1.1DNA是主要的遗传物质（第一课时）教学设计2025-2026学年高一下学期生物沪科版必修2

该高中生物学教学设计聚焦“DNA是主要的遗传物质”核心知识点，通过“种瓜得瓜，种豆得豆”生活俗语导入，引导学生探究遗传物质本质，承接必修一核酸基础，为后续DNA结构与功能学习搭建递进式知识支架。 此资料以问题链驱动四大经典实验逻辑推理，结合模型建构与小组合作，渗透科学思维与探究实践，如噬菌体侵染实验同位素标记分析培养严谨推理能力，科学家接力研究历程强化态度责任，助力学生理解实验本质，为教师提供结构化教学资源。

教学设计 课程名称 DNA是主要的遗传物质（第一课时） 选用教材 高中生物沪科版必修二 教学章节 第一章第一节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是沪科版高中生物必修二第一章遗传的分子基础开篇内容，承接必修一细胞增殖、核酸基础知识点，整体分为两大核心板块，第一板块依次梳理格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验、艾弗里体外转化实验、赫尔希与蔡斯 T2 噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒重组实验四大经典探究实验，层层递进证明绝大多数生物遗传物质为 DNA，少数 RNA 病毒遗传物质为 RNA，建立 “DNA 是主要遗传物质” 核心概念；第二板块讲解 DNA 分子基本组成单位脱氧核苷酸、单链结构、反向平行双螺旋空间结构、碱基互补配对原则，阐释遗传信息储存在碱基排列顺序中，配套 DNA 双螺旋模型建构探究活动，完整搭建遗传物质本质与结构的知识框架，既训练学生实验逻辑推理的科学思维，也为后续 DNA 复制、基因表达、变异等内容奠定核心理论基础，兼具实验探究价值与知识承上启下的作用。 二、学情分析 1. 知识基础 学生在高中生物必修一已经学习核酸分为 DNA 和 RNA，知晓 DNA 主要分布在细胞核、RNA 主要分布在细胞质，了解脱氧核糖、核糖、四种含氮碱基基础名词，初步认识蛋白质是生命活动主要承担者，但不清楚核酸承担遗传功能，未接触肺炎链球菌、噬菌体、烟草花叶病毒等实验材料，对放射性同位素标记、体外物质提纯、病毒侵染宿主细胞等实验技术完全陌生，也不了解 DNA 双螺旋空间结构与碱基配对规则，存在较多知识空白点。 2. 能力基础 高一学生具备基础对照实验分析能力，能简单区分自变量、因变量，但是对于多组递进式经典实验的逻辑串联、单一变量控制、实验缺陷分析、同位素标记定量分析等复杂探究思路掌握薄弱，动手建模能力较弱，难以自主梳理科学家逐步推翻旧观点、得出结论的完整推理链条，自主设计实验验证遗传物质的能力不足，文字表述实验结论时容易出现逻辑漏洞。 3. 认知基础 学生日常通过生活俗语 “种瓜得瓜种豆得豆” 直观感知遗传现象，主观默认蛋白质是控制性状的核心物质，存在先入为主的认知误区；抽象思维发展不均衡，难以理解肉眼不可见的 DNA 分子微观结构、病毒侵染细胞的微观过程，容易混淆 “DNA 是遗传物质” 和 “DNA 是主要遗传物质” 两个层次概念，无法区分 DNA 病毒与 RNA 病毒遗传物质的差异，对碱基排列储存海量遗传信息的抽象逻辑难以直观感知。 三、教学目标 1. 