2.1DNA是主要的遗传物质（第二课时）教学设计2026-2027学年高一下学期生物苏教版必修二

该高中生物学教学设计聚焦“DNA是主要的遗传物质”，从艾弗里实验的纯度缺陷切入，以T2噬菌体为新材料，串联肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染实验及RNA病毒实验，搭建递进式知识支架。 特色在于采用缺陷导入与同位素示踪图示分析法，结合噬菌体结构增殖图、侵染实验示意图等直观素材，引导学生分析放射性分布推导物质去向，培养科学思维与探究实践能力。跨学科融合化学元素知识解释标记原理，拓展薛定谔理论与医学职业，落实态度责任，帮助学生建立核酸遗传多样性的生命观念，教师可通过分层任务提升教学效率。

教学设计 课程名称 DNA是主要的遗传物质（第二课时） 选用教材 高中生物苏教版必修二 教学章节 第二章第一节 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 本课时承接艾弗里实验的纯度质疑，以 T2 噬菌体为全新实验材料，先讲解噬菌体结构、增殖全过程；介绍放射性同位素标记法，分别用硫标记蛋白质外壳、磷标记 DNA；完整分析噬菌体侵染大肠杆菌搅拌离心实验，依据上清液、沉淀物放射性分布，证明只有 DNA 进入宿主细菌、指导子代噬菌体合成，彻底证实 DNA 是遗传物质；拓展烟草花叶病毒 RNA 侵染、病毒重组实验，证明部分 RNA 病毒的遗传物质为 RNA；最后归纳绝大多数生物（细胞生物、DNA 病毒）遗传物质为 DNA，仅 RNA 病毒遗传物质为 RNA，得出 DNA 是主要的遗传物质；拓展薛定谔跨学科理论启发 DNA 研究、医学遗传学实验员职业拓展，完整完成本节全部教学内容。 二、学情分析 1. 知识基础 学生上一课时掌握肺炎链球菌两组转化实验、艾弗里实验存在微量蛋白质缺陷；知道 DNA 含磷元素、蛋白质含硫元素；了解病毒无细胞结构，必须寄生宿主细胞增殖；但完全不理解放射性同位素标记原理，分不清搅拌、离心操作的实验作用，不会根据放射性分布推导 DNA、蛋白质在侵染过程中的去向；对 RNA 病毒遗传物质缺乏认知，无法归纳 “DNA 是主要遗传物质” 的完整逻辑。 2. 能力基础 高一学生具备基础对照实验分析能力，但同位素示踪类定量实验的推理能力薄弱；无法自主分析上清液、沉淀物分别包含什么结构，不能结合放射性强弱判断 DNA、蛋白质的宿主细胞进出路径；对比 DNA 病毒、RNA 病毒遗传物质时归纳能力不足，需要教师分步展示噬菌体模式图、增殖示意图、侵染实验示意图、烟草花叶病毒重组示意图，设置阶梯式问题分层引导梳理。 3. 认知基础 学生存在多处典型认知误区：第一，认为噬菌体蛋白质外壳会进入大肠杆菌内部，参与子代噬菌体合成；第二，混淆搅拌、离心两个操作的作用，不清楚搅拌分离外壳、离心分层细胞；第三，误以为全部生物的遗传物质都是 DNA，不知道烟草花叶病毒等 RNA 病毒以 RNA 为遗传物质；第四，不理解 “DNA 是主要遗传物质” 中 “主要” 二字的含义，无法区分细胞生物、DNA 病毒、RNA 病毒三类生物的遗传物质；第五，认为噬菌体实验完全不存在任何实验误差，证据绝对完美无缺。 三、教学目标 1. 