核酸是遗传物质的证据教学活动设计.docx

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核酸是遗传物质的证据教学活动设计

《核酸是遗传物质的证据》教学设计

一、教学指导思想与理论依据

2010年新课标版北京高考说明首次明确指出：

要重视生物学重大发现的启迪，这无疑发出一个强烈的信号，要注重对生物学科科学史的教育；而《普通高中新课程标准》（以下简称《标准》）倡导的课程理念是：

提高学生生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系的基本理念，建构主义的理论也告诉我们，知识的构建是一个不断由已知到未知的循序渐进的过程，这就要求教师通过自己组织有效的教学，合理的进行教学设计来达到上述目的。

生物学科的许多知识直接从生活或科学实验中来，例如，《核酸是遗传物质的证据》这节内容围绕控制生物遗传的真正遗传物质是什么而展开，教材给出了人类对遗传物质的认识和探索过程，从怀疑遗传物质是蛋白质到确定遗传物质是核酸，经历一系列重大发现，最后以无可辩驳的事实证明：

核酸才是真正的遗传物质，充分展现了人类探知未知世界的艰难历程，正因如此，本节是我们进行科学史实、科学思维、科学方法教育的绝好资源。

教师要充分挖掘教材中育人的丰富内涵，充分准备相关的教学背景资料，合理的组织教学资源，为学生的知识构建搭好平台，学生能感悟知识的诞生过程，体验学习的乐趣，使我们的课堂教学充满活力与魅力。

二、教学背景分析

（一）教材的分析

“核酸是遗传物质的证据”一节是新课标教材浙科版必修2第3章第1节的内容，是学生在学习了有关遗传的细胞学基础、阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用、分析了染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。

在相当长的时间里，人们一直把蛋白质作为遗传物质，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，最后列举绝大多数生物的遗传物质是DNA，只由少数生物只有RNA而没有DNA时，RNA也可作为遗传物质的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。

本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式教学的极佳素材。

这部分内容的教学不是要求学生记住遗传物质的探索过程的科学史实，而是通过对科学过程的分析领悟科学实验的思想、方法与价值。

肺炎双球菌的转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验是最经典的两个实验，应该进行具体分析。

烟草花叶病毒的感染和重建实验主要用于说明RNA也可作为遗传物质，在实验设计的思想与方法上与DNA是遗传物质的实验类似，因而也可以从简些。

在教学中，灵活的处理教材并充分发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而真正有效的渗透了科学方法教育。

（二）学生情况分析

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，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等相关知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。

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，往往对探究的目的性及过程、结论的形成等缺乏理性的思考。

此外，学生的学习情况存在差异，对生物学科程度不同，从分子水平上研究遗传的知识，较抽象，部分学生理解困难，出现畏难的情绪，还有一部分学生没有良好的科学思维习惯，把生物学科的学习仅停留在简单记忆的层次水平，而不去领悟科学知识的产生过程，因而缺少科学的思维品质。

因此，课前应充分了解学生对知识的掌握程度、学习习惯，及时与学生沟通交流，引导学生认识到学习生物课的重要性，体会生物学习的乐趣，进而培养学生良好的学习习惯和科学的思维品质。

（三）教学方式与教学手段

“引导---探究”教学模式，多媒体辅助教学,学案导学辅助教学

（四）教学手段选择与技术准备

PPT课件

三、教学目标设计

（一）教学目标：

1．知识目标：

（1）能够说出肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

（2）能够说出噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

（3）分析得出核酸是真正的遗传物质。

（4）能够举例说明DNA是主要的遗传物质。

2．能力目标：

（1）通过分析“肺炎双球菌转化实验”及“噬菌体侵染细菌实验”，学生推理和判断出DNA是遗传物质。

（2）通过对经典遗传实验的分析,学生知道生物实验设计的一般思路，学生能够设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质。

3．情感目标：

（1）通过学习人类对遗传物质的探索过程，学生认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。

（2）通过学习对经典的遗传学实验的学习，学生认同技术的进步在科学理论建立中的重大作用。

（3）通过对遗传物质的探索证实核酸是遗传物质的学习，学生能接受生命物质性的唯物主义观点。

（二）教学重点：

1．肺炎双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。

（三）教学难点：

肺炎双球菌转化实验的原理和过程；噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

四、教学流程图（见下页）

核酸是遗传物质的证据教学流程图

五、教学过程设计：

教师活动

学生活动

设计意图

提供感性材料：

俗语:

