基于科學(xué)史資料和問題的探究教學(xué)

任和

1 教材分析和教學(xué)設(shè)計(jì)思路

（1） 科學(xué)的本質(zhì)可以概括為知識(shí)性、概念性、過程性、探究性、開放性、社會(huì)性、STS和文化性。自然科學(xué)具有4個(gè)維度：科學(xué)是一個(gè)知識(shí)體系；科學(xué)是一系列的思維方式；科學(xué)是一套探究的方法；科學(xué)要與技術(shù)和社會(huì)相互作用?？茖W(xué)史學(xué)科的創(chuàng)始人喬治·薩頓認(rèn)為:科學(xué)史是自然科學(xué)與人文學(xué)科之間的橋梁，它能夠幫助學(xué)生獲得自然科學(xué)的整體形象、人性的形象，從而全面地理解科學(xué)，理解科學(xué)與人文的關(guān)系。牛頓說：“我之所以成功，是因?yàn)檎驹诰奕说募绨蛏稀?。“現(xiàn)代的人總是從先輩的經(jīng)歷中學(xué)習(xí)如何面對(duì)今天的問題，去開辟未來的道路”，課程標(biāo)準(zhǔn)要求“注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)”，指出：“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。這對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的?！?/p>

（2） 從“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)開始，遺傳理論的介紹進(jìn)入到了分子水平，教科書以科學(xué)史形式重點(diǎn)介紹了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理、過程以及噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理、過程，并結(jié)合其他發(fā)現(xiàn)，證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容在整個(gè)《遺傳與變異》的教學(xué)中起著承上啟下的作用，與之前和之后的章節(jié)聯(lián)系密切。通過本節(jié)科學(xué)史中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的探究教學(xué)，能幫助學(xué)生從微觀層面認(rèn)識(shí)生命遺傳的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)生命的延續(xù)和發(fā)展，學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣地進(jìn)行科學(xué)探究，體會(huì)科學(xué)探究過程的嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)和技術(shù)相互促進(jìn)共同進(jìn)步。

（3） 學(xué)生已對(duì)遺傳因子（基因）的傳遞規(guī)律、基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系具備初步認(rèn)識(shí)，也具備染色體、核酸、蛋白質(zhì)等相關(guān)知識(shí)，知道核酸是生物的遺傳物質(zhì)。通過細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂的學(xué)習(xí)知道染色體和DNA在控制遺傳的過程中要復(fù)制并向子代細(xì)胞進(jìn)行傳遞。通過之前對(duì)有關(guān)科學(xué)史如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)、生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)等處的研究方法、思路的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于科學(xué)探究的流程已經(jīng)熟悉，有一定的分析、處理對(duì)照實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果和結(jié)論的能力。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1） 總結(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的證據(jù),能區(qū)分不同生物的遺傳物質(zhì)。

（2） 通過資料分析和問題引導(dǎo)，嘗試模仿科學(xué)家的探究歷程，能在一定的情景中提出假說，設(shè)計(jì)（分析）對(duì)照實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果、結(jié)論，發(fā)展探究能力。

（3） 總結(jié)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、實(shí)事求是、刻苦專研的科學(xué)態(tài)度的重要性，認(rèn)同科學(xué)和技術(shù)共同進(jìn)步。

3 教學(xué)重難點(diǎn)

（1） 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理與過程。

（2） 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理與過程。

4 教學(xué)流程

4.1 課前預(yù)習(xí)

教師布置學(xué)生分組收集以下資料：

（1）遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的基本特征，遺傳學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史；

（2）關(guān)于水稻轉(zhuǎn)基因的新聞；

（3）肺炎雙球菌的結(jié)構(gòu)及肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，噬菌體的結(jié)構(gòu)及噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。

4.2 導(dǎo)入本章，激趣引入

教師展示學(xué)生收集到的“轉(zhuǎn)基因”資料，激發(fā)學(xué)生興趣（新聞1：主糧轉(zhuǎn)基因——61名院士聯(lián)名請(qǐng)求轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)業(yè)化；新聞2：崔永元與方舟子論戰(zhàn)轉(zhuǎn)基因，質(zhì)疑其不懂科學(xué)）。設(shè)疑導(dǎo)入：什么是基因？難道基因就是位于染色體上的一個(gè)個(gè)“符號(hào)”嗎？什么是“轉(zhuǎn)基因”？由此進(jìn)入“基因的本質(zhì)”一章學(xué)習(xí)。

