DNA是主要的遺傳物質(zhì)

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)1教學(xué)內(nèi)容分析

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”是蘇教版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)》八年級下冊第22章“生物的遺傳和變異”中的第一節(jié)，本節(jié)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，基因是包含遺傳信息的DNA片段，是細(xì)胞核在生物遺傳中的重要功能的深度補(bǔ)充，也是學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳規(guī)律、人的性別決定和生物的變異等遺傳學(xué)問題的基礎(chǔ)。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的概念：①說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。②說出基因是包含遺傳信息的DNA片段。以及要求有：借助圖示或模型闡明染色體、DNA和基因的關(guān)系。本節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路是：通過“DNA鑒定技術(shù)”“核酸檢測”引入新課，直指DNA是主要的遺傳物質(zhì)。通過常見的遺傳現(xiàn)象的分享，此引出“遺傳”這個概念，并進(jìn)一步拓展到“遺傳物質(zhì)”是什么?在分析傘藻作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)，體會實(shí)驗(yàn)材料的選擇對于實(shí)驗(yàn)成功的重要影響。分析傘藻實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二后思考進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的思路，并利用模型進(jìn)行模擬。最終得出控制生物性狀的遺傳信息主要儲存在細(xì)胞核中。探索“誰是遺傳物質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)思路，通過分析噬菌體侵染細(xì)菌的過程說出噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，對于DNA是主要遺傳物質(zhì)結(jié)論的得出，是眾多科學(xué)家層層深入實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果。結(jié)合資料進(jìn)行實(shí)例分析，歸納出基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。觀看新冠病毒全基因組的測序相關(guān)視頻，完善概念DNA是主要的遺傳物質(zhì)，基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。借助圖示闡明染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系。在多個環(huán)節(jié)借助智慧課堂加強(qiáng)師生和生生間的互動，有效助力學(xué)生的學(xué)習(xí)。本節(jié)學(xué)習(xí)可以為學(xué)生由宏觀至微觀學(xué)習(xí)奠定概念、思維和方法基礎(chǔ)，做好后續(xù)遺傳規(guī)律、人體性別決定、變異等學(xué)習(xí)的鋪墊。2學(xué)情分析

學(xué)生在七年級已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物的生命現(xiàn)象，知道遺傳和變異是生物特有的生命現(xiàn)象之一，也已初步了解細(xì)胞核是細(xì)胞的控制中心，細(xì)胞核中有染色體，染色體中含有遺傳物質(zhì)，能貯存和傳遞遺傳信息，這些都與性狀的表現(xiàn)有關(guān)。這些知識都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。八年級學(xué)生正經(jīng)歷思維的高速發(fā)展時期，他們在形象思維的驅(qū)動下熟練思考問題，依托教學(xué)需要發(fā)展他們抽象思維的能力，本節(jié)理論性較強(qiáng)，可以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。3教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo):（1）通過傘藻等相關(guān)實(shí)驗(yàn)的分析與模擬，說明細(xì)胞核是遺傳信息的中心。（2）掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路，通過模擬動畫及相關(guān)資料的分析說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。（3）通過資料分析，歸納基因通常是具有特定遺傳效應(yīng)的DNA片段。認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是不斷深化、不斷完善的過程。（4）借助圖示闡明染色體、DNA和基因的關(guān)系。4教學(xué)過程

4.1創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

展示近期的新聞報(bào)道，電影《親愛的》原型孫海洋父子重逢，聯(lián)想到背后的DNA鑒定技術(shù)助力公安部主導(dǎo)的“團(tuán)圓”行動，以及聯(lián)系近期全校師生的核酸檢測，導(dǎo)入新課。 設(shè)計(jì)意圖：直指DNA是主要的遺傳物質(zhì)這一主題，并引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會，培養(yǎng)用生物學(xué)知識解釋社會生活中的相關(guān)議題的習(xí)慣。引發(fā)思考，激發(fā)探究的興趣。4.2分享生活中的實(shí)例，歸納遺傳的概念

孫海洋父子14年未見，孫父發(fā)現(xiàn)孩子還是與自己很相似，學(xué)生很容易聯(lián)想到自己與父母間也存在很多相似的現(xiàn)象。分享自然界遺傳現(xiàn)象，由此引出“遺傳”的概念，體會遺傳是自然界普遍存在的現(xiàn)象。并在此基礎(chǔ)上，提出問題:孩子具有與父母種種相似之處的原因是什么呢?學(xué)生往往能夠回答出子代繼承了親代的遺傳物質(zhì)。繼而提出問題:生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位？多細(xì)胞生物體由單個受精卵發(fā)育而來，學(xué)生能夠知道尋找遺傳物質(zhì)可以去細(xì)胞中尋找。進(jìn)而引出生物體的性狀是由細(xì)胞核控制，還是由細(xì)胞質(zhì)控制的這一問題。 設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生由事實(shí)中歸納遺傳的概念，并在思考親子代間相似的原因時將問題集中到細(xì)胞，為接下來的細(xì)胞核是遺傳信息的中心做鋪墊。4.3分析、設(shè)計(jì)傘藻實(shí)驗(yàn)，說出細(xì)胞核是遺傳信息的中心

