8/8《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》第2課時探究型教學設計一、設計理念根據(jù)新課程理念，高中生物學教學重在培養(yǎng)學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物學科學素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“自主探究科學發(fā)現(xiàn)的過程來學習科學研究的方法”為設計理念，切實落實主體性教學，提高學生的探究能力，訓練學生科學的思維方法。二、教材分析1.地位和作用“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)是新課標教材人教版必修2第3章第1節(jié)的內(nèi)容，是在前面學習了有關細胞學基礎(有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用)、闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯(lián)系作用、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)的基礎上來學習的。在相當長的時間里，人們一直把蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì)，那么，遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)呢？教材在此埋下伏筆，然后通過兩個經(jīng)典實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)，最后列舉少數(shù)生物只有RNA而沒有DNA的事實，得出“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一結(jié)論。本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構體系上體現(xiàn)了人們對科學理論的認識過程和方法，是進行探究式教學的極佳素材。在教學中，通過發(fā)揮學生的主體作用，優(yōu)化課堂結(jié)構，妙用科學史實例，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個科學的探究過程，讓學生在探究中學習科學研究的方法，從而滲透科學方法教育。2.重點和難點教學重點（1）噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。（2）侵染實驗的結(jié)果預測和分析。教學難點（1）噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。（2）如何理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)。三、教學目標1.知識目標（1）了解選材原因。（2）知道“同位素標記法”是研究噬菌體侵染細菌所采用的方法，也是目前自然科學研究的主要方法。（3）明確實驗思路。（4）能對實驗結(jié)果進行解釋。（5）分析證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的實驗思路。2．能力目標（1）分析證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗設計思路，提高邏輯思維的能力。（2）能對實驗步驟進行分析。（3）對實驗結(jié)果進行預測。（4）用“同位素標記法”來研究噬菌體浸染細菌的實驗，說明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，訓練學生由特殊到一般的歸納思維的能力。3．情感目標學習科學家嚴謹細致的工作作風和科學態(tài)度以及對真理不懈追求的科學精神，進一步激發(fā)學生辯證唯物主義世界觀的樹立。四、教學模式根據(jù)主體性教學目標，以“自主性、探究性、合作性”為學生學習的三個基本維度，以培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)為指導，以側(cè)重科學方法教育為歸宿，本節(jié)課采用“引導探究”教學模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法，并配以多媒體輔助教學，引導學生模擬科學發(fā)現(xiàn)過程，進行分析、討論、歸納和總結(jié)?！耙龑骄俊苯虒W模式流程：設疑導入→引導探索→歸納總結(jié)→拓展升華五、教學過程設計課前準備：多媒體課件制作，菌體侵染細菌實驗流程示意圖的模型教具制備，學案等。