“种瓜得瓜，种豆得豆”、“龙生龙、凤生凤、老鼠的儿子会打洞”、“一母生九仔，连母十个样”

设问：

（层层导入）

1.这些俗语蕴含了什么生物现象？

2.遗传因子（基因）的载体是什么？

3.染色体的主要成分是什么？

提供给学生染色体的化学组成图片，引导学生观察分析得出结论。

4.究竟谁在遗传中起着决定性作用？

鼓励学生提出假设

学生通过俗语得出生物有遗传和变异现象。

学生回忆前章知识回答：

染色体是遗传因子的主要载体；

观察分析图片，回忆染色体由核酸（DNA、RNA）和蛋白质组成；

学生可以提出多种假设。

联系生活实际，创设问题情景，以此来激发学生强烈的求知欲；

层层设疑导入，复习已学知识的同时，引出本节课要探讨的问题。

指导学生阅读：

核酸是遗传物质的间接证据

设问：

如果DNA是遗传物质，用什么方法可以证明这一点呢？

过渡到学习探索遗传物质的经典实验

学生阅读思考问题：

20世纪30年代以前，人们认为蛋白质是遗传物质。

学生做出一般性推论，如“蛋白质和核酸单独起作用”进而是“如何分离蛋白质和核酸”等

让学生沿着科学的发展轨迹分析问题。

培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。

肺炎双球菌的转化实验（课件展示实验内容）

实验材料的选择

a.铺垫:

选择合适的实验材料，这是科学研究取得成败的关键。

无论是高等的、复杂的，还是低等的、简单的生物，它们共同具有的物质基础都是蛋白质和核酸。

b.设疑:

既然都含有蛋白质和核酸，你觉得选择什么样的生物做实验材料才合适?

c.点拔:

越简单，越低等的生物，含有的物质越少，分析起来简便、快捷、干扰因素少，容易得出结论，并且误差小。

提出问题：

1.该实验材料是什么？

2.肺炎双球菌的“活体细菌转化实验”（格里菲思实验）是如何进行的？

实验结果？

你能得出什么结论？

教师引导分析：

格里菲思提出加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

但“转化因子”究竟是什么呢？

引出艾弗里肺炎双球菌体外转化实验

3.肺炎双球菌的“离体细菌转化实验”（艾弗里实验）是如何进行的？

你能得出什么结论？

4.艾弗里实验最关键的设计思路是什么？

5.根据以上实验结果，你能得出什么结论？

教师引导学生共同得出结论。

学生讨论：

应从真核生物、原核生物、病毒等生物类群来进行分析、比较、筛选最佳材料。

总结：

病毒是最合适的实验材料但由于技术水平的限制，病毒较晚才被人类认识，早期探索遗传物质是用细菌做遗传研究的材料

学生阅读实验材料，从材料中获取信息，解决问题1；

组内进行讨论，解决问题2、3；

学生思考、讨论肺炎双球菌的体外转化实验中设法把DNA和蛋白质等其他物质分开的目的，同时感受物质的分离和提纯技术推动研究的深入开展

深入讨论问题4，对实验结果进行分析，得出结论：

DNA是肺炎双球菌的遗传物质，蛋白质不是。

填写学案

学生领悟科学理论的建立离不开技术的进步

1.培养学生的语言表达能力。

2.培养学生观察能力和分析问题的能力。

3.培养学生处理信息和归纳总结能力及合作交流的能力

4.学生感受科学技术的进步在推动科学理论建立中的重要作用

噬菌体侵染细菌的实验

（PPT课件展示赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验过程图）

将“此实验为什么能证明DNA是遗传物质？

”分解成四个小问题：

1.该实验材料是什么？

其组成成分有哪些物质？

2.该实验是如何进行的？

关键方法是什么？

如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？

表明了什么？

教师引导分析设法将DNA和蛋白质分开是关键，由于研究DNA和蛋白质属于分子水平的研究，需要用放射行同位素示踪技术，如何标记呢？

3.该实验的实验结果如何？

4.根据实验结果，你能得出什么结论？

为何能得出这样的结论？

为什么这个实验更有说服力证明DNA是遗传物质？

教师引导学生阅读实验资料，特别是图示；及时引导学生的讨论，参与到对问题4的深入讨论中，把握学生的思路走向，鼓励积极发言。

5.肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的关键思路是什么?

