3.1DNA是主要的遗传物质第1课时教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第3节DNA是主要的遗传物质（第1课时） 一、教材分析 教材分析 本节课选自人教版高中生物学必修2《遗传与进化》第3章第1节。本章“基因的本质”旨在从分子层面揭示遗传物质的化学本质，本节作为本章开篇，通过经典的科学史实验，确立了DNA作为遗传物质的地位，是理解后续DNA结构、复制和基因概念的基础。 二、教学目标确定 教学目标 生命观念 通过对蛋白质和核酸早期认识的比较，初步形成生物大分子的结构与功能相适应的观念。 科学思维 能够基于科学史资料，运用归纳与概括的方法，总结作为遗传物质应具备的特点。 通过对格里菲思和艾弗里实验的逐步分析，学习对照实验的设计思想，掌握“提出假说-寻找证据”的科学探究方法。 科学探究 能够针对格里菲思实验的意外发现，提出可检验的假说（“转化因子”）。 能够基于艾弗里的实验思路，评价其实验设计的严谨性，并理解分离、提纯技术对实验成功的重要性。 社会责任 通过了解科学家在探索遗传物质本质过程中的争论与突破，感悟敢于质疑、严谨求证的科学精神，以及技术发展对科学研究的推动作用。 教学重点 1.肺炎链球菌转化实验的原理、过程和结论分析。 2.艾弗里实验的设计思路（“减法原理”）及其结论。 教学难点 1.理解“转化因子”的实质以及转化作用的机理。 2.理解并评价艾弗里实验的严谨性，特别是如何排除其他物质的干扰。 三、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 一、创设问题，追溯历史 1.展示矛盾：呈现20世纪初的科学认知：染色体由蛋白质和DNA组成；同时期观点：蛋白质是遗传物质。 2.提出问题： a.（指向旧知）遗传物质应该具备哪些特点？（提示：从遗传信息的储存、传递、表达、变异等角度思考） b.（引导分析）当时人们为什么认为蛋白质是遗传物质？请从蛋白质的结构角度分析其“合理性”。 c.（引发质疑）DNA也是生物大分子，它有没有可能作为遗传物质呢？当时人们为什么不重视DNA？ 3.呈现史料：简述20世纪20-30年代对蛋白质和DNA的化学认识（氨基酸顺序多样vsDNA结构不明）。 4.引出主题：观点需要实验证明。如何设计实验来确定谁是遗传物质？ 1.回顾染色体组成，产生认知冲突。 2.思考与讨论： a.小组讨论，归纳遗传物质的特点（如能储存大量信息、能自我复制、结构相对稳定等）。 b.分析蛋白质氨基酸序列的多样性，理解其作为信息载体的“可能”。 c.思考DNA被忽视的原因（结构不清晰）。 3.阅读或聆听史料，理解历史背景。 4.明确本课核心任务：寻找实验证据。 二、探究发现一：格里菲思的体内转化实验 1.介绍材料：展示R型和S型肺炎链球菌的菌落、荚膜、致病性对比图/表。 菌落 荚膜 致病性 R型菌 S型菌 2.呈现实验：动态展示或分步讲解格里菲思的四组实验过程及结果。 组别 注射物 小鼠 状态 血液中分离出的细菌 1 活R型 存活 无 2 活S型 死亡 活S型 3 加热杀死 的S型 存活 无 4 活R型+加热杀死的S型 死亡 活S型 3.引导分析： a.实验①②③分别说明了什么？（R型无毒，S型有毒；加热杀死的S型无毒） b.实验④最令人意外的结果是什么？（小鼠死亡，体内分离出活的S型菌） c.这些S型菌是怎么来的？是R型突变来的，还是由死的S型“复活”的，还是死的S型中有某种物质“转化”了R型？ 4.提出假说：引导学生排除“突变”（概率极低且方向随机）和“复活”（加热致死不可逆），聚焦“转化”。引出格里菲思的结论：加热致死的S型菌中含有“转化因子”，能使R型菌转化为S型菌。 5.深化思考：“转化因子”是什么？如何证明？ 1.观察对比，理解两种菌的核心区别（有无荚膜、有无毒性）。 2.观察实验过程，记录结果。 3.小组讨论： a.