1.設疑導入提問艾弗里的實驗結(jié)論是什么，為什么會遭到質(zhì)疑？學生思考回答（DNA不純）鞏固上節(jié)知識，導入本課。2.引導探究，確定探究課題。大家想想，艾弗里的實驗結(jié)果遭到質(zhì)疑，那么“DNA和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)”仍然是我們要探究的問題。好，發(fā)動你的腦力小馬達，一起來進行我們的探究之旅。3.實驗材料選擇教師利用實物（班級養(yǎng)的花草和實驗室剛培養(yǎng)好的大腸桿菌培養(yǎng)液）和多媒體展示的方式引導學生思考，并提出問題：（1）選擇什么材料呢，簡單的好，復雜的好？我從咱們班養(yǎng)的這株植株上取些細胞你用不用它作實驗材料？那剛培養(yǎng)好的大腸桿菌呢？（2）有沒有比細菌更簡單的實驗材料？（引導學生回答，病毒）PPT展示T2噬菌體的結(jié)構模式圖，引導學生回答T2噬菌體的組成成分只有蛋白質(zhì)和DNA，進一步引導學生回答選擇噬菌體的第一個原因：結(jié)構和組成成分比較簡單，只有蛋白質(zhì)和DNA。（3）除此之外，我們選擇噬菌體還有其他原因，下面我們通過閱讀導學案的上資料回答問題，總結(jié)選擇噬菌體的其他原因。（通過材料分析，清楚噬菌體侵染大腸桿菌的具體過程）思考：（1）噬菌體不依靠宿主可以增殖嗎？為什么？思考：（2）圖中噬菌體注入大腸桿菌體內(nèi)的物質(zhì)可能是什么呢？思考：（3）T2噬菌體侵染過程中，注入大腸桿菌的物質(zhì)能否看作遺傳物質(zhì)？為什么？教師引導學生總結(jié)選擇噬菌體的第二原因：噬菌體侵染大腸桿菌的過程中，蛋白質(zhì)和DNA可能會分開。動態(tài)生成，引導學生得出本節(jié)探究實驗的主題—噬菌體侵染大腸桿菌的實驗。（板書副標題—噬菌體侵染大腸桿菌的實驗）4.噬菌體侵染細菌的實驗實驗方法選擇材料有了，也確定了要做噬菌體侵染大腸桿菌的實驗了，選擇什么實驗方法呢？思考標記和追蹤物質(zhì)轉(zhuǎn)移途徑的常用方法？教師引導學生共同得出方法：同位素標記法。（有的學生提到熒光標記法，要給學生排除這種方法）5.實驗思路（1）接下來大家想怎么設計實驗呢？請大家分小組討論得出簡單實驗思路并完成導學案第二部分排序題，實驗設計過程中可以選用PPT上所給的儀器。（簡單介紹離心機并向大家展示mini離心機實物）學生討論實驗設計思路，完成導學案排序題。根據(jù)組內(nèi)討論，請將下列實驗步驟排序。___A_CDB________A標記噬菌體B檢測放射性分布C被標記的噬菌體侵染大腸桿菌D將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離找小組代表描述簡單思路和主要步驟。找代表描述，其他組成員補充得出實驗基本步驟：找代表描述，其他組成員補充得出實驗基本步驟：實驗探究——實驗步驟實驗流程標記噬菌體被標記的噬菌體侵染大腸桿菌觀察放射性的分布將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離得出結(jié)論實驗步驟設計（2）整體思路我們有了，但是步驟中有些細節(jié)問題我還想問問各組是怎么考慮的。第一，標記噬菌體分別標記DNA和蛋白質(zhì)，還是同時標記？根據(jù)學生回答可以降低難度，給出兩個方案，讓學生選擇并說明原因。方案一：設一組實驗，同時標記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)方案二：設兩組實驗，分別標記噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)如何標記噬菌體？同樣根據(jù)學生回答可以降低難度，給出兩個方案，讓學生選擇并說明原因。方案一：分別用含32P和35S的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體。方案二：先用分別含32P和35S的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，再讓噬菌體侵染上述大腸桿菌。第二，噬菌體侵染大腸桿菌標記噬菌體后還需要標記其所侵染的大腸桿菌嗎？在這里提醒大家侵染過程需要保溫一段時間，說明保溫的目的。第三，將噬菌體與其吸附的大腸桿菌分離如何將噬菌體和所吸附的大腸桿菌分離？（學生根據(jù)前面儀器提示，可答出離心，教師補充在離心前還有必要的一步攪拌，并引導學生回答攪拌的目的）攪拌的目的？（將噬菌體和其吸附的大腸桿菌分開）離心的目的？（根據(jù)比重不同，將噬菌體顆粒與大腸桿菌分離）離心后上清液與沉淀中的物質(zhì)成分？（上清中是比重較輕的噬菌體顆粒，沉淀中是比重比較重的大腸桿菌）保溫時間能不能太長？