像科学家一样地思考
――《DNA是主要的遗传物质》教学重点难点分析及教学策略
冯明董 广东广雅中学 510160
一、教材分析
本小节是全书的开编，至于这一节课的意义就不言而喻了。它既是将要学习的《DNA分子的结构和复制功能》的基础，也是对《生物》第一册的一个小结，因为在第一册的绪论、细胞核的功能、细胞增殖等内容中曾7次出现“遗传物质”这一名词。在以前的教学当中学生无法理解什么是遗传物质，但现在学生可以真正明白其含义。所以这一小节是起到承前启后的作用，上好这节课能极大地激发学生学习生物的兴趣。
另外教材以科学的逻辑编排实验的呈现顺序：从不知道转化因子是什么，到确定转化因子是DNA，再到更加严谨地把DNA与蛋白质通过标记完全分开，单独地观察它们的作用，得到DNA是遗传物质的结论。再通过调查、实验发现在没有DNA，只含RNA的病毒中RNA是遗传物质，所以得出在生物界里DNA是主要的遗传物质这个结论。层层推进，逐步深化，使学生不但能理解DNA是主要的遗传物质，也学会生物科学研究的一般方法，训练学生的逻辑思维能力，让学生像科学家一样地思考。
本书是2002年审查通过的生物教科书第二版，与未经审查的原版相比，本书在教学内容上增加了“肺炎双球菌转化实验”。在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时，也改变了原教材中直接说明“噬菌体将DNA注入细菌”的叙述方法，而是用研究时采用的“同位素示踪法”来说明。这样的改动，更强调生物实验与生物研究史的教学，培养学生的生物学素养。与第一版相比，在噬菌体侵染细菌的实验流程图中也做了修改（下方细菌内的噬菌体DNA的半保留复制），更加科学准确。与人教社2003年出版的高中《生物》必修2遗传与进化相比，后者编排多了“对遗传物质的早期预测”和三道“思考与讨论题”，其它内容基本一致，但把本小节安排在“遗传的基本规律”之后。
二、考试分析
遗传和变异是教学的重点与难点，在高考中有相当重要的地位。有资料表明，这部分内容在高考中占1/4左右的分值，难题（得分率在50%以内）占总难题的一半左右。与本小节有关的内容，在2004年全国高考就出了两道题目：
1、（全国卷四）肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型菌则不具有。下列叙述错误的是（ ）
A、培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的细菌
B、培养R型活细菌时加S型细菌的DNA的完全产生，不能产生具荚膜的细菌
C、培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌
D、培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌
2、（上海卷）噬菌体侵染大肠杆菌实验不能说明的是（ ）
A、DNA能产生可遗传的变异 B、DNA能自我复制
C、DNA是遗传物质 D、DNA能控制蛋白质合成
三、教学目标
1、通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是遗传物质。
2、通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
四、教学重点难点分析
“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”是重点也是难点。说其重点是因为它们是证明DNA是遗传物质的最有力的直接证据。通过学习与分析这两个实验的原理和过程，还有烟草花叶病毒重建实验的原理和过程即可让学生理解DNA是主要的遗传物质这个教学目标。
说“肺炎双球菌的转化实验”是难点是因为：1、根据生活经验，学生不理解为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化；2、为什么DNA可以使R型菌转化，是如何转化的。
“噬菌体侵染细菌的实验”因为它是微观方面的实验，实验流程比较复杂，运用较多的技术，所以如何引导学生理解这个实验也是一个难点。
五、教学策略
虽然DNA是遗传物质已经是众所周知，不容质疑的了，但结合上述难点分析，结合教材的特点，结合当前课改的需要，如何设计教学才能更加符合新课程理念呢？
我的教学策略是以学生已有的知识为基础，以“探索DNA是主要的遗传物质”为线索，构建新的知识网络。
