高中生物必修2 第3章 基因的本质教案.docx
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高中生物必修2第3章基因的本质教案
(高中生物必修2)第3章基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
1.教学内容分析
教材版本:
人教版·高中生物必修2(2004年5月第1版,2004年12月第3次印刷)第3章第1节。
本章内容涉及前人探索遗传物质的历程、DNA的结构和复制、基因的遗传效应等知识,是现代遗传学的基础内容,为学习“基因的表达”、“基因突变”及“基因工程”等后续内容作好辅垫。
优点:
提供了非常好的学材——前人探索遗传物质的3个经典实验。
不足之处:
本节课的标题“DNA是主要的遗传物质”是一句界限不清的话,学生很难理解其准确的含义。
实际上,教材所提供的内容,既与标题不相称,也与《普通高中生物课程标准》的要求不吻合。
2.学生学习情况分析
学生学习了“第1章遗传因子的发现”和“第2章基因和染色体的关系”这些内容之后,积累了大量的对基因的感性认识。
那么,基因的化学本质究竟是什么?
在生物的遗传上又是如何起作用的呢?
……相信这样的问题一定经常萦绕在学生的脑海里。
3.设计思想
“DNA是主要的遗传物质”,课标中并没有相应的要求和建议,课标第17页,“2.2遗传的分子基础”部分对应本节的具体内容标准中有一条:
总结人类对遗传物质的探索过程。
因此,本节教学任务的最后着落点不应该是这样一个干巴巴的结论性语句,而应该是想方设法引导学生去分析、挖掘这些经典实验中所蕴含的方法和原理,让学生们讲出他们对实验原理、步骤、结论的困惑、理解或感悟,甚至学生们自己的新见解,从中领会科学的设计方案和思维方法,这才是本节课在教学过程中应该贯彻和落实的教学目标。
这也是本教案设计的出发点:
如何有效地利用学材,达到课标的要求。
“总结”这个知识性目标动词是应用水平的,是属于最高层次的要求,要让学生能够“总结”出来,就必须促使学生真正理解这三个经典的实验。
4.学习目标:
(1)知识目标
1.学生能够说出“三个经典实验”的过程和结果,以及这些结果所能推出的结论。
2.学生能分析实验步骤之间的内在联系,并能评价这些步骤在整个实验中所起的作用。
(2)情感目标
参与讨论前人的实验设计,在交流和沟通中体验学习的乐趣。
5.预设教学重点、难点:
重点:
“三个经典实验”的过程和结果,以及这些结果所能推出的结论。
难点:
分析实验步骤之间的内在联系,并且能评价这些步骤在整个实验中所起的作用。
拟采用的教学方法和手段:
1.启发式教学、自主探究式学习
2.设计讨论的问题、发动质疑,研讨、阐释、辩护
电教设备:
1.计算机及投影设备
2.展台
6.教学过程设计
课型:
新课
课时安排:
本节内容安排1课时
教学步骤、内容
教师活动
学生活动
设计意图
引言:
通过对前面章节内容的学习,我们知道,基因在染色体上,20世纪中叶,科学家发现染色体的主要成分是:
蛋白质和DNA,那么哪一种成分是遗传物质呢?
于是,人们设计了一系列的探索实验。
思维热身问题1:
请说说,“遗传物质”这一个词语是什么意思?
遗传物质是由生物的亲代传递给子代,并且能够在子代中起到指导生命重建和生命活动的重要物质。
正是由于有了遗传物质的传递,生物才能生生不息,并且在亲子代之间表现出一定的规律性。
谁能承担这样的重任?
20世纪20年代,大多数科学家认为:
蛋白质是生物体的遗传物质。
思维热身问题2:
究竟哪一种物质能起到遗传作用呢?
假设给你足够的实验仪器、实验材料以及各种所需的实验试剂等条件,你打算怎样设计你的实验?
说出大致的构想。
请看前人设计的探索遗传物质的实验:
一、肺炎双球菌的转化实验
(一)格里菲思的实验
(实验内容略)
1.了解实验过程:
(1)疑惑:
①第四组实验中,加热杀死S型细菌,是不是S型细菌没有完全被杀死,还残留一些有活性的S型细菌?
(答案是否定的)
②★第三、四两组加热杀死的S型细菌究竟破坏了哪些物质的活性?