4.3 回顧遺傳學(xué)理論的發(fā)展史，引入本節(jié)內(nèi)容

孟德爾通過豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)，提出了“遺傳因子”假說，揭示了“遺傳的兩大基本定律”；摩爾根通過果蠅紅眼和白眼性狀的研究將相關(guān)基因定位在細(xì)胞的X染色體上；人們發(fā)現(xiàn)一條染色體上有很多基因成線性排列；科學(xué)家在對(duì)生殖發(fā)育過程中減數(shù)分裂、受精作用和有絲分裂等過程進(jìn)行研究，認(rèn)識(shí)到染色體在生物的遺傳中起著重要作用。染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的，究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？

4.4 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)對(duì)遺傳物質(zhì)的早期預(yù)測(cè)

教師布置學(xué)生閱讀,思考：為什么早期人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)？學(xué)生總結(jié)，得出結(jié)論：早期人們認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的原因是特定時(shí)代認(rèn)識(shí)的局限性（與之后的認(rèn)識(shí)有差異，可見科學(xué)的發(fā)展性）。

4.5 學(xué)生自主探究證明DNA是遺傳物質(zhì)的科學(xué)史

（1） 探究肺炎雙球菌做為遺傳實(shí)驗(yàn)材料的原因。

教師引導(dǎo)學(xué)生能說出：細(xì)菌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，遺傳物質(zhì)DNA單獨(dú)存在，沒有構(gòu)成染色體，成分不多，便于開展研究等特點(diǎn)。教師補(bǔ)充細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)、人工培養(yǎng)、繁殖（二分裂）、菌落等其他知識(shí)，為后續(xù)探究活動(dòng)做準(zhǔn)備。

（2） 探究肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1（注射小鼠轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）——提出“轉(zhuǎn)化因子假說”。

通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生體味科學(xué)家的研究方法、思路、態(tài)度和精神。教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，討論如下問題：①為什么加熱殺死的S型細(xì)菌不會(huì)導(dǎo)致小鼠死亡？②為什么活的R型細(xì)菌和死的S型細(xì)菌混合注射，導(dǎo)致小鼠的死亡？你可能提出什么樣的假設(shè)？③轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌的后代也是S型細(xì)菌，說明了什么？④本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了哪些科學(xué)實(shí)驗(yàn)原則和方法？關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能提出什么假說？⑤為何S型細(xì)菌已經(jīng)加熱被殺死了，“轉(zhuǎn)化因子”還存在嗎？⑥你能對(duì)“轉(zhuǎn)化因子”導(dǎo)致R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌的過程給予現(xiàn)代解釋嗎？

教師針對(duì)學(xué)生的回答加以點(diǎn)撥，對(duì)學(xué)生的閃光點(diǎn)加以鼓勵(lì)，對(duì)學(xué)生的失誤要包容和糾正，最后總結(jié)拓展：①格里菲斯的觀點(diǎn)：S型死菌中含有一種“轉(zhuǎn)化因子”，能使R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。②本實(shí)驗(yàn)只提出“轉(zhuǎn)化因子”學(xué)說，不能證明DNA是遺傳物質(zhì)，也不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，可見科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。③實(shí)驗(yàn)中的高溫處理導(dǎo)致莢膜結(jié)構(gòu)破壞后不可恢復(fù)，而DNA分子在此高溫處理變性后，隨溫度恢復(fù)結(jié)構(gòu)亦可恢復(fù)（DNA可變性和復(fù)性）。④對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)代解釋：S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入到了R型細(xì)菌細(xì)胞中，發(fā)生了DNA重組（轉(zhuǎn)基因），R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。

（3） 探究肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)2——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，DNA是遺傳物質(zhì)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)繼承上一個(gè)實(shí)驗(yàn)，形成了一個(gè)完整的科學(xué)發(fā)現(xiàn)流程：觀察、實(shí)驗(yàn)——提出問題——作出假說——驗(yàn)證假說——得出結(jié)論。提出問題：“轉(zhuǎn)化因子”到底是什么？作出假設(shè)：S型細(xì)菌中含有某種促成肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)。教師嘗試讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，與科學(xué)家設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，最后總結(jié)結(jié)論：DNA是轉(zhuǎn)化因子，是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定的遺傳變化的物質(zhì)，即DNA是遺傳物質(zhì)。

（4） 探究噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)——讓已有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)趨近更加嚴(yán)謹(jǐn)和完美。

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力包括：學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)，并能學(xué)會(huì)用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表、模型介紹研究方法和結(jié)果預(yù)測(cè)，闡明觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)結(jié)論必須是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。教師指出以艾弗里等科學(xué)家提取到的DNA純度最高時(shí)也仍含有0.02%的蛋白質(zhì)，有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論仍有懷疑。能不能設(shè)計(jì)更好的實(shí)驗(yàn)將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，更準(zhǔn)確地說明哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)呢？