生命观念 通过四大经典实验推导，建立核酸作为遗传物质的物质观，理解 DNA 独特双螺旋结构与其储存、传递遗传信息功能相适应的结构与功能统一观；区分 DNA 病毒、RNA 病毒遗传物质差异，形成 “绝大多数生物以 DNA 为遗传物质，少数病毒以 RNA 为遗传物质” 的稳态与平衡生命观念。 2. 科学思维 对比格里菲斯与艾弗里实验思路差异，梳理每一组实验自变量、实验现象与实验结论的逻辑链条，运用归纳、演绎、批判性思维分析各实验的优势与局限；依托 DNA 碱基配对规则进行逻辑推导，推理碱基数量比例关系，基于碱基排列多样性理解遗传信息多样性，形成严谨求实的推理思维。 3. 科学探究 梳理 DNA 双螺旋结构发现多学科合作探究历程，自主搜集沃森、克里克、富兰克林、查格夫等科学家研究资料；动手组装脱氧核苷酸、搭建 DNA 双链模型，自主计算限定碱基比例下四种脱氧核苷酸数量，在建模过程中主动发现 DNA 反向平行、碱基互补配对结构特点，掌握模型建构的科学探究方法。 4. 社会责任 感悟一代代科学家数十年接力探究遗传物质本质的钻研精神，树立持之以恒、合作共赢的科研态度；了解核酸相关生物技术在疫苗研发、病毒检测中的应用，能够客观区分 DNA 病毒、RNA 病毒，理性看待 RNA 病毒传播防控相关科普知识，主动向身边人普及遗传物质基础常识。 四、教学重难点 教学重点 1. 四大经典实验的实验过程、现象与对应实验结论，理解 DNA 是绝大多数生物的遗传物质，RNA 是 RNA 病毒的遗传物质。 2. DNA 分子的化学组成、反向平行双螺旋结构、碱基互补配对原则。 3. 遗传信息储存在 DNA 四种碱基的排列顺序中。 教学难点 1. 赫尔希与蔡斯噬菌体侵染细菌实验的同位素标记原理、离心分层现象与实验逻辑推导。 2. 艾弗里体外转化实验的单一变量控制与实验技术局限带来的结论争议。 3. DNA 反向平行双螺旋微观空间结构理解，碱基互补配对相关数量推导。 五、教学方法  问题链驱动教学法：围绕 “遗传物质究竟是什么” 设计递进式问题，串联全部经典实验，层层引导学生推理思考。  图文直观演示法：依托教材示意图分步拆解肺炎链球菌转化、噬菌体侵染、DNA 分子微观结构等抽象过程，降低微观知识理解难度。  对比分析法：横向对比格里菲斯体内实验与艾弗里体外实验、DNA 病毒与 RNA 病毒、DNA 与 RNA 结构差异。  模型建构探究法：组织学生动手搭建 DNA 双螺旋物理模型，自主探究 DNA 结构特点。  小组合作讨论法：针对实验缺陷、科学家合作历程、遗传信息多样性等问题开展小组交流，完善逻辑认知。  讲授归纳法：针对同位素标记、碱基数量推导等难点内容进行精准精讲，梳理知识框架。 六、教学资源 教材配套肺炎链球菌转化、噬菌体结构与侵染、烟草花叶病毒重组、DNA 分子各级结构示意图；艾弗里实验结果数据表格；DNA 的 X 射线衍射照片；脱氧核糖、磷酸、四种碱基物理建模组件；多媒体课件；教材课后思考讨论题与自我评价习题。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节 1 情境导入（5 分钟）  口述生活情境：民间俗语 “种瓜得瓜，种豆得豆”，亲子代性状高度相似，这是遗传现象。抛出递进式导入问题：亲代传递给子代的遗传物质化学本质是什么？早期科学家普遍认为蛋白质是遗传物质，这个观点正确吗？今天我们跟随科学家的实验一步步寻找答案。  出示格里菲斯的肺炎链球菌转化实验示意图 简单介绍两种肺炎链球菌区别：S 菌有多糖荚膜、菌落光滑、小鼠感染致死；R 菌无荚膜、菌落粗糙、小鼠存活。  