《DNA是主要的遗传物质》的教学案例

一、教学目标

1.总结“DNA是主要的遗传物质”的科学探索过程。

2.知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。

3.理解DNA是主要的遗传物质

二、教学重点

1.肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

2.噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

三、教学难点

1.噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。

2.如何理解DNA是主要的遗传物质。

 3.探究科学发现过程来学习科学研究方法

四、能力目标

1.通过分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，逻辑思维能力得以提高。

2.通过“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，由特殊到一般的归纳思维能力得以提高。

五、教学过程

通过前面的学习，大家对有丝分裂、减数分裂以及受精作用的过程有了深入了解，在研究这它们的过程中，科学家发现有一种物质在这三个过程中，行为有着规律性的变化，是什么物质呢？根据学生的回答具体引导在这三个过程中染色体数目的具体变化，进一步引导大家猜想，染色体可能和生物体的什么现象有关？染色体的主要成分是什么呢？那么起遗传作用的究竟是DNA还是蛋白质呢？这个问题当时在科学界引起了激烈的争论。

一 肺炎双球菌的转化实验

1.实验材料

介绍此菌可感染人和老鼠，顺便解释“败血症”，接下来多媒体课件R菌和S菌的不同之处，强调荚膜的存在才使得S菌表现出毒性。

2实验过程

多媒体展示肺炎双球菌的四组转化实验并提出问题：

①预测第一组和第二组实验结果会怎样？为什么？

②第三组的“加热杀死”是什么意思？加热的温度控制在多少度？

教师指出加热的温度一般不超过90度，杀死是指S菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。

③ 第四组实验里活的S菌是怎么来的？

④ 提取出的S菌的后代仍然是S菌，这说明什么？

⑤ 究竟是什么物质使R菌转化为有毒的S菌？

教师多媒体显示格里菲思的猜测：

在加热杀死的S菌中必然存在某种“转化因子”使R菌转化为有毒的S菌

⑥ 如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验？

引入美国科学家艾弗里和他同事们的工作，课件显示他们的实验设计和观察到的结果，引导学生分析

① 只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？

②加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？这说明什么？

教师补充转化的效率其实是比较低的。

③ DNA水解物是什么？

解释是加入DNA酶，把DNA降解脱氧核苷酸，说明只有完整的DNA才能发生转化作用。

④ 艾弗里的实验说明什么？

⑤ 艾弗里的实验思路和研究成果对我们有什么启示？

介绍由于艾弗里所提DNA纯度不够高，还含有少量蛋白质，所以在他提出结论之后，并没有被所有的科学家认同

进一步引导学生开放思维，DNA纯度不够高，在实验中可能是什么起了转化作用？

由于此实验的不完美引入下一个实验

二 噬菌体侵染细菌的实验

1. 噬菌体的结构

2 .噬菌体的繁殖

①营寄生生活

②在遗传信息的指导下进行繁殖

③繁殖原料来自宿主大肠杆菌

④子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。

3.放射性同位素标记技术

提出问题

① 到目前为止，一共学到几个利用放射性同位素标记技术的实验？

②实验中为什么用35S和32P作标记？

组织学生阅读教材45页右上栏的相关信息。

③通过此项技术表明赫尔希的研究思路是什么？

4实验过程

先让学生阅读教材5～8分钟，掌握实验基本步骤，阅读结束后，教师多媒体课件显示和实验有关的一些问题，了解学生对实验原理和相关步骤的掌握程度，同时强调实验的一些细节，比如保温时间很短，这有助于学生对后面实验现象的分析。接下来教师引导学生先分析35S标记的实验现象

引导分析

①上清液放射性很高，说明上清液主要成分是什么？

②沉淀物放射性很低，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的35S？

③大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？

④说明噬菌体在繁殖的时候有没有用到蛋白质呢？

多媒体课件显示用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，引导学生分析：

①上清液放射性很低，说明上清液有没有32P呢？

②沉淀物放射性很高，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的32P？

③大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？

④说明噬菌体在繁殖的时候用到了哪种物质？

最后引导学生把这两个同位素标记实验综合起来分析，由学生归纳出结论。

Flash动画显示噬菌体在大肠杆菌体内繁殖的过程

提出问题：教材45页右下栏，在上述实验中，如果用14C和18O标记行吗？

教师引导学生回顾历经24年对遗传物质的探索过程，启发学生从中得到那些启示？

学生讨论总结四点

①能准确的进行自我复制，传递给下一代。

②要有储存大量遗传信息的能力

③结构要比较稳定，不容易被破坏

④能控制生物的性状和代谢

讨论作答：蛋白质更适合作遗传物质，因为DNA仅由4种脱氧核苷酸组成，很难和生物多样性联系在一起，而组成蛋白质的氨基酸有许多种，在各种各样的排列顺序中很可能就蕴藏了大量的遗传信息。

六、板书

一、肺炎双球菌的转化实验

1.材料：R菌，S菌，小鼠

2.过程：

  3.结论：“转化因子”存在，使R菌转化为S菌

艾弗里：分离，单独转化

结论：DNA才是遗传物质

二、噬菌体侵染细菌的实验

1.噬菌体结构

2.噬菌体繁殖

3.放射性同位素标记技术

4.实验过程

5结论：DNA才是遗传物质

三、DNA是主要的遗传物质

细胞生物：DNA

非细胞生物：DNA或RNA

七、教学反思

采用“探究－发现”的教学方式后，通过教师的引导和启发，学生自主的模拟科学发现过程，这就激发了学习的积极性，在思考分析和讨论中，学生的科学想法得以表达和流露，科学探索的热情进一步提高，这对他们研究性学习课程也有一定的指导意义。但教学内容是微观世界，学生没有感知认识，理解上较难，教学中应通过微课、视频等方式来突破。