《DNA是主要的遺傳物質》教學設計

林曉霖

一、教材分析

“DNA是主要的遺傳物質”一節是新課標教材人教版必修2第3章第1節的內容。它是在前面學習了有關細胞學基礎（有絲分裂、減數分裂和受精作用）、闡明了染色體在前后代遺傳中所起的聯系作用、分析了染色體的主要成分是DNA和蛋白質的基礎上來學習的。

在相當長的時間里，人們一直把蛋白質作為遺傳物質，那么遺傳物質是DNA還是蛋白質呢？教材在此埋下伏筆，然后通過兩個經典實驗——“肺炎雙球菌的轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌的實驗”證明DNA是遺傳物質。格里菲斯的“肺炎雙球菌體內轉化實驗”得出了關于遺傳物質的假說，艾弗里的“肺炎雙球菌體外轉化實驗”對假說進行了演繹推理，證明了DNA是遺傳物質。“噬菌體侵染細菌的實驗”是比艾弗里實驗更具說服力的實驗。教材以此為線索展開，最后列舉少數生物只有RNA而沒有DNA的事實，得出“DNA是主要的遺傳物質”這一結論。

本節課在第三章中占有重要的位置，學生只有真正理解這一部分內容，才能在生物性狀遺傳和變異的復雜現象中，從根本上懂得生物遺傳和變異的實質和規律。

二、教學目標

1.知識目標：舉例說明DNA是主要的遺傳物質。

2.能力目標：體驗科學家證明“DNA是主要的遺傳物質”的科學探索過程，并進行實驗設計能力的培養。

3.情感態度與價值觀目標：認同技術在科學發展中的促進作用。

三、教學重難點

1.重點：（1）舉例說明DNA是主要的遺傳物質。（2）體驗科學家證明“DNA是主要的遺傳物質”的科學探究過程，并進行實驗設計能力的培養。

2.難點：體驗科學家證明“DNA是主要的遺傳物質”的科學探究過程，并進行實驗設計能力的培養。

四、教學過程

（一）新課導入

多媒體展示金絲猴、奶牛親子代的圖片。根據金絲猴的后代仍然是金絲猴，奶牛的后代仍然是奶牛，引出生物體內存在對遺傳起決定性作用的物質。引導學生繼續觀察圖片，總結遺傳物質所必須具備的條件。

1.金絲猴的后代是金絲猴，而不會變成奶牛，這說明遺傳有什么特點呢？

2.遺傳物質既能夠承載金絲猴的全部遺傳信息，又可承載奶牛的遺傳信息，這說明什么呢？

3.同學們仔細觀察，小奶牛和母親是完全一樣的嗎？這又體現了遺傳物質的什么特點？

4.小金絲猴具備金絲猴種群的性狀和生理特點，這說明了什么呢？

進行課堂討論，引導學生總結出遺傳物質所要具備的特點。

展示染色體的PPT，引出蛋白質還是DNA，哪個才是遺傳物質呢？

介紹早期科學家對遺傳物質的猜想，并復習蛋白質結構的相關內容。

（二）DNA是遺傳物質的證據Ⅰ——肺炎雙球菌的體內轉化實驗

多媒體展示科學家格里菲思。介紹兩種肺炎雙球菌，并介紹格里菲思做肺炎雙球菌的實驗背景：格里菲斯發現，S型菌通過連續培養，極少數可能變成R型菌，而且變成的R型菌能穩定遺傳。那么R型菌能否變成相應的S型菌呢？于是格里菲斯發進行了一系列的R型活細菌與S型細菌混合注入小鼠體內的實驗。

要求學生認真閱讀書本43頁圖3-2，分析這幾組實驗有什么關聯，并請一位學生對四組實驗進行語言描述。引導學生大膽想象第四組實驗中，在小鼠體內分離得到S型的活細菌是怎么來的。學生分析發現，第四組實驗是第一組和第三組實驗的結合，并準確描述了實驗過程：

學生觀察這四組實驗，討論并進行大膽想象S菌的由來可能有以下幾種情況：

1.S型菌未被高溫完全殺死。

2.R型菌從加熱殺死的S型菌中獲得某種物質，使得R型菌轉化成S型菌。

通過學生的大膽想象，認為S型菌中存在某種物質，使R型菌變成S型菌，從而引出格里菲思提出“轉化因子”的假說：格里菲思通過肺炎雙球菌實驗提出S型菌中存在某種“轉化因子”，使R型菌變成S型菌。

講解“轉化”的概念，并引出艾弗里的體外轉化實驗。

（三）DNA是遺傳物質的證據Ⅱ——肺炎雙球菌的體內轉化實驗

提出問題：肺炎雙球菌有DNA、蛋白質、多糖等化學成分，究竟哪種成分是轉化因子？

要求學生設計一個實驗來驗證假說。組織、引導學生回答以下問題：實驗目的是什么？實驗原理是什么？實驗方法是什么？實驗材料是什么？反應變量是什么？

學生作出假設：DNA是遺傳因子。

1.實驗目的：確定什么物質是轉化因子。

2.實驗原理：已經被加熱殺死的S型細菌中含有某種物質可以將R型細菌轉化為S型菌。

3.實驗方法：細菌培養法。

4.實驗材料：R型細菌。

5.反應變量：S型細菌的DNA、蛋白質、多糖等。

要求學生小組討論后寫出實驗步驟，并請三個小組在黑板上展示出來。

展示艾弗里的肺炎雙球菌的體外轉化實驗過程：將S型菌的DNA、蛋白質和多糖莢膜分別和R型菌混合培養的結果，得出DNA是轉化因子。

講述最后一組實驗：用DNA水解酶將S型菌的DNA水解后和R型菌混合培養，R型菌沒有出現轉化。

學生分析、思考自己的實驗設計和艾弗里所做實驗的不同之處：（1）學生探究的成分要比艾弗里的實驗多。（2）艾弗里多做了一組DAN水解物和R型菌混合的實驗。

講述：艾弗里沒有探究RNA的原因在于當時科學技術水平的限制，還不能夠將細菌體內的RNA分離提純出來。

分析討論：為什么要做這一組實驗？它能說明什么問題？

講述：這組實驗通過反證的方式進一步確定了DNA是轉化因子，是遺傳物質。

最后，回顧肺炎雙球菌的體外轉化實驗的整個過程，并思考以下問題：

1.該實驗的巧妙之處是什么？蘊含了哪些實驗設計原則？

2.本實驗設計的關鍵思路是什么？

3.你能夠得出什么結論？

學生思考、分析、討論得出結論：設法把DNA、多糖和蛋白質分開，單獨地觀察各種物質的作用。

學生思考、討論，展示學習成果：

1.控制變量原則，將多個變量分解為單個變量進行研究；對比原則。

2.關鍵思路：將各種物質分離開，單獨地觀察各自的作用。

3.結論：DNA是轉化因子，即遺傳物質。

參考文獻：

林祖洞.遺傳學[M].北京：高等教育出版社，1991.

編輯 董慧紅