1、以“问题串”的形式，突破难点，启发学生理解与评价格里菲思的实验。
2、请学生尝试设计实验，探索“转化因子”是什么物质，体验与评价艾弗里的实验。
3、利用多媒体辅助教学，呈现情景，以讲述与谈话相结合形式，帮助学生感悟和理解噬菌体侵染细菌的实验。
4、结合烟草花叶病毒重建实验，总结提升得出DNA是主要的遗传物质这一结论。
由于这节课的突出特点是引导学生思考问题，所以老师设计高质量的问题是关键所在。首先要学生明确什么是遗传物质，同时理解科学家的实验设想和设计思路。为此，教师至少设计以下问题：
1、如何选择实验材料，你能试着说出几种生物吗？
让学生明白选择合适的实验材料，是科学研究成败的关键。
2、肺炎双球菌转化实验，尤其是第四组实验会引起学生的兴趣。
教师先利用课本的图示，说明实验流程。再把实验流程用文字简单地呈现。第四组实验说明什么问题呢？这是的难点。我们可以设计以下“问题串”：
①出现S型菌是由R型菌的转化而成还是加热杀死的S型菌复活？
②R型菌转化为的S型菌后与R型菌有什么区别？（有合成荚膜这一性状）
③遗传物质与性状有什么关系？（遗传物质决定性状）
④转化得到的S型菌其性状可以遗传吗？ （可以遗传）
⑤使R型菌转化成S型菌的物质是S型菌的什么物质？（遗传物质）（转化因子）
⑥加热可以破坏这些遗传物质吗？ （说明遗传物质有一定的热稳定性）
⑦为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化？（S型菌的遗传物质没有被破坏，在R型菌体内与R型菌的遗传物质发生了重组）
⑧如何评价格里菲思的实验？格里菲思知道转化因子是什么物质吗？
这些问题的核心是：为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化？通过“问题串”分析学生明白生物的性状是由遗传物质所控制的，R型菌转化成S型菌，就是多了“有荚膜”这一性状，说明S型菌的遗传物质与R型的发生了重组，并且这遗传物质结构相当稳定。通过老师的说明与引导学生思考，这一难点还是可以突破的。
3、至于艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验，教学策略是请学生尝试设计实验，以探索“转化因子”是什么物质。
首先教师应提供一些条件：在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、荚膜多糖等物质，若能从菌中提纯有活性的这些物质，如何证明只有DNA有转化作用？
然后提出实验设计的一般步骤：
①实验材料：
②假 设：
③实验方法：
④预期效果：
⑤实验现象的观察：
⑥分析结论：
学生经讨论，可以回答：选用肺炎双球菌；假设DNA是遗传物质，具转化作用；将S型细菌中的多糖、蛋白质和DNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合培养；预期效果是只有DNA与R型细菌进行混合，才能使部分R型细菌转化成S型细菌
这一学生的设计，正如美国科学家艾弗里的设计，引出与学生一起看看他们的实验结果。实验遵循了什么原则？（对照原则）实验怎样体现了只有保持DNA分子结构的稳定性才能行使其遗传功能？（用DNA酶处理S型菌的DNA，再与R型菌混合培养）
艾弗里发现如果DNA纯度越高转化率也越高。但纯度最高时也还有0.02%的蛋白质杂质，那么你如何评价艾弗里的实验？如何使实验更有说服力？结合纯度这个特点，引导学生评价艾弗里的实验，引出噬菌体侵染细菌的实验。
4、噬菌体侵染细菌的实验，是用更简单的生物――病毒作材料。
首先教师要阐明T2噬菌体的结构特点和寄生生活的方式。病毒看不见，摸不着，该如何实验？引出介绍用“同位素示踪法”来进行研究。然后设计以下的问题：
①为什么用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA？用14C和18O等同位素可行吗？
②实验过程中为什么要搅拌与离心？离心后沉淀物与上清液和有什么成分？
③标记35S的噬菌体侵染未标记的细菌后，细菌体内若有（或无）放射性出现说明什么？（蛋白质有或无进入细菌）
④实验结果是在子代噬菌体无35S标记，但DNA有32P标记，说明什么？
学生能得出：在噬菌体世代间只有DNA分子具有连续性，是遗传物质，也间接证明了DNA能自我复制，并指导蛋白质的合成。
然后结合多媒体动画演示噬菌体侵染细菌的过程。
