3.1 DNA是主要的遗传物质教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

3.1《DNA是主要的遗传物质》 教学设计 课程信息 - 课程名称：DNA是主要的遗传物质 - 教材版本：人教版2019必修2 - 适用年级：高一 - 课时安排：1课时（45分钟） 核心素养目标 1. 生命观念： - 理解DNA作为主要遗传物质的科学依据，形成对生物遗传物质的基本认识。 - 认同DNA在生物遗传中的核心地位。 2. 科学思维： - 通过分析经典实验（如肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验），培养学生的逻辑推理和批判性思维能力。 - 学会运用“加法原理”和“减法原理”设计实验，控制自变量。 3. 科学探究： - 模拟经典实验，理解实验设计思路，掌握科学探究的基本方法。 - 通过小组讨论和互动环节，提升合作探究能力。 4. 社会责任： - 了解遗传学研究对医学和生物技术的推动作用，增强对科学知识的尊重和应用意识。 教学重难点 - 重点： 1. 肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。 2. DNA作为遗传物质的证据及其特点。 - 难点： 1. 实验设计中“加法原理”和“减法原理”的应用。 2. 对实验结果的分析和推理能力的培养。 教学方法 - 讲授法、讨论法、多媒体演示法、互动探究法。 新课讲授 一、导入 - 问题导入：展示细胞结构图，提问学生：“细胞内的遗传物质是什么？”引出DNA和蛋白质的争论。 - 背景介绍：20世纪初，科学家对遗传物质的争论，引出本节课的主题——DNA是主要的遗传物质。 二、肺炎链球菌转化实验 1. 格里菲思体内转化实验： 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验是遗传学史上一个重要的实验，以下是其实验内容、结论及意义： 实验背景 肺炎链球菌有两种类型：S型（光滑型）和R型（粗糙型）。S型细菌有荚膜，菌落光滑，具有致病性；R型细菌无荚膜，菌落粗糙，无致病性。 实验过程 格里菲思将不同类型的肺炎链球菌注入小鼠体内，观察小鼠的存活情况及从小鼠体内分离出的细菌类型，实验分为以下几组： 1. 单独注射R型活细菌：小鼠存活，体内只能分离出R型细菌。 2. 单独注射加热杀死的S型细菌：小鼠存活，体内无法分离出活的S型细菌。 3. 注射R型活细菌与加热杀死的S型细菌的混合物：小鼠死亡，并且从其体内分离出了活的S型细菌。 实验结论 格里菲思的实验表明，加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，能够将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。 实验意义 格里菲思的体内转化实验为后续艾弗里等人的体外转化实验奠定了基础，最终证明了DNA是遗传物质。 - 讲解实验设计：将R型和S型细菌分别注入小鼠体内，观察结果。 - 引导学生分析实验现象：加热杀死的S型细菌为何能使R型细菌转化为S型？ - 提出“转化因子”的概念。 2. 艾弗里体外转化实验： - 讲解实验思路：将S型细菌的DNA、蛋白质等物质分离，单独观察其作用。 - 引导学生分析实验结果：DNA是转化因子。 3. 互动环节： - 小组讨论：将学生分成小组，讨论“为什么艾弗里的实验能证明DNA是遗传物质，而不能证明蛋白质不是遗传物质？” - 小组汇报：每组推选一名代表发言，教师总结并补充。 三、噬菌体侵染细菌实验 1. 实验材料和方法： - 讲解T2噬菌体的结构和生活方式。 - 介绍放射性同位素标记技术：用35S标记蛋白质，用32P标记DNA。 2. 实验过程： - 演示实验步骤：标记噬菌体、侵染细菌、搅拌离心、检测放射性。 - 引导学生分析实验结果：DNA进入细菌，蛋白质留在外面。 3. 互动环节： - 模拟实验：设计一个模拟噬菌体侵染细菌实验的互动环节，可以帮助学生更直观地理解实验过程和原理。以下是一个详细的互动环节设计方案： 目标 通过模拟实验，让学生理解噬菌体侵染细菌的过程，掌握放射性同位素标记技术的应用，以及实验结果的分析。 准备材料 1. 道具： - 噬菌体模型：用彩色纸或塑料制作噬菌体的头部和尾部，头部用红色表示（代表DNA），尾部用蓝色表示（代表蛋白质外壳）。 - 细菌模型：用较大的球体或盒子表示大肠杆菌。 - 标记物：用贴纸或标签分别写上“32P”和“35S”，分别代表被标记的DNA和蛋白质。 - 离心管模型：用透明塑料管或纸筒代替，用于模拟离心过程。 - 上清液和沉淀物容器：用两个透明塑料杯或纸杯分别标记为“上清液”和“沉淀物”。 2. 学生分组： - 将学生分成若干小组，每组4-5人。 模拟步骤 1. 标记噬菌体： - 每组学生领取一个噬菌体模型。 - 用“32P”标签贴在噬菌体的头部（DNA部分），用“35S”标签贴在尾部（蛋白质部分）。 - 讲解：32P用于标记DNA，35S用于标记蛋白质。 2. 噬菌体侵染细菌： - 将噬菌体模型的尾部（蛋白质部分）吸附在细菌模型上，模拟噬菌体吸附到细菌表面的过程。 - 讲解：噬菌体通过尾部吸附到细菌表面，然后将头部的DNA注入细菌内部，蛋白质外壳留在外面。 3. 搅拌和离心： - 模拟搅拌过程：学生轻轻晃动噬菌体和细菌模型，使噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离。 - 模拟离心过程：将噬菌体和细菌模型放入离心管模型中，模拟离心操作。 - 讲解：搅拌的目的是让噬菌体的蛋白质外壳与细菌分离，离心是为了将较重的细菌沉淀到管底，而较轻的噬菌体外壳留在上清液中。 4. 检测放射性： - 将离心后的“上清液”和“沉淀物”分别放入标记好的容器中。 - 检测放射性：学生检查“上清液”和“沉淀物”中的标签。 - 讲解：如果噬菌体的DNA进入细菌，那么沉淀物中会有32P的放射性；如果蛋白质外壳留在上清液中，那么上清液中会有35S的放射性。 5. 讨论与总结： - 每组学生讨论实验结果，并推选一名代表汇报。 - 教师总结：通过模拟实验，学生理解了噬菌体侵染细菌的过程，以及DNA作为遗传物质的证据。 - 提问：为什么实验中不能同时用32P和35S标记同一个噬菌体？学生回答后，教师补充解释。 注意事项 1. 道具制作要简单直观，便于学生操作和理解。 2. 讲解过程要清晰，每一步都要结合实验原理进行解释。 3. 鼓励学生积极参与，通过动手操作和讨论加深对实验的理解。 4. 及时纠正错误，确保学生理解正确。 通过这个互动环节，学生不仅能够直观地理解噬菌体侵染细菌实验的过程，还能通过实际操作和讨论加深对实验原理和结论的理解。 4、 RNA作为遗传物质的证据 - 实验背景： - 介绍烟草花叶病毒的结构：RNA和蛋白质外壳。 - 实验过程： - 通过动画或图示展示实验过程：分离RNA和蛋白质，分别感染烟草，观察实验结果。 - 实验结论： - RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。 - 举例分析： - 通过实例分析，引导学生理解RNA作为遗传物质的证据。 五、总结与拓展 1. 总结： - 回顾肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的关键结论。 - 强调DNA作为遗传物质的特点：稳定、可复制、可传递。 2. 拓展： - 介绍其他生物的遗传物质（如RNA病毒）。 - 讨论实验技术在科学研究中的重要性。 课堂习题 1. 判断题：艾弗里的肺炎链球菌转化实验利用了“减法原理”。（ ） - 答案：√ 2. 选择题：赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记噬菌体后，检测到放射性主要集中在（ ） - A. 上清液 B. 沉淀物 C. 噬菌体外壳 D. 大肠杆菌表面 - 答案：B 3. 简答题：结合肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，分析DNA作为遗传物质应具备哪些特点？ - 答案：能够精确复制、指导蛋白质合成、储存遗传信息、结构稳定。 板书设计 DNA是主要的遗传物质 一、肺炎链球菌转化实验 1. 格里菲思体内转化实验 - 转化因子 2. 艾弗里体外转化实验 - DNA是遗传物质 二、噬菌体侵染细菌实验 1. 实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌 2. 实验方法：放射性同位素标记 3. 实验结论：DNA是遗传物质 三、DNA作为遗传物质的特点 1. 精确复制 2. 指导蛋白质合成 3. 储存遗传信息 4. 结构稳定 学科网（北京）股份有限公司 $$