早期科學(xué)家在研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能時，提出了“生物的性狀是由細(xì)胞核控制的，還是由細(xì)胞質(zhì)控制的”這一問題，提出問題：科學(xué)家選擇傘藻作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)是什么？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合傘藻的特點(diǎn)進(jìn)行分析。學(xué)生借助教師推送的傘藻的“去帽實(shí)驗(yàn)”和“移接實(shí)驗(yàn)”的動畫過程，閱讀書本“傘藻實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二”，思考問題：為什么傘藻的移接體長出的帽是傘形而不是菊花形的？這說明了什么？學(xué)生可能會答是細(xì)胞核控制了傘藻的帽形，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)地分析后學(xué)生能夠得出控制傘藻帽形是傘藻的假根這一結(jié)論。假根中有細(xì)胞核，也有細(xì)胞質(zhì)，提出“細(xì)胞中是哪種結(jié)構(gòu)控制傘藻帽形”的問題，是細(xì)胞核還是細(xì)胞質(zhì)呢？學(xué)生討論解決這一問題的研究思路并制訂實(shí)驗(yàn)方案利用模型進(jìn)行模擬。學(xué)生討論提出：將細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)分開的實(shí)驗(yàn)思路。模擬核質(zhì)分離后的傘藻實(shí)驗(yàn)三——傘藻的核移植實(shí)驗(yàn)（學(xué)生機(jī)拍照上傳）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，學(xué)生得出結(jié)論：傘藻控制性狀的遺傳信息在細(xì)胞核中。其他科學(xué)家也做了很多實(shí)驗(yàn)，都證明：細(xì)胞核是遺傳信息的中心，遺傳物質(zhì)在細(xì)胞核中。設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)材料選取的分析上，得知實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一在于選材的適當(dāng)性。在實(shí)驗(yàn)分析中幫助學(xué)生學(xué)會科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)，才能得出正確的結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家那樣思考，這個觀點(diǎn)應(yīng)融入到每節(jié)課中去，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)條件進(jìn)行科學(xué)思維。4.4分析圖示，探索實(shí)驗(yàn)思路，分析噬菌體侵染細(xì)菌的過程，討論相關(guān)資料，說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，闡明染色體、DNA和基因之間的關(guān)系。4.4.1染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成

出示洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞和人口腔上皮細(xì)胞顯微圖，洋蔥根尖細(xì)胞分裂圖，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注染色體。讀圖（不同生物體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目）發(fā)現(xiàn)在各種生物體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目是一定的，同種生物體細(xì)胞內(nèi)含有數(shù)目相同且形態(tài)相似的染色體，生物體細(xì)胞內(nèi)的染色體一般成對存在。出示正常男性、女性體細(xì)胞細(xì)胞分裂特定時期染色體顯微照片和分析圖，形成直觀感受。舉例染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)異常會影響生物正常的生長發(fā)育。 讀圖（染色體組成示意圖）及書本相關(guān)內(nèi)容，教師提問：染色體的組成？學(xué)生能發(fā)現(xiàn)染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。 設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課有關(guān)染色體的內(nèi)容，重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生明確染色體數(shù)目是恒定的，染色體數(shù)目的恒定對于遺傳的重要意義，找到染色體與DNA之間的關(guān)系。4.4.2 DNA是遺傳物質(zhì)

20世紀(jì)中葉，科學(xué)家聚焦到染色體中DNA和蛋白質(zhì)這兩種物質(zhì)上，究竟哪一個是遺傳物質(zhì)呢?這個問題曾引起生物學(xué)界激烈的爭論。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：是DNA在起遺傳作用還是蛋白質(zhì)在起遺傳作用？還是DNA和蛋白質(zhì)在同時起遺傳作用？學(xué)生分組討論：怎樣才能找到真正的遺傳物質(zhì)？討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。通過討論，學(xué)生認(rèn)為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的思路是:想辦法將DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)、直接地觀察它們各自的作用，這樣才能確定究竟哪一個是是遺傳物質(zhì)。 設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵思路，“潤物細(xì)無聲”地進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀方面的教育，原來，科學(xué)家和我們的思路是一樣的!我們也可以像科學(xué)家那樣進(jìn)行科學(xué)探索!學(xué)生自主觀看噬菌體侵染細(xì)菌的模擬動畫過程，利用學(xué)生平板可以對不同環(huán)節(jié)進(jìn)行自主重復(fù)觀看，提出問題：噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：噬菌體將DNA注入細(xì)菌，蛋白質(zhì)外殼留在了細(xì)胞外，子代噬菌體與親代相似的性狀與蛋白質(zhì)無關(guān)，所以，DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。幾十年的時間里，眾多科學(xué)家運(yùn)用不同技術(shù)和方法層層深入的實(shí)驗(yàn)探究，最終證明了DNA是遺傳物質(zhì)。設(shè)計(jì)意圖：將噬菌體侵染細(xì)菌的過程作為素材引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，也為高中的學(xué)習(xí)做鋪墊，利用素材中的信息進(jìn)行推理、判斷，進(jìn)而得出結(jié)論，由此培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和科學(xué)思維品質(zhì)。在眾多科學(xué)家的補(bǔ)充中體會科學(xué)實(shí)驗(yàn)的不易與科學(xué)家的堅(jiān)持。1953年美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克，不同學(xué)科交叉和融合，發(fā)揮各自專業(yè)特長，最終發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，分組觀察DNA立體模型?？偨Y(jié)DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就像一個兩邊有扶手的旋轉(zhuǎn)樓梯一樣互相盤繞，構(gòu)成了規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。學(xué)生常常會好奇中間的堿基字母，教師可以稍作比喻，像神秘的密碼，蘊(yùn)含著遺傳信息。 由不同的生物體會DNA的多樣性，由不同生物個體獨(dú)特的特性體會DNA的特異性。綜合理解為什么DNA鑒定技術(shù)可以助力“團(tuán)圓”行動，尋找親人。分享生活中的雙螺旋結(jié)構(gòu)應(yīng)用（中關(guān)村“生命”雕塑；新加坡的雙螺旋橋；雙螺旋手鏈） 設(shè)計(jì)意圖：不同學(xué)科的交叉聯(lián)合是發(fā)展的趨勢，由DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)到美學(xué)的應(yīng)用，都體現(xiàn)得淋漓盡致，從科學(xué)的角度引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同學(xué)科融合的重要性。呼應(yīng)導(dǎo)入中的情境，深入理解DNA是遺傳物質(zhì)，體會生物技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用價(jià)值。4.4.3基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段

