高二生物基因的本质教材分析
在米歇尔（F.Miescher）发现了核酸的基础上，1886年孟德尔揭示了遗传的基本法则，1926年摩尔根发展并确立了基因学说。但是，在20世纪的前40年中，困扰科学家的两个最基本的问题，基因究竟是什么物质、基因是怎样进行工作的，依然没有解决。第3章“基因的本质”就是在前两章学习的基础上，从分子水平上认识基因的本质。
一、教学目的要求
知识方面
1.总结人类对遗传物质探索过程。
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。
情感态度与价值观方面
1.形成质疑、求实、创新及勇于实践的科学态度和科学精神。
2.认同人类对科学的认识是不断深化不断完善的过程。
3.初步形成结构与功能、多样性与共同性相统一的观点。
能力方面
1.领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力。
2.学习运用简约的科学语言概述科学现象的能力。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的结构
（二）教学内容的特点
本章教材是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。
本专题的题图寓意深刻：50年前沃森和克里克在《自然》杂志上发表的具有划时代意义的一篇论文上，醒目地衬托着一个双螺旋结构。它不仅预示着100多年来科学家孜孜以求的探索过程，还预示着遗传物质及其结构的发现在生物科学史上划时代的意义。组合图上的引言及组合图旁配以的一首小诗：“基因是什么？DNA或蛋白质？几多实验，几多论争。是谁将谜底揭破？”将学生带入到对遗传物质的早期推测与基因本质的探索中。
本章共包括四节内容：第1节《DNA是主要的遗传物质》；第2节《DNA分子的结构》；第3节《DNA的复制》和第4节《基因是有遗传效应的DNx片段》。在这四节中，除第2节可用2课时教学外，其余三节可各用1课时教学。
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”。本节由活动引入，引导学生思考一个曾经在科学界争议了很长时间的问题：“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质？”这一活动既从历史事实出发，点出了本节研究的主题，又将学生饶有兴致地带入20世纪中叶生物学界具有重大意义的科学主题中。
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出发，而是以简洁的语言，用与蛋白质结构类比的方法，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”。编者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：这两个实验虽然采用的实验对象不同，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和方法，编者不仅按照科学家的探讨途径，以问题的方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，单独地去观察DNA和蛋白质的作用。如果说“肺炎双球菌的转化实验”是通过生物体外的实验证明了DNA是遗传物质，那么，“噬菌体侵染细菌的实验”就是通过生物体表现出的生物现象，更直接地证明了DNA是遗传物质。
第2节《DNA分子的结构》，是以坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕塑为题引导学生活动的，考虑DNA分子比较抽象，以学生比较熟悉的DNA雕塑引入，可以拉近DNA与学生的距离。活动中的设问：你知道为什么将它作为高科技的标志吗？点出了DNA在生物科学发展以至高科技发展中的重要意义。活动中巧妙地利用了DNA分子双螺旋结构发现50周年（2003年）纪念这一有利的条件，启发学生通过自己的活动来回答这一设问。
本节是由DNA双螺旋结构模型的构建、DNA分子的结构模型以及制作DNA双螺旋结构模型三部分内容构成的。
与原教材比较，本节教材最大的变化是：没有直接讲述DNA分子的结构特点，而是在讲述DNA分子的结构特点之前，以科学家沃森和克里克的研究历程为主线，来构建DNA双螺旋结构模型。构建的方式是以阅读故事的形式，向学生展示出沃森和克里克孜孜以求的画面。展示这幅画面的目的旨在告诉阅读的每一个人：在众多有造诣的科学家中，两个年轻学者之所以脱颖而出并非偶然，首先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的合作的品质，是科学发现的关键。编者利用这一科学界传为佳话的故事，不仅发展了学生的科学素养和人文精神，也很自然地构建出了DNA双螺旋结构的模型。通过对故事的旁栏导读及思考与讨论，又进一步强化了构建DNA双螺旋结构模型的意义和作用。
在构建DNA双螺旋结构模型的基础上，本节又以简洁科学的语言、图文并茂地概述了DNA分子的结构特点，最后通过学生动手尝试建构DNA双螺旋结构模型，达到加深对DNA分子结构特点的认识和理解的目的。
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，不仅可以引起学生的极大兴趣，还可以充分体现出时代气息。
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，更重要的是旨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很容易理解和接受。
讲述DNA分子复制的推测后，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，对这部分内容教材采用了选学这一弹性处理的方法。
第4节《基因是有遗传效应的DNx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这一结论。
本节包括说明基因与DNA关系的实例，DNx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上的片段；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DNx片段。
在DNx片段中的遗传信息内容中，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景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分子具有的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性的物质基础。
作者单位：人民教育出版社 课程教材研究所 生物课程教材研究开发中心