(2)质疑:
①第四组实验被加热杀死的S型细菌中的“转化因子”是怎么进入R型细菌的?
②S型细菌的“转化因子”进入R型细菌,是如何让R型细菌转化为S型细菌的呢?
③☆如果把S型细菌的“转化因子”直接提取出来,注入小鼠体内,小鼠存活还是死亡?
④被转化的“S型”细菌与原来的S型细菌完全一样吗?
……
2.理解各组实验的结论:
第一组:
R型细菌无毒
第二组:
S型细菌有毒
第三组:
加热杀死的S型细菌无毒
第四组:
加热杀死的S型细菌含有“转化因子”使R型细菌转化为可遗传的“S型”细菌
(二)艾弗里的实验:
(实验内容略)
1.领悟实验设计:
艾弗里及其同事将S型细菌中的物质进行分离、提纯和鉴定,将提纯得到的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养R型细菌的培养基中,单独观察S型细菌的哪一种成分能够使R型细菌转化为可遗传的“S型细菌”。
2.共享收获和心得:
①在实验中单独观察一种成分是否具有转化功能,是具有创新意义的实验设计,但要求有很高的技术条件来保证分离和提纯的纯度。
②“加入DNA酶分解S型细菌的DNA”这一步骤起到画龙点睛的作用。
3.质疑:
①第三组实验:
往生长着R型细菌的培养基中加入S型细菌的DNA+DNA酶,那么,DNA酶是否也会影响R型细菌中的DNA呢?
4.理解实验结论:
第一组:
S型细菌的DNA能够使R型细菌发生转化。
第二组:
其他的成分均不能使R型细菌发生转化。
第三组:
S型细菌的DNA被破坏(水解)之后,也不能使R型细菌发生转化。
综合结论:
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
5.艾弗里实验的不足:
限于实验的条件和技术手段,艾弗里提取的DNA,纯度最高时也还有0.02%的蛋白质,留下了一个让人借以攻击的漏洞。
二、T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
(一)介绍有关T2噬菌体的知识:
1.T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌细胞中的病毒。
病毒没有独立的生活能力,只能寄生。
2.T2噬菌体的成分和结构:
蛋白质——构成外壳(分为头部和尾部)
——主要的组成元素:
C、H、O、N、S
DNA——存在于头部之中。
——组成元素:
C、H、O、N、P
(二)屏幕投影思考题,学生带着问题阅读教材P44~P45页的实验步骤和内容。
1.赫尔希和蔡斯为什么选择35S和32P作为标记元素?
它们分别标记哪一种物质?
本实验如果选用C、H、O、N的放射性同位素作为标记元素,你认为是否可行?
2.用35S标记的噬菌体进行侵染实验,结果显示:
放射性同位素主要分布在上清液中。
这一结果说明什么?
3.用32P标记的噬菌体进行侵染实验,结果显示:
放射性同位素主要分布在沉淀物(含裂解的大肠杆菌及新形成的子代噬菌体)中,这一结果说明什么?
4.子代噬菌体中可以检测到32P,但却不能检测到35S,这一结果又说明了什么?
(三)赫尔希和蔡斯的实验结论
T2噬菌体的遗传物质是DNA。
(四)困惑与质疑
(可以是学生提出来,也可以是老师先提出一些问题,起到引导作用)
诸如:
1.赫尔希和蔡斯的实验中一组噬菌体标记35S,另一组噬菌体标记32P,为什么不在一组噬菌体中同时标记35S、32P?
2.为什么被标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合保温的时间不能过长?
3.如何使标记元素成为培养基的成分而用于培养大肠杆菌?
(五)挑战新问题(课后作业)
T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌细胞中,可以指导合成完整的子代噬菌体;将S型肺炎双球菌的DNA单独提取出来与R型肺炎双球菌混合培养,能够使某些R型细菌转化为“S型”细菌;这都证明了DNA能起到遗传物质的作用。
但是,如果将提取出来的S型细菌的DNA单独注入小白鼠体内,小白鼠却不死亡,小白鼠体内也不会出现“S型”肺炎双球菌,这是不是推翻了前面两例的结论反而证明了DNA不是遗传物质呢?