生命观念（核酸遗传多样性观、病毒增殖统一观） 细胞生物、DNA 病毒以 DNA 为遗传物质，RNA 病毒以 RNA 为遗传物质，核酸分为 DNA、RNA 两类均可储存遗传信息；噬菌体仅依靠 DNA 进入宿主细胞，就能完整指导合成全套子代蛋白质与 DNA，证明核酸携带全部遗传信息；不同生物选用不同核酸作为遗传物质，体现生命遗传物质的多样性，建立核酸是唯一遗传物质载体、DNA 占据主导地位的生命观念。 2. 科学思维 依托 T2 噬菌体模式图、噬菌体增殖示意图、噬菌体侵染大肠杆菌实验示意图、烟草正常叶片与发病叶片图、病毒重组实验示意图，分析硫、磷同位素标记的物质特异性；追踪搅拌离心后放射性在上下层的分布，反向推导蛋白质外壳留在细胞外、DNA 注入宿主内部；对比 DNA 病毒、RNA 病毒侵染实验，归纳不同生物遗传物质类型；梳理从肺炎链球菌到噬菌体、烟草花叶病毒的完整探究脉络，形成 “弥补前序实验缺陷设计全新材料、同位素示踪追踪物质去向、多类病毒对比归纳遗传物质类型、综合全部实验得出统一结论” 完整推理链条。 3. 科学探究 能够依据 T2 噬菌体模式图，完整描述噬菌体头部、尾部结构，梳理吸附、侵入、增殖、成熟、裂解五步增殖过程；独立说明 ³⁵S、³²P 分别标记蛋白质、DNA 的化学原理，区分搅拌、离心两步操作的实验作用；根据侵染实验放射性分布，概括实验结论：DNA 进入宿主细胞，是噬菌体的遗传物质；分析烟草花叶病毒 RNA、蛋白质分离开侵染实验与病毒重组实验，证明 RNA 病毒遗传物质为 RNA；分类归纳全部生物遗传物质，解释 “DNA 是主要遗传物质” 的内涵。 4. 社会责任 依托赫尔希、蔡斯精准设计同位素标记实验、严谨定量检测放射性、薛定谔跨物理学生物学启发核酸研究、医学遗传学实验员实操检测多重素材，培养学生跨学科融合思考、精密定量实验、严谨操作检测的科研素养；病毒核酸遗传研究支撑新冠、流感等 RNA 病毒疫苗研发、病毒核酸检测，助力传染病防控，引导学生认识核酸遗传理论直接应用于病毒诊断、传染病防治、生物医药研发，守护公共卫生安全。 四、教学重难点 重点 1. T2 噬菌体结构、五步增殖过程，硫、磷同位素分别标记蛋白质、DNA 的原理； 2. 噬菌体侵染大肠杆菌实验：搅拌、离心操作作用，上清液、沉淀物放射性分布规律； 3. 噬菌体实验结论：只有 DNA 进入宿主细胞，DNA 是噬菌体的遗传物质； 4. 烟草花叶病毒分离侵染、病毒重组实验，证明 RNA 病毒遗传物质为 RNA； 5. 分类归纳各类生物遗传物质，理解 “DNA 是主要遗传物质” 完整含义。 难点 1. 同位素示踪技术原理，为什么选用硫标记蛋白质、磷标记 DNA，不能互换标记元素； 2. 结合放射性分层分布，逆向推理蛋白质外壳留在细胞外、DNA 注入细菌内部的物质去向； 3. 烟草花叶病毒重组实验的对照逻辑，证明 RNA 携带完整病毒性状遗传信息； 4. 准确区分细胞生物、DNA 病毒、RNA 病毒的遗传物质，精准解释 “主要” 一词的限定意义。 五、教学方法  缺陷导入教学法：艾弗里实验存在蛋白质污染缺陷，引出噬菌体全新探究材料；  同位素示踪图示分析法：噬菌体侵染实验示意图直观展示放射性分层分布；  病毒对比归纳法：表格对比 DNA 噬菌体、RNA 烟草花叶病毒遗传物质；  跨学科拓展教学法：结合化学元素知识解释同位素标记原理，物理薛定谔理论拓展；  阶梯问题链驱动法：噬菌体结构增殖→同位素标记原理→搅拌离心实验分析→RNA 病毒实验→DNA 是主要遗传物质层层递进设问。 