驗原理和過程才能真正理解DNA是遺傳物質(zhì)。

教學(xué)難點：是掌握噬菌體侵染細菌的實驗原理和過程，因為實驗中涉及一些新穎的實驗思路和復(fù)雜的實驗過程，學(xué)生較難理解。

學(xué)情分析：學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握一些有關(guān)實驗的理論知識和基本操作，比如同位素標(biāo)記技術(shù)，但是本節(jié)課的實驗中涉及到的一些復(fù)雜的實驗過程是學(xué)生從未接觸過的，學(xué)生不易掌握。

教學(xué)策略：本節(jié)課的內(nèi)容是探究DNA是主要的遺傳物質(zhì)，由于實驗室條件有限，學(xué)生不能進行實際的操作，我準(zhǔn)備采用5E教學(xué)法這種探究式的教學(xué)方法進行教學(xué)。5E教學(xué)法包括吸引、探究、解釋、遷移和評價五個環(huán)節(jié)[1]。

教學(xué)目標(biāo)：

生命觀念：理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)，少量的遺傳物質(zhì)是RNA。

科學(xué)思維：掌握肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染實驗的設(shè)計思路。

科學(xué)探究：掌握肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染實驗的過程以及加法原理和減法原理的應(yīng)用方法。

社會責(zé)任：能夠列舉出核酸檢測技術(shù)的實際應(yīng)用

教學(xué)過程

引入環(huán)節(jié)：教師提問學(xué)生如何能確定兩個人是否有血緣關(guān)系？學(xué)生回答親自鑒定。那親子鑒定的原理是什么呢？比對兩個人DNA的相似性。那為什么對比的是兩個人DNA的相似性，而不是對比其他物質(zhì)呢？

設(shè)計意圖：通過提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生回憶起DNA是主要的遺傳物質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進入到探究遺傳物質(zhì)本質(zhì)的情景之中。

探究環(huán)節(jié)：教師提供資料1

早期，由于氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息，當(dāng)時并沒有發(fā)現(xiàn)與此類似的結(jié)構(gòu)特點，因此，人們認為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，后來，人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子，但是DNA的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，因此并沒有引起人們的注意。

隨著科學(xué)的發(fā)展，人們對DNA的結(jié)構(gòu)有了一定的認識，人們對遺傳物質(zhì)的本質(zhì)產(chǎn)生了爭議，實踐才是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在生物學(xué)中主要體現(xiàn)在實驗中。

設(shè)計意圖：提示學(xué)生不要將現(xiàn)存的觀點看作是真理，隨著科技的發(fā)展，會突破一些認識的局限性，產(chǎn)生一些新的認識。

教師提供肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗的資料

教師提問：格里菲斯的實驗結(jié)論是什么？

學(xué)生活動：仔細閱讀資料，思考問題，

設(shè)計意圖：通過學(xué)習(xí)格里菲斯的實驗，學(xué)生明確了生物體內(nèi)真的存在某種物質(zhì)，可以控制生物的遺傳，剛開始科學(xué)家將這種物質(zhì)命名為轉(zhuǎn)化因子，同時學(xué)生會思考怎么才能確定轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)呢，為接下來的學(xué)習(xí)做鋪墊。

S型菌中存在這蛋白質(zhì)、核酸等多種物質(zhì)，如何才能確定哪一種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)呢[2]。同學(xué)們說將S型菌中的蛋白質(zhì)、核酸分離開，分別與R型菌混合后給小鼠注射，通過觀察小鼠的生活狀態(tài)來確定遺傳物質(zhì)是什么。這種方法在今天完全是可行的，每個實驗組都特異性的加入了一種物質(zhì)，所用的原理是“加法原理”，即與常態(tài)相比，人為增加某種影響因素，但是在20世紀(jì)30年代時的提純技術(shù)還不能將細胞中的各種物質(zhì)進行徹底的分離，科學(xué)家做了一個更為巧妙地實驗

教師提供資料3：肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗

20世紀(jì)40年代，艾弗里和他的同事將加熱致死的S型細菌破碎后，設(shè)法去除絕大部分的糖類、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，制成細胞提取物。將細胞提取物加入有R型活細菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果出現(xiàn)了S型活細菌，他們分別用蛋白酶、RNA酶或酯酶處理提取物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)提取物仍具有轉(zhuǎn)化活性，用DNA酶處理后提取物就失去了轉(zhuǎn)化活性。

提問：艾弗里的實驗結(jié)論是什么？

學(xué)生活動：閱讀資料，回答問題。

設(shè)計意圖：通過學(xué)習(xí)艾弗里的實驗，讓學(xué)生認同DNA是遺傳物質(zhì)，同時艾弗里巧妙地實驗設(shè)計，也讓學(xué)生認識到發(fā)散思維的重要性，提醒學(xué)生不要被前任的思路所局限，要學(xué)會從多個角度分析問題，解決問題。

教師提供噬菌體侵染細菌的實驗的資料

提問：噬菌體侵染實驗的實驗結(jié)論是什么？

學(xué)生活動：閱讀材料，的出結(jié)論

設(shè)計意圖：通過學(xué)習(xí)噬菌體侵染實驗，使學(xué)生更加肯定DNA是遺傳物質(zhì)。

解釋環(huán)節(jié)：學(xué)生明白了遺傳物質(zhì)本質(zhì)的探索過程，但是存在一些誤區(qū)，首先噬菌體侵染實驗只能證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，其次需要補充煙草花葉病毒的重建實例，說明病毒只有一種核酸，病毒的遺傳物質(zhì)可能是RNA，學(xué)生理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

遷移環(huán)節(jié)：人的遺傳信息主要分布在染色體上的DNA中。兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指紋一樣用來識別身份，這種方法就是DNA指紋技術(shù)，在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，只需一滴血、一根頭發(fā)等樣品，刑偵人員就可以進行DNA指紋鑒定。

評價環(huán)節(jié)：本節(jié)課我主要通過讓學(xué)生填充表格的形式來評價學(xué)生。

教學(xué)反思：在“引入”階段，通過回憶舊知識，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進入了探索遺傳物質(zhì)本質(zhì)的學(xué)習(xí)情景;在“探究”環(huán)節(jié)，通過閱讀DNA是主要遺傳物質(zhì)的科學(xué)史，變被動接受為主動學(xué)習(xí)，發(fā)展了學(xué)生的探究能力;在“解釋”環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)生在探究環(huán)節(jié)所暴露出來的錯誤概念進行有針對的教學(xué)，幫助學(xué)生正確的把我所學(xué)的知識;在“遷移”環(huán)節(jié)，列舉遺傳物質(zhì)本質(zhì)發(fā)現(xiàn)的實際作用，培養(yǎng)其社會責(zé)任。在“評價”環(huán)節(jié)，通過讓同學(xué)完成概念圖的方式，進一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。

參考文獻

[1]張新紅.5E教學(xué)模式在高中生物概念教學(xué)中的實踐應(yīng)用—以“DNA復(fù)制”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，34（9）：14-17.

[2]李慧敏.“DNA是主要遺傳物質(zhì)”教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)教學(xué)，2009，34（4）：25-26.