请你查找相关资料,阐明你的观点。
三、少数病毒无DNA而含RNA,它们则以RNA为遗传物质
例:
烟草花叶病毒
绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA,所以说DNA是生物界的主要遗传物质。
四、作业:
(1)完成“挑战新问题”的作业。
(2)完成教材上的练习。
讲述
提出问题
留出时间,让学生思考。
提问2~3个学生。
倾听学生的回答,并组织学生讨论,对学生的说法进行必要的点评和修正。
引导学生慢慢雕琢出有关遗传物质的描述。
不一定与左边的描述相同,但大体是这个意思即可,重在即时生成。
为什么在当时会有这样的认识呢?
提出问题,引发思考
让学生自由想象。
教师巡视,寻找展示的对象。
请2~3同学发言。
加以简要的分析和鼓励性的点评。
向学生解释肺炎双球菌的两种类型:
R型和S型。
播放课件,分步演示实验,并做必要的讲解。
·请学生提出对本实验疑惑不解之处。
(教师解释,或其他同学解释)
(若有学生认为:
此处应该增加一个对照组。
应表扬其思维的严密性!
!
!
)
(★这一问题较难回答,暂且留着,等学完艾弗里的实验后,再回过头来,引导学生尝试解答此问题。
)
·理解了本实验之后,请学生提出对本实验的质疑。
(请其他同学解释,或者是教师解释)
①可能是R型细菌细胞主动摄入。
②留待学完第4章基因的表达这部分内容后再分析,此处埋下伏笔,留有余香。
③☆这一个问题也难以解答得让学生明白,先放一放。
④新的“S型”细菌除了有原来R型的遗传因子,还有来自S型细菌的“转化因子”,与原来的S型应该是不尽相同的。
引导学生分析四组实验得出相应的结论。
为什么要设置4组实验,有哪一组能省略吗?
(问:
有何证据可证明该转化是可遗传的?
)
格里菲思的转化实验并没真正弄清“转化因子”究竟是什么物质。
布置学生看书,认真阅读艾弗里的实验;并且提出要求:
对艾弗里的实验,说说自己的看法,可以是感悟,可以是疑惑,也可以是质疑。
教师巡视,并与某些学生交流。
提问2~3名学生。
让学生发表自己的看法,说出自己的心得和感悟,老师予以必要的修正和补充。
引导学生分析这一质疑:
①如果真的是将DNA酶与S型细菌的DNA一起同时加到生长着R型细菌的培养基中,是不科学也不严密的,因为增加了一个实验变量——DNA酶。
②正确的操作应该是:
先将提纯得到的S型细菌的DNA与DNA酶混合,一段时间后,使混合液中的DNA酶失去活性或除去DNA酶,然后,再加到生长着R型细菌的培养基中。
引导学生,得出各组实验的相应结论。
到这里,回过头去,引导学生尝试解答★号标记的格里菲斯实验的“疑惑②”:
讲述
播放课件,讲解。
问:
怎样才能让T2噬菌体产生出子代个体?
能不能用配好营养成分的培养基来培养噬菌体?
为什么?
问:
了解了这些知识,请想一想,T2噬菌体在探究遗传物质究竟是蛋白质还是DNA的实验中,有什么用处呢?
请大胆地设计你的实验。
(提问2个学生,根据具体回答的情况点评并作必要的修正或补充。
)
结合上列知识,引导学生分析得出答案。
耐心地帮助学生分析
引导学生形成正确认识。
引导学生认识这一结论。
让学生懂得,什么样的论述是夸大其辞的,如何描述才是恰如其分的。
让学生对赫尔希和蔡斯的这个实验说出自己不理解的地方,提出质疑。
组织学生讨论,或教师讲解。
1.分开标记的好处是:
只要检测到有放射性,就可以判断含有哪一种物质;若同时标记上35S、32P,则增加了检测的难度,也提高了实验对仪器的要求。
2.如果混合后保温时间过长,可能导致大肠杆菌被裂解,释放出子代的噬菌体,可能使实验结果出现混乱。
3.有待查阅相关资料,也可以发动学生去查找相关资料,然后再回到课堂来共同分析探讨……
这一问题,做为一个小论述题,请学生做在作业本上,一周后收齐上交。
批阅后,教师找一个专门的时间,师生共同进行交流探讨。
(要点:
遗传物质并不是在任何条件、任何环境中都能起作用。
在小白鼠体内,S型肺炎双球菌的DNA就不能发挥其作用,所以,不能因此而推翻前面实验的结论。
)
播放烟草花叶病毒侵染烟草叶片的实验图解:
说说图中表示的每一步骤的意思。
这一实验的结论是什么?