六、教学资源 教材配套图文素材：T2 噬菌体模式图、T2 噬菌体增殖示意图、T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验示意图、烟草正常叶片和发病叶片图、病毒重组实验示意图；配套文本：积极思维三道思考题、跨学科视角同位素标记化学解释、薛定谔课外阅读文本、医学遗传学实验员走近职业介绍、本节完整实验线索文本。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 艾弗里实验缺陷复习导入，梳理课时主线（5 分钟）  复习导入：上一节课艾弗里的体外转化实验虽然证明 DNA 具备转化能力，但提纯 DNA 混有微量蛋白质，无法彻底说服科学界。赫尔希和蔡斯选用 T2 噬菌体作为实验材料，噬菌体天然将 DNA、蛋白质完全分在细胞内外，搭配放射性同位素标记，完美分开两类物质，彻底证明 DNA 是遗传物质；后续科学家研究 RNA 病毒，发现部分病毒依靠 RNA 传递遗传信息。本节课先认识 T2 噬菌体结构与增殖，学习硫、磷同位素标记原理；完整分析噬菌体侵染细菌搅拌离心实验，依据放射性分布推导 DNA 是遗传物质；再分析烟草花叶病毒分离侵染、重组实验，证明 RNA 可作为遗传物质；最后整合全部实验，归纳绝大多数生物遗传物质为 DNA，得出 DNA 是主要的遗传物质，拓展跨学科理论与相关职业。  出示 T2 噬菌体模式图 抛出开篇引导思辨题：噬菌体的 DNA 和蛋白质天然分开在不同结构中，头部、尾部分别由什么物质构成？侵染细菌时哪一种物质会进入宿主细胞？  在黑板清晰板书本课时四大学习板块：T2 噬菌体结构增殖与同位素标记原理、噬菌体侵染大肠杆菌放射性实验分析、烟草花叶病毒 RNA 遗传实验、DNA 是主要遗传物质综合结论与拓展。  回顾艾弗里实验微量蛋白质污染缺陷、DNA 含磷蛋白质含硫旧知，带着 “为什么选用硫和磷标记生物大分子、搅拌和离心分别起到什么作用、上清液沉淀物放射性高低分别说明什么、RNA 病毒依靠什么物质传递性状” 四类疑问进入新课学习。  四人小组观看 T2 噬菌体模式图，互相交流开篇思辨题初步想法，完整记录课时板块框架，预留充足时间用于侵染实验放射性分层分析、病毒重组实验解读、全部生物遗传物质分类归纳讨论。 环节二 模块 1 T2 噬菌体结构增殖、同位素标记原理（12 分钟）  出示 T2 噬菌体模式图、T2 噬菌体增殖示意图 讲解噬菌体结构与五步增殖流程： 结构：头部二十面体外壳、尾部由蛋白质构成，头部内部包裹 DNA 分子； 增殖五步：吸附细菌表面→尾部将 DNA 注入宿主细胞→利用细菌原料增殖 DNA、合成噬菌体蛋白质→组装完整子代噬菌体→细菌裂解，释放大量子代噬菌体； 关键特征：侵染过程仅 DNA 进入大肠杆菌，完整蛋白质外壳停留在细胞外侧，天然分开 DNA 与蛋白质，弥补艾弗里实验纯度缺陷。 分层提问：蛋白质含有大量硫元素、几乎不含磷；DNA 含有大量磷元素、几乎不含硫，结合元素差异思考，分别选用哪种放射性同位素标记两类物质？  讲解同位素标记实验设计：³⁵S 放射性同位素专门标记噬菌体蛋白质外壳；³²P 放射性同位素专门标记噬菌体 DNA；两类标记噬菌体分开侵染未标记大肠杆菌，后续搅拌、离心分层检测放射性。搭配跨学科视角讲解：标记是用放射性同位素替换分子内稳定同种元素，化学性质完全一致，不改变生物大分子功能。  