跟随教师引导思考遗传物质的猜想，记录早期科学界认定蛋白质为遗传物质的背景。  观察图片 1-1 四组小鼠实验图示，区分 S 菌、R 菌形态，初步记住两种菌株对小鼠的不同影响。 环节 2 新知探究一：格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验（10 分钟）  分步拆解图片 1-1 四组实验，逐组讲解实验处理与实验结果： 第一组：仅注射活 R 菌，小鼠存活，体内仅检出 R 菌； 第二组：仅注射活 S 菌，小鼠死亡，体内检出活 S 菌； 第三组：注射经加热灭活的 S 菌，小鼠存活，无活菌； 第四组：活 R 菌 + 加热灭活 S 菌混合注射，小鼠死亡，体内分离出活 S 菌。  抛出思考讨论题（教材原版问题）：分析以上转化实验，你能得出什么结论？组织学生短暂思考后点名作答。  总结学生发言，梳理实验推论：加热杀死的 S 菌中存在某种 “转化因子”，可以进入活 R 菌，让 R 菌获得 S 菌致死性状；但该实验无法证明转化因子是哪一类物质，仅确定存在转化因子，遗留探究问题：转化因子的化学本质是什么？  跟随教师分步分析四组实验，记录每组自变量与小鼠存活结果，对比第三组、第四组实验差异，发现灭活 S 菌单独注射无危害，混合 R 菌后却产生有毒 S 菌。  独立思考讨论问题，举手分享自己推导的实验结论，补充完善推论，完整记录 “转化因子” 概念与实验遗留疑问。 环节 3 新知探究二：艾弗里肺炎链球菌体外转化实验（12 分钟）  过渡衔接：格里菲斯提出转化因子，但无法确定本质，艾弗里借助大分子分离提纯技术，把 S 菌内部物质拆分，单独与 R 菌混合培养，设计体外对照实验。出示艾弗里实验结果数据表 介绍五组实验处理。  逐行解读表格数据： 组别 1 S 菌 DNA+R 菌：少量 R 菌转化为 S 菌； 组别 2 S 菌 DNA+DNA 酶 + R 菌：全部为 R 菌； 组别 3 S 菌蛋白质 + R 菌：无转化； 组别 4 S 菌荚膜多糖 + R 菌：无转化； 组别 5 S 菌 RNA+R 菌：无转化； 补充说明 DNA 酶功能为降解 DNA。  设置分层问题引导推理：第一，只有哪一组出现转化现象？第二，DNA 酶破坏 DNA 后转化消失，说明转化的必要条件是什么？第三，蛋白质、多糖、RNA 均无法实现转化，证明转化因子不是这些物质，由此得出什么结论？  补充实验局限：受时代技术限制，提纯的 DNA 无法做到百分之百纯净，仍含有微量蛋白质杂质，这也是当时部分科学家质疑实验结论的关键点，为后续噬菌体实验铺垫。  提问学习提示思考题：格里菲斯和艾弗里转化实验的实验思路有什么不同？引导学生对比总结：格里菲斯是体内混合观察整体效应，艾弗里是体外拆分单一物质，单独探究每种物质作用，实现单一变量控制。  仔细观察表 1-1 五组实验处理与培养结果，用笔标注出现转化的实验组，对比有无 DNA 酶两组实验的差异。  跟随教师问题链逐步推理，小组内交流讨论表格反映的规律，总结得出转化因子是 DNA，记录实验技术局限带来的争议点。  对比两位科学家实验思路，口头梳理体内实验与体外拆分实验的核心区别，完善课堂笔记。 环节 4 新知探究三：赫尔希、蔡斯 T2 噬菌体侵染细菌实验（13 分钟）  过渡导入：为彻底消除蛋白质杂质的争议，科学家选用仅含 DNA 和蛋白质两种成分的 T2 噬菌体作为实验材料。出示 T2 噬菌体结构示意图 标注头部 DNA、外壳蛋白质，介绍噬菌体只能寄生大肠杆菌增殖的特性。  