所谓“DNA是主要的遗传物质”是针对整个生物界而言的,应该让学生明白这一点,而具体到某一个生物个体,比如具体到人,不能说“人的遗传物质主要是DNA”,而应该说:
“人的遗传物质就是DNA”!
布置作业
听讲
思考并回答
表达,并修正自己的说法。
认同或补充,不断修正自己的说法。
尝试作出解释。
设计
交流
构想
交流
观看、
思考、
提出问题
倾听他人的意见、修正自己的看法。
提出质疑
大胆推测答案。
大胆推测答案。
分析实验,得出各组的结论。
回答:
从第四组实验的小鼠尸体上分离出有毒性的S型活细菌,其后代也是有毒性的S型细菌。
看书、阅读教材,弄懂艾弗里的实验设计意图和实验结果及结论。
(5分钟)
2~3名学生发言,说说心得和感悟。
其他学生质疑或辩护或修正自己的想法。
倾听,思考
尝试总结各组的结论。
学生尝试思考回答:
格里菲思加热杀死的S型细菌中,肯定还含有完整的DNA,这样才能使R型细菌发生转化;因此,他通过加热的方法杀死S型细菌,主要目的有两个:
其一:
破坏S型细菌的毒性物质,使之不具毒性;
其二:
杀死S型细菌,使之不能表现出生命活动,从而无法再生成毒性物质。
理解
听讲、思考。
答:
用大肠杆菌来培养T2噬菌体。
不能用培养基培养噬菌体,因为病毒的生命活动离不开寄主细胞。
思考、设想。
(3分钟时间)
(实在没思路的,可以看教材中的实验设计)
学生回答
辩护或修正自己的设想。
(3分钟)
阅读教材
思考问题(5分钟)
回答问题:
(5分钟)
1.因为T2噬菌体中,仅蛋白质含有S元素;而P元素几乎都存在于DNA分子中。
所以,如果检测到35S,即表明有原来标记的蛋白质存在;如果检测到较多含量的32P,即表明有原来标记的DNA成分存在。
由于蛋白质和DNA分子中都有C、H、O、N元素,如果用这些元素的放射性同位素作为标记元素,无法指示究竟检测到的是蛋白质成分还是DNA成分,因此,在本实验中不可行。
2.说明T2噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌细胞中。
3.说明T2噬菌体的DNA进入到大肠杆菌细胞中,并且能够在寄主细胞中指导合成子代噬菌体。
4.①说明合成子代噬菌体的蛋白质外壳所用的原料——氨基酸是取自寄主细胞;②侵入寄主细胞中的噬菌体DNA能够指导子代噬菌体的重建,起到遗传物质的作用。
提出对赫尔希和蔡斯这一实验的不理解之处。
相互交流、共同探讨,综合提高。
表达
交流
思考
认同
课后思考,收集资料,尝试解答问题。
看图、思考、说话
①完整的烟草花叶病毒能感染烟草叶片,使之出现病斑。
②单独提取烟草花叶病毒的RNA也能感染烟草叶片,使之出现病斑。
③单独堤取的烟草花叶病毒的蛋白质成分不会感染烟草叶片,没有病斑。
烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
思考,理解。
明白作业内容,认真地、积极地完成作业。
引入
从说文解字开始,也许更能让学生明白遗传究竟传下去的是什么?
这一个关于遗传物质的说法,不是来自什么教科书,也不是来自什么词典,而是来自曾经的一节课的课堂生成。
它也许不完善,也许显得稚嫩,但,它有许多可取之处:
一是它来自课堂的生成;二是它表现了学生对生命的理解。
给学生一个自由想象的空间。
不要求学生能提出多么有道理的设计方案,只是让学生有一个思维上的触动。
了解前人的实验,理解实验设计的意图,是为了站在前人的肩膀之上。
敢于提出质疑,善于发现问题,是需要着意培养的一种做学问的品质。
活跃学生的思维,让学生提出各种各样的问题,只要是有思考价值的,教师都应予以鼓励!