观看噬菌体模式图、增殖全过程示意图，小组逐条复述噬菌体结构、吸附到裂解五步增殖过程，标记 “仅 DNA 进入宿主细胞” 核心特征。  小组回答分层提问，确定 ³⁵S 标记蛋白质、³²P 标记 DNA，理解元素特异性保证标记不会交叉干扰两种大分子。  同桌互相梳理同位素标记化学原理，区分两种标记元素对应的生物大分子，为侵染实验分析铺垫基础。 环节三 模块 2 噬菌体侵染大肠杆菌放射性实验完整分析（18 分钟）  出示 T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验示意图 分步讲解搅拌、离心两个操作的作用： 搅拌：高速震荡，使吸附在大肠杆菌表面的噬菌体蛋白质外壳脱离细菌细胞； 离心：低速分层，较重的大肠杆菌菌体沉淀在试管底部，较轻的游离蛋白质外壳悬浮于上层上清液。 出示本节三道积极思维思考题：  分析 实验中搅拌和离心的作用分别是什么？上清液和沉淀物主要有哪些物质和结构？  概括 T2 噬菌体的性状传递给子代噬菌体的过程。  比较 许多科学家认为，与其他实验相比，这一实验证明 DNA 是遗传物质更有说服力。我们同意这种观点吗？为什么？  分两组分析放射性分布与实验结论： 第一组 ³⁵S 标记蛋白质外壳：上清液放射性极高，沉淀物放射性极低；子代噬菌体几乎检测不到 ³⁵S；证明蛋白质外壳未进入细菌，不参与子代噬菌体遗传； 第二组 ³²P 标记 DNA：上清液放射性极低，沉淀物放射性极高；子代噬菌体大量检测到 ³²P；证明 DNA 注入宿主细胞，指导子代噬菌体完整合成。 综合实验结论：只有 DNA 进入大肠杆菌宿主细胞，携带全部遗传信息，完整指导子代噬菌体合成，DNA 是 T2 噬菌体的遗传物质。 分层思辨提问：对比艾弗里肺炎链球菌实验，分析噬菌体实验说服力更强的两点核心原因。  观看噬菌体侵染实验示意图，小组明确搅拌、离心操作功能，区分上清液（游离蛋白外壳）、沉淀物（含噬菌体 DNA 的大肠杆菌）包含的结构。  小组合作回答三道积极思维思考题，完整概括噬菌体依靠注入宿主的 DNA，利用细菌原料合成全套子代 DNA 与蛋白质，实现性状向子代传递；认同噬菌体实验更有说服力，天然完全分开 DNA 与蛋白质，无两种物质混合污染问题。  小组讨论分层思辨提问，梳理两大优势：一是噬菌体天然分离 DNA、蛋白质，不存在微量杂质干扰；二是利用同位素示踪直观追踪两种物质的细胞内外去向，证据更加直观定量。 环节四 模块 3 RNA 病毒实验、DNA 是主要遗传物质、课堂复盘、分层课后任务（5 分钟）  出示烟草正常叶片和发病叶片图 病毒重组实验示意图 讲解烟草花叶病毒 TMV 实验： 第一步分离实验：拆分 TMV 的 RNA、蛋白质，单独侵染烟草，仅 RNA 侵染会使叶片患病，蛋白质无致病能力； 第二步病毒重组实验：TMV 的 RNA 搭配 HRV 蛋白质外壳、HRV 的 RNA 搭配 TMV 蛋白质外壳，重组病毒侵染后，子代病毒类型完全由 RNA 来源决定； 实验结论：烟草花叶病毒这类 RNA 病毒，遗传物质是 RNA。 拓展 RNA 病毒实例：流感病毒、脊髓灰质炎病毒、新城鸡瘟病毒均以 RNA 为遗传物质。  分类归纳全部生物遗传物质，得出本节核心结论： 全部细胞生物（原核、真核）、DNA 病毒：遗传物质均为 DNA； 仅 RNA 病毒：遗传物质为 RNA； 绝大多数生物以 DNA 作为遗传物质，因此DNA 是主要的遗传物质。  