⑤结合第五章生殖和发育的知识，还可提问：该实验需要哪些技术手段？如何获得含35S、32P标记的噬菌体？由于有刚才的学习，学生很快会领悟到，用噬菌体分别侵染含35S、32P的细菌。
⑥老师又抓紧机会提问：如何获得含35S、32P标记的细菌？学生回想上学期的学习，细菌可在含放射性物质的培养基中进行分裂生殖，从而获得含放射性的细菌。
这样就把之前无性生殖的知识联系在一起了，也能使学生明白科学家是如何实验的，是先获得含放射性的细菌，再获得放射性标记的噬菌体，去侵染无放射性的细菌进行观察。
⑦这个实验最关键的实验设计思路是什么？要实现这一设计思路，需要具备怎样的技术手段？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
这些问题是对这个实验的小结，可让学生体会科学与技术之间的相互促进关系。
5、至于RNA是遗传物质的实验，可以讲简单一点。利用烟草花叶病毒重建实验，引导学生思考为什么烟草叶子所发生的病症以及繁殖的病毒类型都依RNA的特异性为转移，进一步证明RNA是遗传物质。
在讲完四个实验后，进行课堂小结，明确“DNA是主要的遗传物质”的含意：
一切生物的遗传物质是什么？（核酸）
细胞生物的遗传物质是什么？（DNA）
病毒的遗传物质是什么？（DNA或RNA）
主要的遗传物质是什么？（DNA）
通过这节课学生不但理解DNA是主要的遗传物质，还了解细菌和噬菌体培养技术、物质提取分离技术、同位素标记技术等，知道科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，科学与技术之间是相互支持、相互促进的关系。
六、教学反思，本课在以下方面体现了新课程理念。
1、以学生为中心，注重培养的学生科学素质：
以问题的形式开展教学，强调学生的经验，注重以学生为中心，创造真实的学习情境，鼓励学生像科学家一样地思考，符合建构主义的学习与教学观。
学生明确DNA是主要的遗传物质，学会生物科学研究的一般方法与原则，如实验选材原则、对照实验的原则、同位素示踪法等，训练了学生的从特殊到一般、从简单到复杂、从抽象到形象化的逻辑思维方式。这些对今后的学习都是很有帮助的。
2、重视师生之间的多元互动
谈话式教学，教师与学生注重互动学习，注重及时反馈，教学相长。
3、把发展性评价引入课堂教学
引导学生对格里菲思的实验与艾弗里的实验进行评价，让学生有判断性是接受知识。
像科学家一样地思考
――《DNA是主要的遗传物质》教学重点难点分析及教学策略
冯明董 广东广雅中学 510160
一、教材分析
本小节是全书的开编，至于这一节课的意义就不言而喻了。它既是将要学习的《DNA分子的结构和复制功能》的基础，也是对《生物》第一册的一个小结，因为在第一册的绪论、细胞核的功能、细胞增殖等内容中曾7次出现“遗传物质”这一名词。在以前的教学当中学生无法理解什么是遗传物质，但现在学生可以真正明白其含义。所以这一小节是起到承前启后的作用，上好这节课能极大地激发学生学习生物的兴趣。
另外教材以科学的逻辑编排实验的呈现顺序：从不知道转化因子是什么，到确定转化因子是DNA，再到更加严谨地把DNA与蛋白质通过标记完全分开，单独地观察它们的作用，得到DNA是遗传物质的结论。再通过调查、实验发现在没有DNA，只含RNA的病毒中RNA是遗传物质，所以得出在生物界里DNA是主要的遗传物质这个结论。层层推进，逐步深化，使学生不但能理解DNA是主要的遗传物质，也学会生物科学研究的一般方法，训练学生的逻辑思维能力，让学生像科学家一样地思考。
本书是2002年审查通过的生物教科书第二版，与未经审查的原版相比，本书在教学内容上增加了“肺炎双球菌转化实验”。在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时，也改变了原教材中直接说明“噬菌体将DNA注入细菌”的叙述方法，而是用研究时采用的“同位素示踪法”来说明。这样的改动，更强调生物实验与生物研究史的教学，培养学生的生物学素养。与第一版相比，在噬菌体侵染细菌的实验流程图中也做了修改（下方细菌内的噬菌体DNA的半保留复制），更加科学准确。与人教社2003年出版的高中《生物》必修2遗传与进化相比，后者编排多了“对遗传物质的早期预测”和三道“思考与讨论题”，其它内容基本一致，但把本小节安排在“遗传的基本规律”之后。
二、考试分析
遗传和变异是教学的重点与难点，在高考中有相当重要的地位。有资料表明，这部分内容在高考中占1/4左右的分值，难题（得分率在50%以内）占总难题的一半左右。与本小节有关的内容，在2004年全国高考就出了两道题目：