学生分组观察用语言描述实验过程。

学生阅读实验材料，从材料中获取信息，解决问题1、3；

组内进行初步讨论，解决问题2；放射性同位素标记特征元素能够将二者分开，即蛋白质用35S标记，DNA用32P标记进行分组实验

深入讨论问题4，得出结论：

DNA是遗传物质。

填写学案

都是设法将DNA和其他物质分开,去单独观察他们各自所起的作用

1.培养学生的语言组织能力。

2.培养学生观察能力和分析问题的能力。

3.培养学生处理信息和归纳总结能力

4.学生感受科学技术的进步在推动科学理论建立中的重要作用

RNA是遗传物质的实验---烟草花叶病毒感染烟草的实验

教师提供给学生烟草花叶病病毒相关知识，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质（参照前面的实验）

学生阅读资料，初步设计实验，分析实验，最后讨论、交流得出结论：

RNA是烟草花叶病毒的遗传物质

初步培养学生设计实验的能力

生物的遗传物质

引导学生根据以上实验思考问题：

不同生物的遗传物质是什么？

为什么说DNA是主要的遗传物质？

学生分析、讨论、归纳：

DNA是主要的遗传物质：

①在含有DNA的生物中，DNA是遗传物质；

②在不含DNA而只含有RNA的病毒中，RNA是遗传物质

培养学生分析、总结、自主学习的能力。

1.结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与蔡斯等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？

教师引导分析遗传物质应具备的特性，用PPT打出遗传物质的特点

2.请学生思考并解答学案中的习题。

3.布置作业。

教师小结，指导完成练习及完善学案

学生结合本节所学知识分析，以加深对所学知识的理解和应用；

完成学案和练习题。

培养学生应用知识解决实际问题的能力。

六、板书设计：

第三章遗传的物质基础

第一节核酸是遗传物质的证据

一、肺炎双球菌的转化实验

1、肺炎双球菌

2、肺炎双球菌体内转化实验

结论：

加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

3、肺炎双球菌体外转化实验

结论：

只有DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是遗传物质。

二、噬菌体侵染细菌的实验

结论：

DNA是遗传物质。

三、RNA也是遗传物质的实验---烟草花叶病毒的感染和重建实验

结论：

RNA是遗传物质。

四、生物的遗传物质

对整个生物界来说，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

七、学习效果评价设计

学习效果评价设计

问题

反馈信息

你认为你在本节课的学习中是否有所收获和提高？

你在学习中是否积极参与到课堂中来？

你填写学案是否有困难？

你在课堂中是否一直在思考老师提出的问题？

哪些问题你认为有价值探讨？

科学家探索遗传物质的过程使你有哪些启发？

科学技术手段的进步对科学理论的建立是否有推动作用？

你如何理解的呢？

你认为本节课是否解答了你对所学知识的疑问？

是否是使你对所学内容更有兴趣？

你还对核酸是遗传物质的探索还有哪些知识感兴趣，可以给我们提供吗？

八、教学反思：

本节课的整个教学过程都是在教师的引导下，层层深入展开的；教师充分运用多媒体技术的优势，将丰富的学习材料展现在学生的面前，使学生沉浸在探求生命奥秘的乐趣中，并感受知识产生的过程。

通过师生的共同讨论、学习，能够实现三维教学目标的完美统一。

本节课的教学内容涉及的遗传学经典实验，在现有学校的实验室条件下无法完成，因此,采用了“引导---探究”式的教学方法后，教师通过创设学习情境，激发学生的学习热情,教师处于主导地位,学生不再是被动地接受知识，而是走进科学家的探究历程，在观察和思考中，愉快地学习，处于主体地位。

这样在课堂教学过程中通过师生互动、生生互动，让课堂充满了活力，新课改理念得到了落实。

本节课教学设计依据课程标准，挖掘了教学内容中的科学探究内涵，让学生感受、理解知识的产生和发展过程，了解科学探究的基本方法,渗透的探究精神和创造性思维品质的培育,收到了较好的教学效果。

