導(dǎo)探問貫穿于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”教學(xué)及賞析

任思惠

摘 要 以前后銜接方式直接導(dǎo)入新課；采用探究生物經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的方法，構(gòu)建“DNA是主要遺傳物質(zhì)”這一重要生物學(xué)概念；巧設(shè)問題以導(dǎo)學(xué)，啟迪思維，拓展知識(shí)。

關(guān)鍵詞 導(dǎo)探問 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

教材中“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”是從分子水平上研究DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。用“導(dǎo)探問”的策略進(jìn)行教學(xué)，能讓學(xué)生充分體驗(yàn)“DNA是主要遺傳物質(zhì)”這一概念構(gòu)建歷程，領(lǐng)悟科學(xué)家的科學(xué)思維方法和科學(xué)精神，能有效地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力。

1 導(dǎo)：以前知識(shí)為媒介，直接導(dǎo)入新課教學(xué)

1.1 導(dǎo)學(xué)點(diǎn)

導(dǎo)課是教師在新的教學(xué)活動(dòng)開始前，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的行為方式。本節(jié)課以前知識(shí)為媒介，激發(fā)學(xué)生頭腦中原有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，激活學(xué)生思維，引起學(xué)生注意，自然聯(lián)系新知識(shí)，直接引入新課。

1.2 教學(xué)點(diǎn)：梳理前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引入新課

師：（教師展示格里菲思和艾弗里實(shí)驗(yàn)圖，讓學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)論）艾弗里及其同事是怎樣證明DNA是遺傳物質(zhì)的？

生：對滅活的S菌中的物質(zhì)分離提純，將提純得到的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)分別加入到培養(yǎng)了R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中，結(jié)果只有加入DNA的一組實(shí)驗(yàn)才有轉(zhuǎn)化作用，說明DNA是遺傳物質(zhì)。

師：同學(xué)們是否完全認(rèn)同該實(shí)驗(yàn)結(jié)論？說明理由。

生：不完全認(rèn)同。艾弗里實(shí)驗(yàn)中提取出的DNA不純，純度最高時(shí)也還有0.02%的蛋白質(zhì)，不排除蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的可能。

師：既然同學(xué)們對結(jié)論有質(zhì)疑，就需用更具說服力的實(shí)驗(yàn)來證明“DNA是遺傳物質(zhì)”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”。

1.3 賞析點(diǎn)

本節(jié)課對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的推論有較強(qiáng)的邏輯性。教學(xué)中，教師以前實(shí)驗(yàn)的思路、方法、結(jié)論為引子，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析、推理，質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這既鞏固了前知識(shí)內(nèi)容，又啟迪了學(xué)生的思維，達(dá)成了前后實(shí)驗(yàn)的自然聯(lián)系。當(dāng)學(xué)生質(zhì)疑艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)，迫切想知道采用什么方法才更能證明“DNA是遺傳物質(zhì)”，從而激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探索的興趣。新課的導(dǎo)入直接、自然，知識(shí)承上啟下，思維承前啟后。

2 探：以實(shí)驗(yàn)為載體，探究知識(shí)本真

2.1 探究點(diǎn)

科學(xué)探究作為發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)、揭示科學(xué)規(guī)律的過程和方法，不僅能使學(xué)生獲取知識(shí)，還能習(xí)得獲取知識(shí)的方法，提高解決問題的能力。本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為載體，引導(dǎo)學(xué)生探索問題，追溯知識(shí)根源，思考做什么、怎么做，體驗(yàn)科學(xué)探究的歷程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法和精神。

2.2 教學(xué)點(diǎn)：探究“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”，有力證明DNA是遺傳物質(zhì)

師：（引導(dǎo)學(xué)生提出探究的問題——生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是什么？作出假設(shè)——DNA是遺傳物質(zhì)）實(shí)驗(yàn)首先要解決的關(guān)鍵問題是什么？

生：提高提取物DNA純度，最好是將DNA與其他物質(zhì)完全分離開，分別實(shí)驗(yàn)。

師：（展示噬菌體結(jié)模式圖，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)圖）為何要用T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料？

生1：T2噬菌體外殼都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部內(nèi)含有DNA。其結(jié)構(gòu)簡單，易于將DNA和蛋白質(zhì)分離開。

生2：（闡述T2噬菌體的生活習(xí)性、生殖特點(diǎn)）取材方便，生活習(xí)性、生殖特點(diǎn)利于實(shí)驗(yàn)。

師：如果你來設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你將怎樣做？

生：將噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和頭部內(nèi)的DNA分離開，分別實(shí)驗(yàn)。

師：怎樣將蛋白質(zhì)外殼和DNA分離開？（學(xué)生閱讀教材，討論）

生：噬菌體侵染細(xì)菌后攪拌離心，分離DNA與蛋白質(zhì)。

師：用什么方法來識(shí)別蛋白質(zhì)和DNA？

生：用放射性同位素標(biāo)記法標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)。

師：蛋白質(zhì)和DNA分別用什么標(biāo)記？

生：用35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，用32P標(biāo)記DNA。

師：（引導(dǎo)學(xué)生厘清噬菌體被標(biāo)記的過程，播放噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)過程的視頻）該實(shí)驗(yàn)得到什么結(jié)果？

生：用35S標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，放射性同位素主要分布在上清液中，用32P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，放射性同位素主要分布在沉淀物中。在細(xì)菌裂解釋放的噬菌體中，可以檢測到32P標(biāo)記的DNA，不能檢測到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)。

