《DNA是主要的遗传物质》教学设计

林晓霖

一、教材分析

“DNA是主要的遗传物质”一节是新课标教材人教版必修2第3章第1节的内容。它是在前面学习了有关细胞学基础（有丝分裂、减数分裂和受精作用）、阐明了染色体在前后代遗传中所起的联系作用、分析了染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上来学习的。

在相当长的时间里，人们一直把蛋白质作为遗传物质，那么遗传物质是DNA还是蛋白质呢？教材在此埋下伏笔，然后通过两个经典实验——“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”证明DNA是遗传物质。格里菲斯的“肺炎双球菌体内转化实验”得出了关于遗传物质的假说，艾弗里的“肺炎双球菌体外转化实验”对假说进行了演绎推理，证明了DNA是遗传物质。“噬菌体侵染细菌的实验”是比艾弗里实验更具说服力的实验。教材以此为线索展开，最后列举少数生物只有RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”这一结论。

本节课在第三章中占有重要的位置，学生只有真正理解这一部分内容，才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中，从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。

二、教学目标

1.知识目标：举例说明DNA是主要的遗传物质。

2.能力目标：体验科学家证明“DNA是主要的遗传物质”的科学探索过程，并进行实验设计能力的培养。

3.情感态度与价值观目标：认同技术在科学发展中的促进作用。

三、教学重难点

1.重点：（1）举例说明DNA是主要的遗传物质。（2）体验科学家证明“DNA是主要的遗传物质”的科学探究过程，并进行实验设计能力的培养。

2.难点：体验科学家证明“DNA是主要的遗传物质”的科学探究过程，并进行实验设计能力的培养。

四、教学过程

（一）新课导入

多媒體展示金丝猴、奶牛亲子代的图片。根据金丝猴的后代仍然是金丝猴，奶牛的后代仍然是奶牛，引出生物体内存在对遗传起决定性作用的物质。引导学生继续观察图片，总结遗传物质所必须具备的条件。

1.金丝猴的后代是金丝猴，而不会变成奶牛，这说明遗传有什么特点呢？

2.遗传物质既能够承载金丝猴的全部遗传信息，又可承载奶牛的遗传信息，这说明什么呢？

3.同学们仔细观察，小奶牛和母亲是完全一样的吗？这又体现了遗传物质的什么特点？

4.小金丝猴具备金丝猴种群的性状和生理特点，这说明了什么呢？

进行课堂讨论，引导学生总结出遗传物质所要具备的特点。

展示染色体的PPT，引出蛋白质还是DNA，哪个才是遗传物质呢？

介绍早期科学家对遗传物质的猜想，并复习蛋白质结构的相关内容。

（二）DNA是遗传物质的证据Ⅰ——肺炎双球菌的体内转化实验

多媒体展示科学家格里菲思。介绍两种肺炎双球菌，并介绍格里菲思做肺炎双球菌的实验背景：格里菲斯发现，S型菌通过连续培养，极少数可能变成R型菌，而且变成的R型菌能稳定遗传。那么R型菌能否变成相应的S型菌呢？于是格里菲斯发进行了一系列的R型活细菌与S型细菌混合注入小鼠体内的实验。

要求学生认真阅读书本43页图3-2，分析这几组实验有什么关联，并请一位学生对四组实验进行语言描述。引导学生大胆想象第四组实验中，在小鼠体内分离得到S型的活细菌是怎么来的。学生分析发现，第四组实验是第一组和第三组实验的结合，并准确描述了实验过程：

学生观察这四组实验，讨论并进行大胆想象S菌的由来可能有以下几种情况：

1.S型菌未被高温完全杀死。

2.R型菌从加热杀死的S型菌中获得某种物质，使得R型菌转化成S型菌。

通过学生的大胆想象，认为S型菌中存在某种物质，使R型菌变成S型菌，从而引出格里菲思提出“转化因子”的假说：格里菲思通过肺炎双球菌实验提出S型菌中存在某种“转化因子”，使R型菌变成S型菌。

讲解“转化”的概念，并引出艾弗里的体外转化实验。

（三）DNA是遗传物质的证据Ⅱ——肺炎双球菌的体内转化实验

提出问题：肺炎双球菌有DNA、蛋白质、多糖等化学成分，究竟哪种成分是转化因子？

要求学生设计一个实验来验证假说。组织、引导学生回答以下问题：实验目的是什么？实验原理是什么？实验方法是什么？实验材料是什么？反应变量是什么？

学生作出假设：DNA是遗传因子。

1.实验目的：确定什么物质是转化因子。

2.实验原理：已经被加热杀死的S型细菌中含有某种物质可以将R型细菌转化为S型菌。

3.实验方法：细菌培养法。

4.实验材料：R型细菌。

5.反应变量：S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等。

要求学生小组讨论后写出实验步骤，并请三个小组在黑板上展示出来。

展示艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验过程：将S型菌的DNA、蛋白质和多糖荚膜分别和R型菌混合培养的结果，得出DNA是转化因子。

讲述最后一组实验：用DNA水解酶将S型菌的DNA水解后和R型菌混合培养，R型菌没有出现转化。

学生分析、思考自己的实验设计和艾弗里所做实验的不同之处：（1）学生探究的成分要比艾弗里的实验多。（2）艾弗里多做了一组DAN水解物和R型菌混合的实验。

讲述：艾弗里没有探究RNA的原因在于当时科学技术水平的限制，还不能够将细菌体内的RNA分离提纯出来。

分析讨论：为什么要做这一组实验？它能说明什么问题？

讲述：这组实验通过反证的方式进一步确定了DNA是转化因子，是遗传物质。

最后，回顾肺炎双球菌的体外转化实验的整个过程，并思考以下问题：

1.该实验的巧妙之处是什么？蕴含了哪些实验设计原则？

2.本实验设计的关键思路是什么？

3.你能够得出什么结论？

学生思考、分析、讨论得出结论：设法把DNA、多糖和蛋白质分开，单独地观察各种物质的作用。

学生思考、讨论，展示学习成果：

1.控制变量原则，将多个变量分解为单个变量进行研究；对比原则。

2.关键思路：将各种物质分离开，单独地观察各自的作用。

3.结论：DNA是转化因子，即遗传物质。

参考文献：

林祖洞.遗传学[M].北京：高等教育出版社，1991.

编辑 董慧红