训练科学思维，拓展思维深度
2019-09-10胡斯琴
胡斯琴
“噬菌体侵染细菌实验”是科学发现史过程中精彩的一页，是证明DNA是遗传物质过程中关键的一环。在本节教学中，很多老师都将本实验当成验证性实验来教，笔者以前也是按照这种传统思路来授课。但学习了核心素养相关内容感悟了这几年全國卷高考试题后，对于提高学生的科学思维和科学探究能力，提高学生的审题和解题能力，这种教学是达不成目标的。笔者尝试从探究性实验思路来教学，利用假说——演绎的科学探究方法进行教学，取得了较好的效果。
一、了解科学背景，更好地理解科学实验的前提和目的
了解科学背景，当时科学界，是先发现蛋白质的相关结构，理解了蛋白质分子是多样的。因此当时科学家推测蛋白质可以体现生物的多样性，它可以是遗传物质。因为这种先入为主的思想，所以蛋白质是遗传物质这种观点是普遍被接纳的。就算后面发现了DNA，认识到了DNA的重要性，占主导地位的思想仍是蛋白质是遗传物质。
二、理解其他科学家的实验，更好地理解实验背景
课本上之前讲到了肺炎双球菌转化实验，格里菲思做了体内转化实验，实验表明：S型菌有一种转化因子，使R型菌转化成了S型菌。而转化因子是什么呢？艾弗里接过科学长跑的接力棒，将S型菌的物质进行分离，在R型菌分别加入S型菌的DNA、RNA、蛋白质、多糖、脂质等，结果只有加入S型DNA的培养基中才有S型菌出现。而如果在加入DNA的同时加入DNA酶，培养基中只有R型不会出现S型菌。从这个实验中发现肺炎双球菌的遗传物质是DNA而不是蛋白质等其他物质。
但由于当时科学条件的限制，提纯DNA技术不成熟。艾弗里在这个实验上花了十年时间，一直在想方设法提纯DNA。但很遗憾的是，当时科学技术条件下，艾弗里提纯的DNA纯度最高的时候，也含有0.02%的蛋白质。
因此，这个实验还是有很多学者提出质疑，所以需要更强而有力的证据，需要更严谨的科学实验来证实。也可以提醒学生，先入为主的思想是蛋白质是遗传物质，新思想被接受需要一个过程。
三、了解T2噬菌体的结构，理解实验的原理。
提问：从艾弗里的实验中，我们发现，实验的关键是什么？
学生不难归纳出，实验的关键是将DNA和蛋白质进行分离。通过设疑，训练学生科学思维，激发学习兴趣。
当时科学条件无法直接将DNA和蛋白质通过化学方法分离开来，所以需要另辟蹊径。
提问：自然界中有没有一种生物材料本身就只有DNA和蛋白质，而且这两者成分本身就没有结合在一起的？
通过设疑，学生回顾所学知识，建立知识联系。
学生可以想到病毒，肯定学生所想，鼓励、激励学生。科学家就是想到了病毒。利用了T2噬菌体。
学生阅读课本关于T2噬菌体的知识，归纳出T2噬菌体的特点。
通过主动学习，锻炼学生思维能力。
通过投影展示T2噬菌体的特点，归纳出T2噬菌体的繁殖过程：
吸附→注入→合成→组装→释放。
（自身的遗传物质）
T2噬菌体自身就两种物质，如果通过实验能证明何种物质注入进宿主细胞，那么这种物质就有可能是遗传物质。
四、介绍实验方法和实验过程，理解科学实验思路。
提问：T2噬菌体的DNA和蛋白质本身就是分开的，但是用肉眼有没有办法追踪物质的运行和变化规律？
所以需要借助一定的科学方法。联系所学知识，以前我们有没有使用过类似的方法来追踪的？
回顾课本知识，建立知识脉络。
必修一光合作用探索历程中鲁宾和卡门用到了同位素标记法，证明氧气中的氧是来自水的。同位素标记法可以追踪物质的运行和变化规律。
标记何种元素呢？回顾DNA和蛋白质的元素组成
DNA：C、H、O、N、P
蛋白质：C、H、O、N，少数含有P、S
再提示学生看相关信息，发现T2噬菌体
DNA：C、H、O、N、P
蛋白质：C、H、O、N、S
既然要分别追踪DNA和蛋白质，那么标记的就是特有元素P和S。
设疑：如何使T2噬菌体的DNA和蛋白质被标记？
能不能直接用培养基培养T2噬菌体？
通过这两个问题，能够让学生更好地理解实验过程，展示实验流程。
强调保温、搅拌、离心的目的。
离心的结果：上清液是T2噬菌体，沉淀物是大肠杆菌。
五、假说——演绎法推测实验结果，提升思维深度
按照实验思路，存在几种假设？每种假设预期的实验结果是什么？
学生自己思考，填写表格。提高学生的科学思维和科学探究能力，拓展思维深度。
而实验结果是什么？说明了什么？
学生可以自己得出相应的结论：T2噬菌体的DNA进入到了大肠杆菌。
而进一步观察发现子代T2噬菌体可以检测到32P
通过假说——演绎的思路，学生自己参与科学探究过程，更能理解实验的过程和思路。拓展了学生的思维。
进一步设疑：实验结果中35S这个组别中沉淀物也会出现少量放射性，为什么？
32P这个组别中上清液也会出现少量放射性，为什么？
通过思考进一步提升科学思维和科学探究能力。
笔者在实际的教学实践中，发现通过这种教学策略，学生对这个实验过程基本能够理解，相应的练习也基本能够完成。学生的科学探究能力也有所提升。如果在每堂课的教学中我们能不断思考如何提高学生的核心素养，找到对应的策略，相信学生的素养也会有所提升。
