自制磁性拼贴教具 突破“噬菌体侵染细菌实验”难点

黄静娜

摘要 介紹一套模拟噬菌体侵染细菌过程的演示教具的制作和使用方式，通过模型建构辅助教学，突破“噬菌体侵染细菌”的难点，也能让教材的插图在课堂教学中鲜活起来。

关键词 噬菌体侵染细菌 自制磁性教具

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

文件编号：1003-7586（2018）11-0019-02

1制作背景

“噬菌体侵染细菌的实验”是人教版“高中生物学”《必修2·遗传与进化》第三章第一节的教学难点。要彻底理解这部分的内容，学生不仅需要对科学史有一定了解，还需要具备一定的分析对比、综合提炼的能力。除此之外，学生还需要具备一定的空间想象能力，能想象出噬菌体的形态特点等。这给学生带来不小的学习障碍。学生在学习过程中经常存在以下的困惑：①利用放射性同位素32P和35S分别标记的是噬菌体的什么物质？②噬菌体侵染细菌的过程具体是怎样的？③为什么上清液和沉淀物的放射性会有不同？

教学过程当中，教师经常通过讲授的方式或者配以动画、幻灯片来突破这些学生认知的难点。但是经常教学结果收效甚微，学生依然一知半解。究其原因，是因为学生没有实践体验。如果教师可以借助一定的教具让学生自己动手感受噬菌体侵染的大致过程，形成直观的刺激，就可以突破学生认知难点，克服教学障碍。基于此，笔者借助软磁性贴条和彩色磁片来制作磁性教具辅助教学，帮助学生建构“噬菌体侵染细菌”模型，达到较好教学效果。现介绍如下。

2制作材料

软磁性贴条（0.5mm厚），A4彩色磁片（1mm厚），剪刀。

3制作过程

3.1制作噬菌体模型（蓝色和红色两种）

（1）制作噬菌体的蛋白质外壳。分别取红色和蓝色的彩色磁片，先在上面画出噬菌体模型的外观图，再按照图形裁剪出红色和蓝色两种噬菌体的外壳模型（红色代表有放射性标记，蓝色代表没有放射性标记，以下同，与教科书中的颜色标记一致）。

（2）制作噬菌体的DNA。再分别取红色和蓝色的彩色磁片，同样在磁板上画出DNA的双链模式图，然后再分别裁剪出红色和蓝色的DNA分子模型。学生要注意DNA的两条链分开画分开裁剪再拼接，这样把双链拆开还可用于模拟“噬菌体侵染过程中DNA复制”时半保留复制过程。

（3）拼装噬菌体。将裁剪好的噬菌体模型配件按照噬菌体的结构拼接成两种类型的噬菌体模型：①32P标记的噬菌体：由蓝色的蛋白质外壳和红色的DNA组成;②35S标记的是噬菌体：由红色的蛋白质外壳和蓝色的DNA组成。

3.2制作细菌模型（蓝色和红色两种）

取蓝色的彩色磁片，裁剪出长条形的磁贴代表没有放射性标记的大肠杆菌。

4教具使用突破难点

4.1突破“用什么放射性同位素分别标记噬菌体的什么物质”的难点

教材中提及，“用放射性同位素32P和35S分别标记噬菌体的蛋白质外壳和里面的核酸”。对此，学生经常会囫囵吞枣或者混淆放射性同位素的存在部位。教师使用自制磁贴教具，先告诉学生红色代表有放射性，蓝色代表没有放射性（这也和教材插图所示的颜色相符）。然后，将组装好的两种噬菌体模型①和②展示在学生眼前，提问：这两种噬菌体分别是哪里有放射性？学生很自然地会回答：“噬菌体①的内部核酸有放射性;噬菌体②的蛋白质外壳有放射性”。接着，教师还可以继续引导学生思考：它们是怎么带上放射性的，需要用什么方法？什么元素？”学生意识到，需要用同位素标记法，而且要选择蛋白质和DNA特有的元素来分别标记，即35S和32P。这样，学生自然而然就明白了什么是同位素标记法，用什么标记，标记结果如何等问题了。

4.2突破“噬菌体侵染细菌的具体过程”难点

噬菌体侵染细菌的过程分为“吸附-注入-复制合成-组装-释放”等步骤。对这些步骤学生十分陌生，如果只是一味地依靠教师讲解，则枯燥乏味。教师可利用自制磁贴教具，使侵染过程清楚，一目了然，激发了学生的学习兴趣，也突破了过程难点。

4.3突破“侵染结果上清液和沉淀物放射性如何分布”的难点

噬菌体侵染细菌后，噬菌体的DNA侵入到细菌体内，利用细菌的脱氧核苷酸作为原料进行大量复制并指导子代噬菌体蛋白质外壳的形成，而亲代噬菌体的蛋白质外壳留在外面。经过搅拌过程，亲代噬菌体的蛋白质外壳和被侵染的细菌分离，接着通过离心过程，使之分层，观察放射性出现的位置，对比分析推理出遗传物质是DNA。针对这部分内容，虽然教材中有彩色插图辅助教学，但是实验涉及的步骤较多，学生很难一次性就完全理解其中的“搅拌”“离心”“放射性分布”等问题。教师在介绍搅拌作用时，可借助教具在黑板上手动操作，将原本吸附在细菌表面的蛋白质外壳的磁贴模型拿开代表分离，让学生直观感受，也可以让学生上台配合教师演示。至于离心过程，教师可以设置问题进一步激发学生思考：“离心分层后，出现上清液和沉淀物，那什么物质比较轻会留在上清液中，什么物质比较重会保留在沉淀物中呢？”结合前面的讲解和磁贴的展示，学生可以比较轻松地回答出：“蛋白质外壳留在上清液中，细菌存在沉淀物里”。接着，教师可以继续发问：“沉淀物中的细菌是否还存在其他物质？”学生思考后回答：沉淀物中的细菌应该是被侵染的细菌，因此体内还有侵染进去的噬菌体的DNA及子代噬菌体。随后，教师进一步提问：那放射性的分布情况应该是怎样的呢？这样，通过教师一步步的引导，学生对上清液和沉淀物的放射性分布情况已经了然于心了，结果也就不言而喻了。

5教具特点

（1）制作简单，造价便宜，直观美观，可拆卸可拼接，可经久使用。模型大小还可依据使用情况进行调整。

（2）教师可以一边讲解，一边在黑板上演示。教师可以先用噬菌体组件拼贴出噬菌体的结构模型来介绍噬菌体的结构特点，然后再按照侵染的过程，逐步演示在黑板上拼贴，将抽象的过程直观化、形象化。学生也可以参与进来自己动手粘贴演示，整个过程有趣有用。

6教具的其他使用价值

笔者制作的这款拼贴磁性教具除了可以突破“噬菌体侵染细菌的实验”的一些重难点，还可以用于教材第三章第三节“DNA的复制”的使用，可以利用教具进行DNA是半保留还是全保留复制的探究。学生通过自己动手拼接理解半保留复制的特点及结果，并进一步联系本节内容，深入探讨子代噬菌体的放射性情况。