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“DNA是主要的遗传物质”1教材分析和设计思路“DNA是主要的遗传物质的”一节是人教版必修二“遗传与进化”第3章第一节的内容，是在前面学习了有关孟德尔的遗传规律以及细胞减数分裂和受精作用的基础上进行学习的。前面的内容已经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？教材通过问题探讨在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验证明了DNA是遗传物质，最后教材通过烟草花叶病毒感染烟草的实验，提出少数生物的遗传物质是RNA，进一步归纳得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。本节在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，让学生重走科学家的探究之路，以掌握科学探究的实验思路与一般方法，提高学生的科学素养。本节课对 “DNA是主要遗传物质”的设计，采用“以问题为中心”的探究式教学模式，整堂课围绕能引发学生开展探究的问题展开教学。问题与问题之间的联系具有链接性、层次性和递进性，以问题为中心开展探究活动，课堂上，在不具备实验条件的情况下，利用多媒体和物理模型展示科学实验过程，引导学生模仿科学家研究的思路，探究、发现、得出结论，从而让学生初步学习到科学探究的方法，达到了掌握知识、培养能力、提高科学素养目的，同时促进了学习方式的转变。2 教学目标2.1知识目标通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是遗传物质；知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌的实验中所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。2.2能力目标利用肺炎双球菌的转化实验中最关键的实验设计思路，训练学生的逻辑思维能力；利用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，训练学生的归纳思维能力。2.3情感目标通过模拟科学发现的过程，培养学生实事求是的科学态度和不断探究的精神；遗传物质主要是DNA，也有RNA，强调了生命的物质性，帮助学生树立辩证唯物主义世界观。3 教学过程3.1创设情景，设疑导入图片展示成龙与父、子三代的照片，引导学生观察祖孙三代的大鼻子，引出一个普遍的生物现象生物的遗传。那么，遗传物质是什么？毋庸置疑是DNA，但是20世纪20年代，当时大多数科学家认为蛋白质最可能是生物体的遗传物质。为什么？引导学生从组成蛋白质的氨基酸大约20种，其排列顺序千变万化；而组成DNA的脱氧核苷酸只有4种。引出探索遗传物质过程的几个经典实验，帮助人们最终确定谁是真正的遗传物质。3.2设置问题串，破解体内转化实验指导学生阅读课本，引导学生观察比较S型细菌与R型细菌结构、菌落上的区别。教师指出S型细菌的最外面有一层多糖类的物质，称为夹膜。菌落由单个细菌（或其他微生物）在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的集落之地。 设置问题串，分析实验过程：第一组与第二组起什么作用？由第一组、第二组实验结果推测得出什么结论？两种细菌致病能力不同，可能与什么结构有关？第三组实验对材料进行怎样处理？实验的结果是什么？推出什么结论？由一、二、三三组实验，使小鼠患败血症死亡的是什么样的细菌？第四组实验对小鼠进行怎样处理？实验的结果是什么？这说明小鼠体内出现了什么细菌？是否加热杀死的S型细菌起死回生复活了？为什么？可能是R型细菌自动转化？为什么？还可能是什么原因？ 根据第四组实验的现象， 归纳总结格里菲思的肺炎双球菌的转化实验实验结论：在第四组实验中，已被加热杀死的S型细菌中，存在着使R型活细菌转变成S型活细菌的活性物质，格里菲思称之为“转化因子”。承上启下，提出疑问：加热杀死的S型细菌中存在着“转化因子”，能将R型活细菌转化为S型活细菌。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。假如是你要确定“转化因子”是什么物质，你该如何设计这个实验呢？3.3设计实验思路，体现实验设计的关键学生思考，讨论： 组成细菌的化合物有DNA、多糖、脂质、蛋白质、RNA等多种，如何确定其中的某一种是转化因子，最关键的设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。PPT展示艾弗里肺炎球菌的转化实验实验方法及过程图解思考：从艾弗里的实验图解中，你可以得出什么结果？艾弗里还将S型活细菌DNA用DNA酶处理后与R型活细菌培养，发现后代全是R型细菌，这又说明了什么？有何作用？由此可见，科学家想方设法把DNA与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察各自的作用。