（大腸桿菌會裂解，釋放子代噬菌體）經(jīng)離心機離心后，混合物的狀態(tài)：現(xiàn)場給大家演示離心機使用并且觀察離心效果。6.實驗結(jié)果預測DNA和蛋白質(zhì)，哪種物質(zhì)進入大腸桿菌？學生根據(jù)本節(jié)課所學做出假設假設一：DNA進入了大腸桿菌，蛋白質(zhì)沒有進去假設二：蛋白質(zhì)進入了大腸桿菌，DNA沒有進去假設三：蛋白質(zhì)和DNA都進入了大腸桿菌小組討論，放射性如何分布呢？請同學們思考假如假設一成立，會出現(xiàn)什么實驗現(xiàn)象呢？學生回答：35S標記的一組上清中有放射性，沉淀中沒有；32P標記的一組上清中沒有放射性，沉淀中有。7.實驗結(jié)果分析其實，當時赫爾希和蔡斯也跟我們設計了一樣的實驗并且真正的實施了實驗，那么我們來看看真實的實驗現(xiàn)象是怎樣的。閱讀課本45頁赫爾希和蔡斯的實驗結(jié)果，思考下面幾個問題。（學生小組討論）描述赫爾希和蔡斯的實驗現(xiàn)象（兩組放射性分布）赫爾希和蔡斯的實驗現(xiàn)象說明誰是真正的遺傳物質(zhì)？（得出在侵染時DNA進入細菌內(nèi)部，DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)）35S標記的實驗組，沉淀放射性為什么不為0？（引導學生思考細節(jié)，考慮攪拌不充分）你還能發(fā)現(xiàn)其他問題嗎？討論提出（發(fā)揮學生主觀能動性，從學習和觀察中發(fā)現(xiàn)問題，深入思考。引導方向：32P標記的實驗組，上清放射性為什么不為0？子代噬菌體放射性有無問題？子代噬菌體DNA全部具有放射性嗎？）8.得出實驗結(jié)論你認為該實驗得出的結(jié)論是什么？引導學生回答：DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)9.知識拓展隨著科學家的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)病毒不只有噬菌體這類，還有這類病毒，PPT展示煙草花葉病毒圖片，引導學生看圖回答和噬菌體病毒的不同—學生回答，煙草花葉病毒的核酸是RNA。對于這類病毒遺傳物質(zhì)是什么呢？閱讀課本46頁實驗過程和結(jié)果，得出結(jié)論—RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。10.總結(jié)本課從1928年格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗得出存在“轉(zhuǎn)化因子”，到1944年艾弗里通過體外轉(zhuǎn)化實驗得出轉(zhuǎn)化因子是DNA，再到赫爾希和蔡斯以及我們共同探究噬菌體侵染細菌的實驗發(fā)現(xiàn)DNA是真正的遺傳物質(zhì)，到科學家不斷研究發(fā)現(xiàn)RNA病毒，經(jīng)過多代科學家多年的研究，人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的生物遺傳物質(zhì)是DNA，所以得出結(jié)論—DNA是主要的遺傳物質(zhì)?？茖W家仍然在不斷研究。我們現(xiàn)實生活跟科研一樣，需要不斷完善，不斷改進，才能不斷成長。讓我們在今后的日子里更加自信，更加快樂的學習。加油，同學們。（升華本課，讓學生在學習中不斷培養(yǎng)正確的價值觀和科學發(fā)展觀。）六、反思本節(jié)課的教學內(nèi)容涉及的實驗，在現(xiàn)有的實驗室條件下是不可能完成的，在傳統(tǒng)的教學中，都是老師滔滔不絕地講，學生默默地聽，課堂氣氛沉悶，教學效率低下，更談不上培養(yǎng)學生自主學習的能力和探究能力。采用了引導探究式的教學方法后，教師通過創(chuàng)設自主合作的學習情景、平等融洽的人際環(huán)境，激發(fā)學生的學習積極性。教師由單純的信息表達者轉(zhuǎn)變成信息的加工者、組織者，處于主導地位；學生不是被動地接受知識，而是走進科學家的探究歷程，在觀察和思考中，愉快地學習，處于主體地位。這樣在課堂教學過程中通過師生互動、生生互動，讓課堂充滿了活力，新課改理念得到了落實。本教學設計依據(jù)課程標準，挖掘了教學內(nèi)容中的科學探究內(nèi)涵，充分利用它讓學生感受、理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程，掌握科學探究的基本方法。如格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗、艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