提供資料：1.大腸桿菌細(xì)胞中有1個DNA分子，在DNA上分布了大約4.4x103個基因。2.草魚和鯉魚，相同生長周期，草魚比鯉魚長得大。取草魚的一個DNA片段，這個DNA片段是生長激素基因，將其導(dǎo)入鯉魚的受精卵內(nèi)，培育出的鯉魚與普通鯉魚相比，生長速度快，個體大。提出問題：生物體內(nèi)的DNA數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？你能說說什么是基因嗎？學(xué)生經(jīng)過討論后總結(jié)：一個DNA分子上有多個基因?；蚴蔷哂羞z傳效應(yīng)的DNA片段。 設(shè)計(jì)意圖：通過資料分析，引導(dǎo)學(xué)生主動建構(gòu)基因的概念。4.4.4 DNA是主要的遺傳物質(zhì)，基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段

人類對基因的探索，對人類自身的影響是巨大的，也是多方面的。在很大程度上助力于人類對健康的追求。以這次的新冠為例，觀看新冠病毒全基因組測序的相關(guān)內(nèi)容。體會到獲得病毒的全基因組序列，才能全面分析病毒基因，為防控、治療和疫苗研制和后續(xù)研究提供幫助，提出問題：為什么我們做的叫做核酸檢測，而不叫DNA檢測呢？出示新冠病毒結(jié)構(gòu)示意圖，新冠病毒的物質(zhì)組成是RNA和蛋白質(zhì)，DNA是一種核酸，RNA也是一種核酸。同學(xué)們猜想它的遺傳物質(zhì)是什么？補(bǔ)充煙草花葉病毒、HIV病毒等部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。 學(xué)生發(fā)現(xiàn)并不是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，總結(jié)：DNA是主要的遺傳物質(zhì)?；蛲ǔＪ蔷哂羞z傳效應(yīng)的DNA片段。設(shè)計(jì)意圖：關(guān)注社會議題，體會生物學(xué)知識在疫情防控中的重要發(fā)揮。教師適時拋出新的發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有結(jié)論之間的矛盾，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考的欲望，并再次讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。4.4.5借助圖示歸納總結(jié)染色體、DNA、基因的關(guān)系

學(xué)生自主完善圖示后上傳，借助圖示闡述染色體、DNA和基因的關(guān)系，觀看動畫模型。 設(shè)計(jì)意圖：借助圖示將染色體、DNA和基因的關(guān)系的認(rèn)識從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。既作為學(xué)生學(xué)習(xí)的評價(jià)又培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。師生共同總結(jié)：基因通常是具有特定遺傳效應(yīng)的DNA片段，是DNA分子上控制生物性狀的功能單位，DNA是主要的遺傳物質(zhì)，對于真核生物，染色體是DNA的主要載體，染色體存在于細(xì)胞核中，細(xì)胞核是遺傳信息的中心。5作業(yè)布置

1.閱讀教材37頁的課外閱讀：人類基因組計(jì)劃，感興趣的同學(xué)也可以查找相關(guān)資料或與老師同學(xué)交流。2.為下節(jié)課積累素材，掃碼完成人體常見的遺傳性狀調(diào)查表，6板書設(shè)計(jì)DNA是主要的遺傳物質(zhì)存在于主要載體功能單位DNA鑒定技術(shù) 遺傳物質(zhì)細(xì)胞核染色體DNA基因遺傳信息主要由主要的遺通常是有遺DNA和蛋傳物