1、教材解读 第 3 章基因的本质是在前两章学习的基础上，从分子水平上认识基因的本质。第 3 章教材在初中生物课和高中生物必修 1分子与细胞的基础上，从分子水平上进一步详 尽地阐述遗传的物质基础和作用原理。通过讲述 DNA 是遗传物质的实验证据，DNA 分子 的结构和复制功能，以及基因的基本概念等内容，使学生对 DNA 和基因的有关结构、它 们之间的关系，以及在遗传上的作用等方面的知识，有更深入的理解和认识。其教学内容 的结构 单元目标 一、知识方面 1总结人类对遗传物质的探索过程。 2概述 DNA 分子结构的主要特点。 3概述 DNA 分子的复制。 4说明基因和遗传信息的关系。 二、情感、态度与
2、价值观 1认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重 要作用。 2认同人类对遗传物质的认识是不断深化不断完善的过程。 3初步形成遗传物质的结构与功能相统一、多样性与共同性相统一的观点。 三、能力方面 1制作 DNA 双螺旋结构模型。 2进行遗传信息多样性原因的探究。 3就科学家探索基因的本质的过程和方法进行分析和讨论，领悟假说演绎和模型 方法在这些研究中的应用。 学法导航 第 3 章第 1 节DNA 是主要的遗传物质 ，主要讲述了 DNA 是遗传物质的直接证据 “肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验” 。本节的“问题探讨” ，首先 呈现了一个曾经在科学界
3、争议了很长时间的问题：“DNA 和蛋白质究竟谁是遗传物质？” 提出这一问题的目的不是让学生直接回答（因为节标题已经说明答案） ，而是让学生思考如 何对这一问题进行研究，培养他们分析问题和解决问题的能力，激发他们了解科学家当年 的研究过程和方法的兴趣。 在讲述 DNA 是遗传物质的直接证据前，本文首先讲述了对遗传物质的早期推测。与 原教材比较，本段没有从遗传物质的间接证据减数分裂与受精作用出发，而是以简洁的语 言，指出 20 世纪中叶，为什么大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质，这样讲述可 以简洁明确地引入对本节主题的讨论，避免了与前面所讲内容的重复。 在讲述对遗传物质的早期推测的基础上，本
4、节又讲述了“肺炎双球菌的转化实验”和 “噬菌体侵染细菌的实验” 。之所以选择这两个实验，是因为这两个实验是 20 世纪中叶证 明 DNA 是遗传物质的最具影响力，也是最经典的实验。通过两个实验应该使学生认识到： 这两个实验虽然实验对象不同，方法不同，所处的时代背景不同，但都证明了 DNA 是遗 传物质，从而认同科学结论的获得，最基本的方法是实证的方法。并认识到一个正确的结 论可以通过不同的方法得出；人类对科学的认识是不断深化和不断完善的过程，如在艾弗 里实验的 8 年后，赫尔希和蔡斯才通过噬菌体侵染细菌的实验，最终使人们确信 DNA 是 遗传物质。 在讲述这两个实验时，为了让学生领悟科学的过程
5、和方法，教材不仅按照科学家的探 索历程，以问题的形式引领学生层层深入地进行思考，还较详细地讲述了这两个实验的具 体方法。虽然艾弗里与赫尔希等人的实验方法不同，但是实验的设计思路却有共同之处。 通过对两个实验方法的讲述，使学生理解科学家最关键的实验设计思路是：把 DNA 与蛋 白质区分开，分别观察 DNA 或蛋白质的作用。 结构特点，而是在讲述 DNA 分子的结构特点之前，采取讲故事的形式，以科学家沃森和 克里克的研究历程为主线，逐步呈现 DNA 双螺旋结构模型的要点。通过阅读这则故事， 学生不仅能自然地了解 DNA 双螺旋结构模型的基本内容，还能得到多方面的启示：在众 多有造诣的科学家中，两个
6、年轻学者之所以脱颖而出并非偶然，对问题的兴趣是科学探索 的开端；多学科知识的背景是科学发现的前提；科学的思维方法，锲而不舍的精神，以及 善于利用前人的成果和与他人合作的品质，是科学发现的关键。 在引导学生了解 DNA 双螺旋结构模型构建历程的基础上，本节又以简洁的语言、图 文并茂地概述了 DNA 分子的结构特点，最后通过让学生动手尝试建构 DNA 双螺旋结构模 型，加深对 DNA 分子结构特点的理解。 第 3 节DNA 分子的复制以北京奥运会会徽“中国印舞动的北京”为题引导学 生进入对复制问题的讨论。2008 年奥运会是令国人瞩目的话题，对学生十分熟悉的北京奥 运会会徽画面进行的讨论，不仅可以