1、（全国卷四）肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型菌则不具有。下列叙述错误的是（ ）
A、培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具荚膜的细菌
B、培养R型活细菌时加S型细菌的DNA的完全产生，不能产生具荚膜的细菌
C、培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具荚膜的细菌
D、培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具荚膜的细菌
2、（上海卷）噬菌体侵染大肠杆菌实验不能说明的是（ ）
A、DNA能产生可遗传的变异 B、DNA能自我复制
C、DNA是遗传物质 D、DNA能控制蛋白质合成
三、教学目标
1、通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是遗传物质。
2、通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
四、教学重点难点分析
“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”是重点也是难点。说其重点是因为它们是证明DNA是遗传物质的最有力的直接证据。通过学习与分析这两个实验的原理和过程，还有烟草花叶病毒重建实验的原理和过程即可让学生理解DNA是主要的遗传物质这个教学目标。
说“肺炎双球菌的转化实验”是难点是因为：1、根据生活经验，学生不理解为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化；2、为什么DNA可以使R型菌转化，是如何转化的。
“噬菌体侵染细菌的实验”因为它是微观方面的实验，实验流程比较复杂，运用较多的技术，所以如何引导学生理解这个实验也是一个难点。
五、教学策略
虽然DNA是遗传物质已经是众所周知，不容质疑的了，但结合上述难点分析，结合教材的特点，结合当前课改的需要，如何设计教学才能更加符合新课程理念呢？
我的教学策略是以学生已有的知识为基础，以“探索DNA是主要的遗传物质”为线索，构建新的知识网络。
1、以“问题串”的形式，突破难点，启发学生理解与评价格里菲思的实验。
2、请学生尝试设计实验，探索“转化因子”是什么物质，体验与评价艾弗里的实验。
3、利用多媒体辅助教学，呈现情景，以讲述与谈话相结合形式，帮助学生感悟和理解噬菌体侵染细菌的实验。
4、结合烟草花叶病毒重建实验，总结提升得出DNA是主要的遗传物质这一结论。
由于这节课的突出特点是引导学生思考问题，所以老师设计高质量的问题是关键所在。首先要学生明确什么是遗传物质，同时理解科学家的实验设想和设计思路。为此，教师至少设计以下问题：
1、如何选择实验材料，你能试着说出几种生物吗？
让学生明白选择合适的实验材料，是科学研究成败的关键。
2、肺炎双球菌转化实验，尤其是第四组实验会引起学生的兴趣。
教师先利用课本的图示，说明实验流程。再把实验流程用文字简单地呈现。第四组实验说明什么问题呢？这是的难点。我们可以设计以下“问题串”：
①出现S型菌是由R型菌的转化而成还是加热杀死的S型菌复活？
②R型菌转化为的S型菌后与R型菌有什么区别？（有合成荚膜这一性状）
③遗传物质与性状有什么关系？（遗传物质决定性状）
④转化得到的S型菌其性状可以遗传吗？ （可以遗传）
⑤使R型菌转化成S型菌的物质是S型菌的什么物质？（遗传物质）（转化因子）
⑥加热可以破坏这些遗传物质吗？ （说明遗传物质有一定的热稳定性）
⑦为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化？（S型菌的遗传物质没有被破坏，在R型菌体内与R型菌的遗传物质发生了重组）
⑧如何评价格里菲思的实验？格里菲思知道转化因子是什么物质吗？
这些问题的核心是：为什么加热杀死的S型菌还可以使R型菌转化？通过“问题串”分析学生明白生物的性状是由遗传物质所控制的，R型菌转化成S型菌，就是多了“有荚膜”这一性状，说明S型菌的遗传物质与R型的发生了重组，并且这遗传物质结构相当稳定。通过老师的说明与引导学生思考，这一难点还是可以突破的。
3、至于艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验，教学策略是请学生尝试设计实验，以探索“转化因子”是什么物质。