艾弗里DNA转化实验可证明DNA是转化因子，证明DNA是遗传物质，但是当时绝大多数的科学家还是不认同这一观点，因为限于当时科学技术的制约，艾弗里及其同事在实验中，不论对DNA怎样提纯，总会有极少量残留（0.02%）的蛋白质。承上启下，提出疑问：是否有更好的实验材料，其成分组成是100%的蛋白质和100%的DNA，可以不用经过人工提纯DNA，就能单独地去观察DNA或蛋白质的作用呢？排除这些少量蛋白质的作用，从而使实验更严谨，更具有说服力来证明DNA是遗传物质。3.4巧用物理模型，突破噬菌体侵染细菌的实验利用制作T2噬菌体的结构模型，介绍T2噬菌体的结构特点，为什么用35S标记蛋白质外壳、32P标记T2噬菌体DNA？能否用C、H、O、N的放射性同位素进行标记？和赫尔希与蔡斯所做的噬菌体侵染大肠杆菌的实验过程。观察并思考以下问题：此实验采用了什么方法？这两组实验结果是什么？实验的结果说明了什么？分析讨论，得出结论：同位素标记法，只有蛋白质分子中含有S，P几乎都存在于DNA分子；不能， DNA和蛋白质中均含有C、H、O、N四种元素；。第一组：在新形成的噬菌体中没有检测到35S，第二组：在新形成的噬菌体中检测到32P 。噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部，噬菌体的DNA进入了细菌体内；DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。指导学生列表总结亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；噬菌体的DNA进入了细菌体内。DNA分子DNA能自我复制，具有连续性，是遗传物质第二组实验32P标记DNA有32P 标记DNADNA有32P 标记（flash）介绍噬菌体侵染过程及增殖特点：噬菌体侵染过程包吸附注入（DNA）复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质组装子代噬菌体释放等。在T2噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体的DNA被注入细菌细胞内，并在细菌内以细菌的核苷酸为原料，以噬菌体的DNA分子为模板合成许多和亲代噬菌体一样的DNA，而子代噬菌体的蛋白质外壳则是以噬菌体的DNA分子指导下以细菌内的氨基酸为原料合成的。当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌裂解,释放出大量的噬菌体。亲代噬菌体的DNA传递到了子代，保持了遗传物质的连续性，因此DNA是遗传物质，同时样能说明蛋白质不是遗传物质。深化对噬菌体侵染过程的理解。提出质疑：从噬菌体侵染细菌的实验我们可以得出结论：DNA是遗传物质。是不是所有生物的遗传物质都是DNA吗？某些不含有DNA的病毒，其遗传物质又是什么呢？3.5烟草花叶病毒侵染烟草和重建实验RNA也是遗传物质科学家发现有些病毒不含DNA，只含蛋白质和RNA，比如烟草花叶病毒。提问：你能否设计实验，证实烟草花叶病毒的遗传物质是RNA还是蛋白质？学生思考、讨论、设计：从烟草花叶病毒中提取蛋白质和RNA，分别去感染正常烟草。结果发现只有RNA感染的烟草的叶片发病了，这表明RNA起着控制性状的作用，而不是蛋白质。1957年，佛兰科尔康拉特等用TMV与HRV进行的病毒重建实验。烟草花叶病毒（TMV）车前草病毒（HRV）都能感染烟草，但病斑情况不同，图中（a）和(b)分别示意TMV、HRV感染烟草引起的症状。试分析：图中(c)(d)(e)(f)的实验结果说明了什么？整个实验证明了什么？学生分析得出答案：整个实验证明了只有RNA而没有DNA的病毒中，RNA起着控制性状，是遗传物质，而蛋白质不是。师生共同归纳总结：一切生物的遗传物质是核酸。有细胞结构的生物不论是原核生物还是真核生物，其遗传物质是DNA。非细胞结构的生物（病毒）的遗传物质是DNA或RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。4 教学反思生物新课程标准倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动脑，逐步培养学生处理科学信息的能力，分析和解决问题的能力，以及交流与合作能力等。 自主性、探究性、合作性是学生课堂学习的三个基本维度，尤其强调要转变学生的学习方式。本节课在教学教程中，教师创设情景，并结合多媒体辅助教学，在“提出问题讨论、分析问题解决问题”的教学过程中，充分发挥学生的主体作用，学生不是被动地接受知识，而是自主模仿科学家研究的思路，主动参与探究、发现，得出结论，这激发了学生学习的积极性，探究、发现、思考、分析、讨论和交流，学生的想法得以表达和流露，从而让学生科学探索的热情进一步提高，既达到了掌握知识又培养学生的实验设计能力、分析解决问题的能力自主探究精神和创造性思维的目的，从而提高了学生的科学素养, 同时促进了学习方式的转变。
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