附：

核酸是遗传物质的证据导学提纲

一、肺炎双球菌的转化实验

（一）肺炎双球菌

S型菌

R型菌

菌落

表面光滑

表面粗糙

菌体

有多糖类荚膜

无多糖类荚膜

毒性

有毒性，使小鼠患败血症死亡

无毒

（二）肺炎双球菌体内转化实验

1、实验者：

格里菲思。

2、实验材料：

S型和R型肺炎双球菌、小鼠。

3、实验原理：

S型菌使小鼠患败血症。

4、实验过程及结果

（1）将R型细菌注射入小鼠；小鼠不死亡。

（2）将S型细菌注射入小鼠；小鼠死亡，小鼠体内有S型活细菌。

（3）加热杀死的S型细菌注射入小鼠；小鼠不死亡。

（4）R型活细菌和加热杀死的S型细菌混合注射小鼠；小鼠死亡，小鼠体内有S型活细菌，经培养得到S型活细菌。

5、实验原则：

R型细菌与S型细菌的毒性对照。

6、结论：

加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”。

（三）肺炎双球菌体外转化实验

1、实验者：

艾弗里及其同事。

2、实验材料：

S型和R型细菌、细菌培养基。

3、实验设计思路：

把S型细菌的各组成成分分开，单独研究它们各自的功能。

4、实验过程及结果：

取S型细菌，分离出其中的DNA、蛋白质、多糖以及将DNA与DNA酶混合，将以上四组分分别与R型细菌培养基混合培养；结果除有DNA一组的培养液中既能分离出R型细菌又能分离出S型细菌，其余各组均只有R型细菌。

5、实验原则：

S型细菌各成分作用的相互对照。

6、结论：

只有DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是遗传物质。

（四）两实验的联系

1、所用材料相同，都是肺炎双球菌R型和S型。

2、体内转化实验是基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”，体外转化实验进一步证明“转化因子”是DNA。

3、两实验都遵循对照原则、单一变量原则。

二、噬菌体侵染细菌的实验

（一）实验者：

赫尔希和蔡斯。

（二）实验材料：

T2噬菌体和大肠杆菌。

（三）实验方法：

同位素示踪法。

（四）T2噬菌体的特点

1、结构：

外壳由蛋白质构成，头部含有DNA。

2、生活方式：

寄生于大肠杆菌内。

3、增殖特点：

在噬菌体DNA的作用下，利用大肠杆菌体内的物质合成自身成分，进行增殖。

（五）实验过程及结果

1、标记细菌：

将细菌培养在含35S的培养基，培养出含35S的细菌；将细菌培养在含32P的培养基，培养出含32P的细菌。

2、标记噬菌体：

将噬菌体培养在含35S的细菌中，培养出含35S的噬菌体；将噬菌体培养在含32P的细菌中，培养出含32P的噬菌体。

3、噬菌体侵染细菌：

（1）将被35S标记的噬菌体培养在细菌中，培养出的子代噬菌体中无35S。

（2）将被32P标记的噬菌体培养在细菌中，培养出的子代噬菌体中有32P。

（六）实验表明：

1、噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌细胞中，而蛋白质留在外面。

2、子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA来遗传的。

（七）结论：

DNA是遗传物质。

三、RNA也是遗传物质的实验

（一）材料：

烟草花叶病毒和烟草。

（二）过程及结果：

将烟草花叶病毒的RNA提取出来去感染烟草，烟草被感染；将烟草花叶病毒的蛋白质提取出来去感染烟草，烟草未被感染。

（三）结论：

RNA是遗传物质。

四、生物的遗传物质

（一）具有细胞结构的生物（无论是原核还是真核）其遗传物质都是DNA。

（二）不具有细胞结构的生物——病毒：

多数遗传物质是DNA，如T2噬菌体。

少数遗传物质是RNA，如HIV病毒，SARS病毒。

（三）针对整个生物界来说，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

反馈练习

1、如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成成分中，能够找到的放射性元素为（A）

A、可在DNA中找到15N和32PB、可在外壳中找到15N和35S

C、可在DNA中找到15N和32P、35SD、可在外壳中找到15N

2、下列哪项是艾弗里及其同事研究肺炎双球菌的方法或实验设计思路（D）

A、杂交实验法B、放射性同位素标记法

C、病毒侵染法D、单独直接观察不同成分作用

3、格里菲思（F.Griffith）用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验，此实验结果（D）

A、证明了DNA是遗传物质B、证明了RNA是遗传物质

C、证明了蛋白质是遗传物质D、没有具体证明哪一种物质是遗传物质

4、某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：

①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠；②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠；③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠；④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠。

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（D）

A、存活、存活、存活、死亡B、存活、死亡、存活、死亡

C、死亡、死亡、存活、存活D、存活、死亡、存活、存活

教师基本信息表

学科

生物

教师姓名

吴永清

课题

核酸是遗传物质的证据

职称

中一

学校

北京56中学

教龄

14

年级

高三、高二

学历

大本