“探索遗传物质的过程”教学案例

张晓辉

1 案例背景

“探索遗传物质的过程”是苏教版教科书必修2第四章第一节内容。该节的学习课时为两课时：第一课时是“DNA是主要的遗传物质”；第二课时是“提取DNA”。学生通过第一课时的学习，可以进一步加深对有丝分裂、减数分裂和受精作用实质的认识。学生在初中阶段已经学习了遗传物质为DNA，此时教师可以引导学生通过实验的方法证明DNA是遗传物质，再通过介绍烟草花叶病毒等少数生物只有RNA而没有DNA的事实，得出“DNA是主要的遗传物质”的结论。在学生对经典实验的学习、讨论与探索的过程中，教师要求学生用辩证唯物的方法来认识遗传物质的本质，同时进一步培养学生分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决实际问题的能力，符合新课程的理念。

2 教学思路

教师围绕“设法将DNA与蛋白质分开，单独地、直接地观察DNA与蛋白质作用”这一主线，引导学生主动参与证明DNA是遗传物质的实验设计，展开分析、推理等一系列探究活动。

教师由学生已学过的与染色体有关的遗传变异现象导入，通过学生对染色体主要成分的回顾，让学生猜测：DNA和蛋白质哪种是遗传物质，为什么？如何证明？从而引出相关实验。

通过活动一“对格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验的分析”得出已加热杀死的S型菌中含有某种引起转化的活性物质──转化因子。

在学生思考得出“找出S型菌中转化因子的关键思路”的基础上，通过对活动二“对艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验的设计分析”和活动三“对噬菌体侵染大肠杆菌的实验的分析”得出DNA是遗传物质。

教师通过让学生阅读相关内容，使他们了解有些病毒以RNA为遗传物质，并给予相关背景知识，使学生认同DNA是生物的主要遗传物质。

3 片段重现

噬菌体侵染细菌这一实验的教学存在一定的难度，学生对于噬菌体了解不足，不知道噬菌体如何侵染细菌，也因此难以理解为何能通过噬菌体侵染细菌实验来探究遗传物质到底是DNA还是蛋白质。 下面针对“噬菌体侵染细菌”这一知识点的学习过程中出现的问题进行简单阐述。

问题一：噬菌体的结构是什么？

虽然在前期教学中教师提到过病毒，但并未对病毒的结构及生命活动等进行详细的介绍，因此当提出噬菌体这种生物为病毒，结构为蛋白质外壳和包含在其中的核酸（DNA）时，有学生提出：“这样的生物如何进行生命活动？”教师回答病毒只能寄生。学生又询问病毒寄生在哪里。教师反问学生：生命活动的基本单位是什么？学生中有人脱口而出说是细胞。教师又问为什么是细胞。学生进行思考后，说出细胞具有进行生命活动所需的场所、物质和能量。教师肯定了学生的回答，并反问学生：病毒寄生在何处，为什么？学生回答在细胞中，因为细胞能提供病毒生命活动所需的场所、物质和能量。教师在肯定了学生的回答后，又介绍了病毒按寄生细胞类型不同而进行的分类，噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒。

这时又有学生询问：噬菌体是如何侵染细菌的，是整个个体都进入细菌吗？这个问题的提出打乱了教师原来的教学设计。原本应该在噬菌体的结构的学习之后转入放射性同位素标记内容的，而噬菌体侵染细菌的方式过程安排在这之后。但学生这时已提出了这个问题，面对这种情况，教师一方面不能回避这个问题，要保持学生的兴趣，一方面又要让学生通过实验探究去体会科学研究的方法和科学实验设计的基本步骤，培养学生分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决实际问题的能力。所以在短暂的思考后，教师提出问题：如何研究噬菌体侵染细菌的方式？以此作为过渡引出下一部分内容。

问题二：噬菌体侵染细菌实验的结果如何分析？

学生讨论后，确定用32P标记DNA、35S标记蛋白质后，教师用多媒体演示噬菌体侵染细菌的实验过程，指导学生观察，提问：

（1） 在第一组实验中放射性物质存在于上清液中，说明什么？

（2） 在第二组实验中放射性物质主要存在于沉淀物中，说明什么？

原以为这个问题学生并不难解决，而结果却不理想，学生普遍感到迷惑，并不清楚沉淀中是什么。因此教师给学生补充离心知识，让学生认识到沉淀中应为细菌。在这一知识背景下，学生比较顺利地分析出DNA进入了细菌细胞内，而蛋白质未进入细菌细胞中。教师继续提问：实验结果说明DNA与蛋白质哪种物质在亲子代噬菌体中具有连续性？学生能准确得出答案，并认识到噬菌体的遗传物质为DNA。

这时却有学生提出问题：在第二组实验中放射性物质主要存在于沉淀，为什么要用“主要”一词来形容？这一问题有一定的难度，并不在授课计划之中，但对于学生提出这一问题，笔者感到很高兴，于是针对这一问题设计教学流程，尝试引导学生通过探讨解决。

教师首先介绍了噬菌体侵染细菌的具体步骤，包括吸附、注入、合成、组装、释放。接着告诉学生该实验中这种噬菌体在适宜条件下的繁殖周期为5～20 min，请学生围绕实验中有关步骤分小组讨论分析用“主要”一词的原因。

学生结合教师所提供的背景进行讨论，并逐步把焦点放在噬菌体侵染细菌实验的培养时间上，并提出可能性的解释。有学生提出第二组实验中上清液中的放射性可能来自已完成侵染过程并释放出的子代噬菌体。教师对此给予肯定，并顺势补充介绍了噬菌体侵染细菌的过程，以期促成学生获得更清晰的认识。

4 教学反思

由于学生对于噬菌体侵染细菌的实验这部分内容学习感到较为困难，不可避免会有各种疑问产生。教师遵循学生的认知规律，以学生为主体，使学生在已有知识与新问题的冲突中思考，自行建构新的知识体系。

在第一个问题中，教师适时地反问学生生命活动的基本单位，让学生通过回忆之后，认同细胞是生命活动的基本单位，也明确病毒的活动特点，有助于学生形成正确的认识，同时也为之后噬菌体产生子代噬菌体的物质、能量等来源的学习作铺垫，充分发挥学生的主动性。

之后学生提出的噬菌体是如何侵染细菌的问题，虽然不在原本的授课流程中，但这问题的提出恰好可以承接其他问题，激发学生的探究欲，针对性的处理不但不会显得突兀，反而会更流畅。

在第二个问题中，第二组实验中放射性物质主要存在于沉淀，学生所提出的为什么在上清液中存在放射性，这一问题的解释也不再原先的教学设计之中，但通过学生对这一问题的思考分析却可以提升学生的探究能力，培养学生的科学思维。在学生解答问题的同时增加了兴趣和自信，对科学素养的发展是有益的。

在面对学生“突然”提出的问题，教师没有回避，而是针对有价值的提问设置情景，引导学生主动参与，通过讨论等方式去分析，自行得出结论。这样既维持了学生的兴趣，又培养学生分析、比较、推理、归纳等科学思维能力和解决实际问题的能力，使学生真正在学习中提升自身的能力，同时体现了生物这门自然科学的学习应有的作用和价值。