出示噬菌体侵染实验示意图 讲解同位素标记原理：蛋白质含特有硫元素，用 ³⁵S 标记蛋白质；DNA 含有特有磷元素，用 ³²P 标记 DNA，两种元素互不干扰，可分别追踪两种物质去向。  分步讲解实验操作流程：标记噬菌体→侵染无放射性大肠杆菌→搅拌（分离细菌与吸附在表面的噬菌体外壳）→离心（轻外壳上浮、重细菌沉淀）→检测上清液、沉淀物放射性。  分两组分析实验现象： ① ³⁵S 标记蛋白质组：放射性集中在上清液，沉淀物细菌几乎无放射性，说明蛋白质外壳未进入大肠杆菌； ② ³²P 标记 DNA 组：放射性集中在沉淀物细菌内，上清液放射性极低，说明 DNA 进入宿主细胞。  推导实验结论：噬菌体侵染宿主时，只有 DNA 进入细胞指导子代噬菌体合成，蛋白质留在细胞外，直接证明 T2 噬菌体的遗传物质是 DNA。  出示噬菌体侵染完整过程示意图 梳理侵染完整步骤：吸附→尾部注入 DNA→合成噬菌体组分→组装子代→裂解释放，强调全程仅 DNA 进入细胞，作为遗传模板。  抛出自我评价思考题引导思考：实验为何选用 ³⁵S 和 ³²P 标记？仅标记蛋白质或仅标记 DNA 能否得出结论？预留思考，下节课完整解答。  观察图片 1-2 识别噬菌体 DNA 与蛋白质分布，理解该实验材料的优势。  观察图片 1-3 两组同位素标记离心结果，区分上清液、沉淀物分别代表的结构，记录两组放射性分布差异。  跟随教师梳理侵染全过程，结合图片 1-4 梳理吸附、注入、合成、组装、释放五步流程，推理只有 DNA 进入宿主细胞的实验意义。  独立思考教师抛出的课后思考题，简单写下自己的初步猜想。 环节 5 课堂小结 + 当堂巩固（5 分钟）  板书梳理本节课三个实验递进逻辑：格里菲斯证明存在转化因子→艾弗里初步证明转化因子是 DNA（存在技术缺陷）→赫尔希蔡斯无争议证明噬菌体遗传物质为 DNA。  出示当堂练习题：  格里菲斯第四组小鼠死亡的直接原因是？  艾弗里实验中加入 DNA 酶组无转化，证明了什么？  ³²P 标记噬菌体后，放射性主要出现在离心后哪一部分？  布置预习任务：预习烟草花叶病毒重组实验，思考是否所有生物遗传物质都是 DNA。  跟随教师梳理实验逻辑链条，完善课堂笔记。  独立完成三道课堂习题，举手核对答案，订正错题。  记录预习任务，课后自主阅读教材烟草花叶病毒相关内容。 八、板书设计 九、课程思政 本节课通过梳理四代科学家跨越数十年接力探究遗传物质本质的完整历程，让学生体会科学研究并非一蹴而就，格里菲斯的发现埋下伏笔，艾弗里突破提纯技术局限开展体外实验，赫尔希与蔡斯创新同位素标记技术解决遗留争议，一代代研究者求真务实、不惧质疑、持续创新，引导学生树立坚持不懈、理性批判、合作钻研的科学精神，明白重大科学发现离不开技术进步与多思路互补探究。 十、教学反思与修改措施 教学反思 本节课实验链条较长，课堂时间分配较为紧张，学生对同位素标记、离心分层微观过程抽象理解难度较大，小组讨论时间不足，部分学生无法自主推导实验结论；同时缺少直观动画辅助，仅依靠静态示意图，基础薄弱学生难以区分上清液与沉淀物代表的结构，对艾弗里实验的技术局限理解不深刻。 修改措施 后续授课增加噬菌体侵染动态微视频辅助图片讲解，拆分复杂问题为更小的阶梯式提问，延长小组合作讨论时长；增加实物简图板书分步拆解离心分层原理，补充简短史料介绍艾弗里多年反复提纯物质的科研经历，强化学生对实验缺陷与科学严谨性的认知，课后配套简易实验逻辑填空学案巩固实验推理过程。 学科网（北京）股份有限公司 $