師：這一結(jié)果說明了什么？

生：說明了噬菌體中的DNA進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞，而蛋白質(zhì)外殼留在了細(xì)菌細(xì)胞外面。這表明子代噬菌體的各種性狀不是通過蛋白質(zhì)遺傳的，而是通過親代的DNA遺傳的，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。

2.3 賞析點(diǎn)

教師引導(dǎo)學(xué)生提出探究問題、作出假設(shè)后，再沿著“提高DNA純度”的思路，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)選材原因、梳理噬菌體侵染細(xì)菌、同位素標(biāo)記、攪拌離心等實(shí)驗(yàn)方法的原理、步驟。以“教師引導(dǎo)+多媒體輔助”的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，出示噬菌體結(jié)構(gòu)模式圖等，促使學(xué)生形象而直觀地獲取知識(shí)，為探究活動(dòng)清障礙、打基礎(chǔ)。教師在重要處、疑難點(diǎn)設(shè)置環(huán)環(huán)相扣的問題，引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生在問題討論中獲取知識(shí)、方法。學(xué)生以讀教材、觀圖示、看視頻等方式間接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推理分析得出結(jié)論。在探究活動(dòng)中，學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法、模仿科學(xué)家經(jīng)歷DNA是遺傳物質(zhì)的科學(xué)探索和實(shí)驗(yàn)操作過程，從體驗(yàn)中領(lǐng)悟了科學(xué)家的科學(xué)思維方法和科學(xué)精神，形成了科學(xué)思維方式和科學(xué)探究能力。

3 問：以問題導(dǎo)學(xué)，啟迪思維

3.1 問診點(diǎn)

“問”即提出問題，目的是引起學(xué)生對某一知識(shí)、事件或現(xiàn)象的關(guān)注、思考。教學(xué)中，教師針對重點(diǎn)內(nèi)容、疑難知識(shí)點(diǎn)設(shè)問，對知識(shí)追根溯源、拾遺補(bǔ)缺，以達(dá)到突重點(diǎn)、破難點(diǎn)、拓展知識(shí)、提升能力的目的。

3.2 教學(xué)點(diǎn)：根據(jù)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況，有針對性地設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生解決

師：噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別標(biāo)記蛋白質(zhì)和DNA？用14C和18O同位素標(biāo)記可行嗎？

生：在T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA中，只有蛋白質(zhì)含有S元素、DNA含有P元素。而蛋白質(zhì)和DNA中均含C、O元素。不能用14C和18O同位素標(biāo)記。

師：噬菌體侵染細(xì)菌的兩組實(shí)驗(yàn)中，被35S標(biāo)記的一組上清液放射性很高，沉淀物中放射性很低，也就是沉淀物中也有放射性？為什么？（引導(dǎo)分析、討論）

生：攪拌不充分，分離不完全，有少量蛋白質(zhì)外殼附著在細(xì)菌上。

師：用32P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)沉淀物中放射性很高，上清液放射性很低，也就是上清液中也有放射性？為什么？

生：實(shí)驗(yàn)條件控制得不好，保溫時(shí)間過短或過長，有的噬菌體還沒侵染，或有少量細(xì)菌裂解釋放出了噬菌體。

師：艾弗里與赫爾希等人的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是否有共同之處？他們最關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是什么？（學(xué)生討論）

生：有共同之處。最關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是將DNA與其他物質(zhì)分開，分別實(shí)驗(yàn)。

師：艾弗里與赫爾希等人分別采用了哪些技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？

生：艾弗里采用了控制實(shí)驗(yàn)變量、分離提純的技術(shù)手段，赫爾希等人采用了放射性標(biāo)記、離心等技術(shù)手段。

師：DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？請說明理由（學(xué)生看書、討論）。

生：DNA不是唯一的遺傳物質(zhì)，但是主要的遺傳物質(zhì)（舉例說明在有的病毒中RNA是遺傳物質(zhì)）。

3.3 賞析點(diǎn)

與講授法相比，探究教學(xué)對知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性體現(xiàn)不夠，教師以問題導(dǎo)學(xué)的方式彌補(bǔ)其不足。教師特別對重點(diǎn)的知識(shí)、疑難問題、需要補(bǔ)充的知識(shí)內(nèi)容，采用設(shè)問的方式教學(xué)，既不影響教學(xué)組織的流暢性和思維的嚴(yán)密性，又突出了重點(diǎn)、突破了難點(diǎn)、達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)，還填補(bǔ)了知識(shí)遺漏、拓展了知識(shí)寬度。通過上述幾個(gè)問題的提出與解決，既巧妙而完整地構(gòu)建了“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一重要概念，又拓展了同位素標(biāo)記的有關(guān)知識(shí)，補(bǔ)充了對實(shí)驗(yàn)誤差與實(shí)驗(yàn)操作程序、條件控制之間的關(guān)系分析，以及對不同實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)手段的比較分析，有助于學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和形成科學(xué)思維方式。

在本節(jié)課中，教師以導(dǎo)探問策略施教，注重創(chuàng)設(shè)情境，以問題為導(dǎo)向，把學(xué)生的思維活動(dòng)引向既定的認(rèn)知目標(biāo)，引領(lǐng)學(xué)生探究、思考、分析、解決問題，讓學(xué)生在深層思考與邏輯分析推理中獲得生物學(xué)科素養(yǎng)，避免了說教的空洞、抽象。但“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”是中學(xué)教學(xué)中無法動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)情景是教師借助多媒體輔助、利用教材資源創(chuàng)設(shè)的，實(shí)驗(yàn)觀察是間接進(jìn)行的，這對教學(xué)目標(biāo)達(dá)成有一定影響。