7、引起学生的兴趣，还可以让抽象的内容形象化，发展 学生的想象力。 本节包括对 DNA 分子复制的推测，DNA 半保留复制的实验证据（选学）和 DNA 分 子复制的过程三部分内容。 在讲述 DNA 分子复制的过程之前讲述 DNA 分子复制的推测，不仅可以使学生了解 沃森和克里克在制作 DNA 模型时，就已经推测出了 DNA 分子的自我复制的机制这一事实， 更重要的是在使学生理解结构与功能的内在联系，即 DNA 分子的双螺旋结构，决定了 DNA 分子半保留复制的方式。在此基础上讲述 DNA 分子复制的过程，学生比较容易理解 和接受。这样安排内容，实际上再次体现了假说演绎法的应用。 讲述 DNA 分子
8、复制的推测后，讲述 DNA 半保留复制的实验证据，主要出于以下考 虑：一是使学生理解对 DNA 分子半保留复制机制的揭示必须来源于实证；二是使学生了 解 DNA 分子半保留复制实验的设计思路和方法。由于 DNA 半保留复制实验的难度较大， 出于对不同学生接受能力的考虑，将这部分内容安排为选学。 第 4 节基因是有遗传效应的 DNA 片段是由一个游戏活动引入对问题的讨论的。 在活动中运用排列组合的数学方法，帮助学生理解 DNA 分子可以贮存大量的信息。 本节包括说明基因与 DNA 关系的实例，DNA 片段中的遗传信息两部分内容。这两部 分内容分别通过两个活动来完成。 在说明基因与 DNA 关系的
9、实例中，主要是通过资料分析使学生认识基因与 DNA 的 关系。资料分析中共列举了 4 个实例，其中资料 1、3 实例是从数量上说明基因是 DNA 片 段；资料 2、4 实例是从现象上说明基因是有遗传效应的。综上所述，学生可以很自然得出 如下的结论：基因是有遗传效应的 DNA 片段。 在“DNA 片段中的遗传信息”部分，主要是通过探究活动使学生认识 DNA 上的脱氧 核苷酸序列与遗传信息多样性的关系。活动中创设的两个情境设法引导学生通过数学推算 的方法，得出 DNA 分子中可以贮存大量遗传信息的结论，从而推出 DNA 分子具有多样性 和特异性的结论。这一结论从分子水平上揭示了生物体的多样性和特异
10、性的物质基础。 课时分配 第 3 章包括 4 节，均用 1 课时。 备课资源 基因有遗传效应的 DNA 片段，是控制生物性状的遗传基本单位。人们对基因的 认识是不断发展的。19 世纪 60 年代，遗传学家孟德尔就提出了生物的性状是由遗传因子 控制的观点，但这仅仅是一种逻辑推理的产物。20 世纪初期，遗传学家摩尔根通过果蝇的 遗传实验，证明了基因存在于染色体上，并且在染色体上是呈线性排列，从而得出了染色 体是基因载体的结论。20 世纪 50 年代以后，随着分子遗传学的发展，尤其是沃森和克里 克提出双螺旋结构以后，人们才真正认识了基因的本质，即基因是具有遗传效应的 DNA 片断。研究结果还表明，每
11、条染色体只含有 12 个 DNA 分子，每个 DNA 分子上有多个基 因，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基 序列）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。1994 年中科院曾邦哲提出系统遗 传学概念与原理，探讨猫之为猫、虎之为虎的基因逻辑与语言，提出基因之间相互关系与 基因组逻辑结构及其程序化表达的发生研究。 从孟德尔定律的发现到现在，一百多年来人们对基因的认识在不断地深化。1866 年， 奥地利学者 GJ孟德尔在他的豌豆杂交实验论文中，用大写字母 A、B 等代表显性性状 如圆粒、子叶黄色等，用小写字母 a、b 等代表隐性性状如皱粒、子叶绿色等。他
12、并没有严 格地区分所观察到的性状和控制这些性状的遗传因子。但是从他用这些符号所表示的杂交 结果来看，这些符号正是在形式上代表着基因，而且至今在遗传学的分析中为了方便起见 仍沿用它们来代表基因。 20 世纪初孟德尔的工作被重新发现以后，他的定律又在许多动 植物中得到验证。1909 年丹麦学者 W.L.约翰森提出了基因这一名词，用它来指任何一种 生物中控制任何性状而其遗传规律又符合于孟德尔定律的遗传因子，并且提出基因型和表 现型这样两个术语，前者是一个生物的基因成分，后者是这些基因所表现的性状。1910 年 美国遗传学家兼胚胎学家 T.H摩尔根在果蝇中发现白色复眼 （white eye，W）突变型， 首先说明基因可以发生突变，而且由此可以知道野生型基因 W+具有使果蝇的复眼发育成 为红色这一生理功能。1911 年摩尔根又在果蝇的 X 连锁基因白眼和短翅两品系的杂交子 二代中，发现了白眼、短翅果蝇和正常的红眼长翅果蝇，首先指出位于同一染色体上的两 个基因可以通过染色体交换而分处在两个同源染色体上。交换是一个普遍存在的遗传现象， 不过直到 40 年代中期为止，还从来没有发现过交换发生在一个基因内部的现象。因此当时 认为一个基因是一