四层综合复盘梳理本节全部内容：第一层，T2 噬菌体结构增殖、硫磷同位素标记原理；第二层，搅拌离心侵染实验放射性分层分析，证明 DNA 是噬菌体遗传物质；第三层，烟草花叶病毒分离与重组实验，证明 RNA 可作为病毒遗传物质；第四层，分类归纳各类生物核酸类型，得出 DNA 是主要遗传物质。 拓展课外阅读薛定谔跨学科理论启发 DNA 研究、医学遗传学实验员职业内容，引导学生了解跨学科科研与生物相关就业方向。  分层布置课后综合巩固任务：基础任务完整描述噬菌体侵染实验两组放射性分布与结论，默写 DNA 是主要遗传物质分类依据；提升任务绘制烟草花叶病毒重组实验流程图，区分 DNA 病毒、RNA 病毒遗传物质；综合探究任务搜集新冠 RNA 病毒核酸检测原理，结合本节课同位素示踪知识简单说明，整理本节全套笔记。  观看烟草花叶叶片图、病毒重组示意图，小组分析两组实验，得出 RNA 携带病毒全部遗传性状，蛋白质外壳仅起到保护作用。  小组分类整理细胞生物、DNA 病毒、RNA 病毒遗传物质，精准解释 “主要” 代表仅少数 RNA 病毒例外，绝大多数生物遗传物质为 DNA。  跟随教师四层综合复盘，互相抽查噬菌体实验、RNA 病毒实验、综合结论核心知识点，记录课后分层综合任务。  完整记录三层分层课后巩固任务，小组线上分配新冠病毒核酸检测资料搜集分工，整合本节完整遗传物质探究实验线索。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托赫尔希与蔡斯精密设计同位素定量示踪实验、薛定谔跨物理学跨界启发分子生物学、科学家持续拓展 RNA 病毒完整证据链三重素材，展现跨学科融合创新、精密定量实证、循序渐进完善科学证据的完整科研精神；噬菌体、RNA 病毒的遗传研究直接支撑病毒核酸检测、抗病毒疫苗、传染病防控技术研发，在新冠、流感等公共卫生疫情防控中发挥关键作用，引导学生认识核酸基础遗传研究具备重大民生防疫价值，树立扎实学好基础生物、服务公共卫生安全的社会责任。 十、教学反思与修改措施 1 教学反思 本节课依托噬菌体模式增殖图、侵染放射性实验示意图、烟草花叶病毒重组示意图开展综合授课，大部分学生能记住噬菌体仅 DNA 进入宿主细胞、DNA 是噬菌体遗传物质，但存在明显短板：学生无法理解硫、磷元素特异性标记的底层化学逻辑，容易混淆两种同位素标记对象；不能结合放射性分层分布逆向推导 DNA、蛋白质的细胞内外去向；解读病毒重组示意图时，分不清 RNA、蛋白质各自对子代病毒类型的决定作用；同位素标记、搅拌离心、病毒重组多组实验内容量大，留给小组跨学科同位素原理讨论、全部生物遗传物质分类梳理的交流时间不足，学生自主利用示踪实验证据推导遗传物质类型的科学思维训练不够充分。 2 修改措施 课前发放噬菌体、同位素基础填空预习单，提前铺垫 DNA、蛋白质元素组成、病毒寄生增殖基础概念；课堂压缩噬菌体结构、侵染实验理论讲授时长，增加 6 分钟小组放射性分层现象互判、病毒重组流程图绘制环节；配套同位素标记选择、侵染实验现象判断题当堂巩固；分步动态动画展示噬菌体吸附注入、搅拌离心分层、烟草花叶病毒重组全过程，直观呈现 DNA、RNA 携带遗传信息的微观机制；课前推送赫尔希蔡斯噬菌体实验、烟草花叶病毒科普短视频，降低同位素示踪、重组实验图解理解难度；预留充足小组思辨交流时间，强化学生依托各类图谱、定量放射性数据推导生物遗传物质类型的科学思维训练。 学科网（北京）股份有限公司 $