分析对照，得出初步结论。 b.指出实验④的异常现象。 c.针对S型菌的来源提出各种猜测。 4.在教师引导下，理解并接受“转化因子”假说。 5.思考下一步研究方向，为艾弗里实验做铺垫。 三、探究发现二：艾弗里的体外转化实验 1.承接问题：艾弗里及其同事决心找到“转化因子”的化学本质。 2.呈现思路：提问：如果让你来设计实验，关键思路是什么？引导学生得出：必须将各种物质分开，单独观察其作用。 3.展示实验：图示或动画展示艾弗里实验流程：从热致死的S型菌提取物→分别用蛋白酶、RNA酶、酯酶、DNA酶处理→分别与R型菌混合培养→观察菌落类型。 4.引导探究： a.这个实验的核心设计思想是什么？（“减法原理”：逐一去除一种成分，看转化活性是否消失。） b.实验设置了哪些对照？（未处理的提取物作为阳性对照；各组之间相互对照。） c.实验结果说明了什么？（只有用DNA酶处理的那一组，转化作用消失。） d.能否直接说“转化因子就是DNA”？可能会有什么质疑？（提取物纯度够吗？DNA酶本身是否含有其他抑制物？） 5.呈现证据：简述艾弗里进一步的提纯工作，以及转化活性与DNA含量呈正相关等证据。 6.得出结论：艾弗里实验表明，DNA才是使R型菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。蛋白质等其他物质不是。 1.明确艾弗里要解决的问题。 2.思考并回答：关键是将蛋白质、DNA等物质分离、纯化，单独检验。 3.观察实验流程，理解每一步的目的。 4.深度分析： a.理解“减法原理”在控制自变量中的应用。 b.识别实验中的对照设置。 c.根据结果推导初步结论。 d.进行批判性思考，提出对实验可能存在的质疑（如纯度问题），理解科学结论的严谨性要求。 5.了解科学家为排除质疑所做的努力。 6.总结艾弗里实验的结论。 四、课堂小结，悬疑延伸 1.总结升华：师生共同回顾本课探索历程：从早期推测→格里菲思发现“转化因子”→艾弗里证明“转化因子”是DNA。科学在质疑和验证中前进。 2.概念初建：基于艾弗里实验，我们可以得出的结论是：对于肺炎链球菌而言，DNA是遗传物质。 3.留下悬念：艾弗里的结论当时被广泛接受了吗？（没有，因提纯技术质疑）还有什么更直观、更有说服力的实验证据吗？下节课我们将学习赫尔希和蔡斯的实验。 4.布置作业：绘制本课时两个实验的流程图，并标注关键结论；思考：如果让你向当时质疑艾弗里的人解释，你会如何论证？ 1.跟随教师梳理知识脉络。 2.明确本课时得出的核心结论。 3.了解科学史上的争议，产生对下节课的期待。 4.记录作业。 四、教学板书 第3节DNA是主要的遗传物质（第一课时） 一、对遗传物质的早期推测 遗传物质应具备的特点：储存遗传信息、自我复制、控制性状、相对稳定、能变异。 20世纪20年代主流观点：蛋白质是遗传物质。 理由：蛋白质由多种氨基酸组成，氨基酸排列顺序多样，可能蕴含遗传信息。 二、肺炎链球菌的转化实验 实验材料：R型菌（无荚膜，无毒）、S型菌（有荚膜，有毒）。 格里菲思实验（体内转化）： 实验④现象：R型活菌+加热致死S型菌→小鼠死亡（体内有S型活菌）。 结论：加热致死的S型菌中含有“转化因子”，能使R型菌转化为S型菌。 五、教学反思 1.成功之处： 本节课以科学史为叙事主线，成功地将学生带入科学家的研究情境，使知识学习过程成为一场探究之旅，有效激发了学生的兴趣和思维参与度。 对两个转化实验的处理层次分明：格里菲思实验重在现象分析和假说提出；艾弗里实验重在设计思路剖析和结论的严谨性探讨。重点突出，难点突破有方。 2.待改进之处： 对于“转化”的微观机理（如感受态、基因重组），若时间允许或学生基础较好，可用简单动画或示意图辅助说明，以加深理解，但不宜过度展开，以免冲淡主线。 在分析艾弗里实验时，部分学生可能对“酶解法”的原理（酶具有专一性）感到陌生，需要稍作回顾或解释。 学科网（北京）股份有限公司 $