如果学生不能提出值得探讨的问题,老师可以先讲1~2个,然后启发学生思考。
☆这一问题与后面赫尔希与蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的问题一并比较分析,辨析知识。
让学生理解:
这四组实验非常严密,缺一不可。
设置前三组都是为了与第四组进行对照。
理解前人的实验,总结该实验的探索结果。
让学生认真地理解艾弗里的实验过程和结论。
进行交流互动。
让学生明白,这是最能说明问题实质的关键性的实验设计
教师引领,运用已有的知识进行有效的思考。
给学生一个范例,如何用已学的知识正确理解教材中的内容。
如何用已学的知识去解决问题。
(老师也不能确切地知道DNA酶是否真的会影响R型细菌中的DNA,但可以引导学生从实验操作是否科学的层面上加以分析,这样处理是比较合适的,课后再查找相关资料。
)
将知识前后联系,即时贯通。
在这里,体现出教师的引领和主导作用。
(学生肯定无法回答得如此完整,分析得如此透彻,这不要紧,要紧的是培养学生思维的习惯和方法。
)
(借以转入下一个实验——噬菌体侵染细菌的实验)
让学生了解基础知识,了解实验是怎么进行的
让学生明白:
知识素材也许是大家所共同拥有的,但能够加以巧妙的运用却是专有的——这就是知识产权。
如何巧妙的利用这些知识设计探究实验,对于科学探究是至关重要的。
让学生领略前人实验方案中的奇思妙想。
这是理解赫尔希和蔡斯的实验的关键,必须让学生明白实验设计的原理和方法。
故此设置这样的问题。
引导学生学会分析实验结果,从实验结果中推出实验结论。
结论应与实验结果相符合,不应任意扩大。
例如:
不能由该实验得出:
生物的主要遗传物质是DNA。
因为本实验仅是作了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,不能够轻易地将这一实验的结论扩大为对整个生物界的论述。
有困惑而不能得到帮助和解答,是学习者最感痛苦的,老师应经常想方设法帮助学生解决他们的疑难问题。
给学生留下一个值得探索的问题
回应前面格里菲斯肺炎双球菌转化实验部分的☆标记的问题。
使本节课的知识前后联系,互相关联。
这一个问题非常难以回答,但是非常富有挑战性,目的是培养学生查找、收集相关资料的能力。
学了就用。
用刚学的知识分析实验图解,以检测学生对知识的理解和掌握情况。
教材中所列的内容,很难让学生正确理解“DNA是主要的遗传物质”,甚至还会有误解,通过教师应该举例分析,详细说明,以帮助学生正确理解本节课课题的含意。
2007.5.8
板书设计:
第3章基因的本质
第1节DNA是主要的遗传物质
一、肺炎双球菌的转化实验
(一)格里菲思的实验
1.了解实验过程:
2.实验结论:
(二)艾弗里的实验:
1.理解实验结论:
2.艾弗里实验的不足:
二、T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
1.T2噬菌体是一种寄生在大肠杆菌细胞中的病毒,病毒无独立生活能力,只能寄生。
2.T2噬菌体的成分和结构:
蛋白质——构成外壳(分为头部和尾部)——主要的组成元素:
C、H、O、N、S
DNA——存在于头部之中。
——组成元素:
C、H、O、N、P
3.实验结论:
三、少数病毒无DNA而含RNA,它们以RNA作为遗传物质。
所以说DNA是生物界的主要遗传物质。
四、作业:
(1)完成“挑战新问题”的作业。
(2)完成教材P46页练习。
7.教学小结与反思
本节教案教学设计的创新点在于:
针对前人的三个经典实验,以学生在理解上可能存在的疑惑作为重点,展开剖析,发动质疑,多维互动,促使学生积极思考,提高学习的有效性,加深对实验原理、过程和结果的理解。
教案中设置的思辨内容,大部分来源于课堂教学,具有较好的代表性,能够拓展思路,锻炼学生的综合分析和推理表达等能力。
在教案里多处设置问题思考,交流表达,质疑辩论,猜想设计等环节,目的在于即时反馈学生学习过程中产生的困惑,了解学生思维的动向,让学生在交流和沟通中体验学习的乐趣,让学生在思维层面上真正“动”起来。
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