首先教师应提供一些条件：在肺炎双球菌中有蛋白质、DNA、荚膜多糖等物质，若能从菌中提纯有活性的这些物质，如何证明只有DNA有转化作用？
然后提出实验设计的一般步骤：
①实验材料：
②假 设：
③实验方法：
④预期效果：
⑤实验现象的观察：
⑥分析结论：
学生经讨论，可以回答：选用肺炎双球菌；假设DNA是遗传物质，具转化作用；将S型细菌中的多糖、蛋白质和DNA等提取出来，分别与R型细菌进行混合培养；预期效果是只有DNA与R型细菌进行混合，才能使部分R型细菌转化成S型细菌
这一学生的设计，正如美国科学家艾弗里的设计，引出与学生一起看看他们的实验结果。实验遵循了什么原则？（对照原则）实验怎样体现了只有保持DNA分子结构的稳定性才能行使其遗传功能？（用DNA酶处理S型菌的DNA，再与R型菌混合培养）
艾弗里发现如果DNA纯度越高转化率也越高。但纯度最高时也还有0.02%的蛋白质杂质，那么你如何评价艾弗里的实验？如何使实验更有说服力？结合纯度这个特点，引导学生评价艾弗里的实验，引出噬菌体侵染细菌的实验。
4、噬菌体侵染细菌的实验，是用更简单的生物――病毒作材料。
首先教师要阐明T2噬菌体的结构特点和寄生生活的方式。病毒看不见，摸不着，该如何实验？引出介绍用“同位素示踪法”来进行研究。然后设计以下的问题：
①为什么用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA？用14C和18O等同位素可行吗？
②实验过程中为什么要搅拌与离心？离心后沉淀物与上清液和有什么成分？
③标记35S的噬菌体侵染未标记的细菌后，细菌体内若有（或无）放射性出现说明什么？（蛋白质有或无进入细菌）
④实验结果是在子代噬菌体无35S标记，但DNA有32P标记，说明什么？
学生能得出：在噬菌体世代间只有DNA分子具有连续性，是遗传物质，也间接证明了DNA能自我复制，并指导蛋白质的合成。
然后结合多媒体动画演示噬菌体侵染细菌的过程。
⑤结合第五章生殖和发育的知识，还可提问：该实验需要哪些技术手段？如何获得含35S、32P标记的噬菌体？由于有刚才的学习，学生很快会领悟到，用噬菌体分别侵染含35S、32P的细菌。
⑥老师又抓紧机会提问：如何获得含35S、32P标记的细菌？学生回想上学期的学习，细菌可在含放射性物质的培养基中进行分裂生殖，从而获得含放射性的细菌。
这样就把之前无性生殖的知识联系在一起了，也能使学生明白科学家是如何实验的，是先获得含放射性的细菌，再获得放射性标记的噬菌体，去侵染无放射性的细菌进行观察。
⑦这个实验最关键的实验设计思路是什么？要实现这一设计思路，需要具备怎样的技术手段？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
这些问题是对这个实验的小结，可让学生体会科学与技术之间的相互促进关系。
5、至于RNA是遗传物质的实验，可以讲简单一点。利用烟草花叶病毒重建实验，引导学生思考为什么烟草叶子所发生的病症以及繁殖的病毒类型都依RNA的特异性为转移，进一步证明RNA是遗传物质。
在讲完四个实验后，进行课堂小结，明确“DNA是主要的遗传物质”的含意：
一切生物的遗传物质是什么？（核酸）
细胞生物的遗传物质是什么？（DNA）
病毒的遗传物质是什么？（DNA或RNA）
主要的遗传物质是什么？（DNA）
通过这节课学生不但理解DNA是主要的遗传物质，还了解细菌和噬菌体培养技术、物质提取分离技术、同位素标记技术等，知道科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，科学与技术之间是相互支持、相互促进的关系。
六、教学反思，本课在以下方面体现了新课程理念。
1、以学生为中心，注重培养的学生科学素质：
以问题的形式开展教学，强调学生的经验，注重以学生为中心，创造真实的学习情境，鼓励学生像科学家一样地思考，符合建构主义的学习与教学观。
学生明确DNA是主要的遗传物质，学会生物科学研究的一般方法与原则，如实验选材原则、对照实验的原则、同位素示踪法等，训练了学生的从特殊到一般、从简单到复杂、从抽象到形象化的逻辑思维方式。这些对今后的学习都是很有帮助的。
2、重视师生之间的多元互动
谈话式教学，教师与学生注重互动学习，注重及时反馈，教学相长。
3、把发展性评价引入课堂教学
引导学生对格里菲思的实验与艾弗里的实验进行评价，让学生有判断性是接受知识。