教師講解噬菌體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分、元素組成，補(bǔ)充噬菌體病毒的增殖過程。教師先利用媒體播放動(dòng)畫，然后和學(xué)生共同構(gòu)建侵染模型：吸附、注入DNA、噬菌體DNA在細(xì)菌細(xì)胞中復(fù)制和控制蛋白質(zhì)合成（強(qiáng)調(diào)只注入了噬菌體DNA,以細(xì)菌提供各種原料和場(chǎng)所，合成子代病毒的全部成分）、組裝、釋放子代病毒。教師提示：一般來說，所有的病毒不具備獨(dú)立的代謝能力，產(chǎn)生后代的時(shí)候，必須寄生在活細(xì)胞中，運(yùn)用細(xì)胞中的原料來合成核酸和蛋白質(zhì)，產(chǎn)生后代。

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材后，思考回答問題串：

endprint

①怎樣實(shí)現(xiàn)將噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，單獨(dú)觀察它們的作用？

②用到了什么方法？標(biāo)記了什么元素？能否對(duì)其他元素做標(biāo)記？

③怎樣標(biāo)記噬菌體？為何不直接用放射性物質(zhì)培養(yǎng)噬菌體？

④做了幾組噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)？為什么？

⑤實(shí)驗(yàn)步驟如何？

⑥混合過程中會(huì)發(fā)生什么？為何保溫？為何攪拌？為何離心？

⑦兩組實(shí)驗(yàn)中上清液、沉淀物和子代噬菌體中的放射性有何不同？如何做出解釋？

⑧實(shí)驗(yàn)中需要用到哪些方法技術(shù)？你如何評(píng)價(jià)技術(shù)和科學(xué)進(jìn)步的關(guān)系？

⑨關(guān)于以上實(shí)驗(yàn)?zāi)氵€想知道哪些問題？

師生共同歸納總結(jié)：

①研究思路——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵：采用放射性同位素標(biāo)記法，將DNA、蛋白質(zhì)區(qū)分開，研究DNA和蛋白質(zhì)到底誰是噬菌體的遺傳物質(zhì)；

②研究方法技術(shù)——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的保障：放射性同位素標(biāo)記法、細(xì)菌培養(yǎng)、病毒培養(yǎng)、物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）離心分離技術(shù)、放射性同位素檢測(cè)技術(shù)；

③實(shí)驗(yàn)流程——科學(xué)必須嚴(yán)謹(jǐn)：標(biāo)記細(xì)菌、標(biāo)記噬菌體、用已標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌、攪拌、離心、檢測(cè)放射性；

④分組合作建構(gòu)標(biāo)記噬菌體侵染細(xì)菌的流程模型：組1、2繪制32P標(biāo)記DNA的圖解；學(xué)習(xí)小組3、4繪制35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解。進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)之后，各學(xué)習(xí)小組相互借鑒，繪制既有32P標(biāo)記DNA也有35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解（提示:實(shí)驗(yàn)中沒有兩種化合物同時(shí)標(biāo)記，原因是要起到區(qū)分作用）。

教師拓展：

①以上實(shí)驗(yàn)和分析表明，噬菌體蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，真正在親代和子代噬菌體中具有延續(xù)性的物質(zhì)是DNA,DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

②后來證實(shí)，除了噬菌體之外，其他具有DNA的生物也是以DNA作為遺傳物質(zhì)。

③第一組：上清液放射性很高，說明蛋白質(zhì)外殼沒有注入到細(xì)菌細(xì)胞中；沉淀物放射性很低而不是沒有放射性，可能是攪拌不充分所致；第二組：沉淀物放射性很高，說明DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞中，隨細(xì)菌沉淀到底部；上清液放射性很低而不是沒有放射性，可能有部分被噬菌體入侵的細(xì)菌發(fā)生裂解，上清液中含有釋放出的含放射性的噬菌體。④證明了DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，也不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

（5） 教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明RNA也是遺傳物質(zhì)。

教師補(bǔ)充相關(guān)材料，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)證明車前草病毒（HRV）與煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生由此知道遺傳物質(zhì)除了DNA還有RNA，提出有的病毒所含核酸為RNA，RNA是這些病毒的遺傳物質(zhì)。

（6） 總結(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

① 生物的遺傳物質(zhì)是核酸；② 無論是原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，細(xì)胞中同時(shí)具有兩種核酸,但DNA才是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)；③ 病毒具有哪種核酸，該種核酸就是它的遺傳物質(zhì)；④ 由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。最后，完善本節(jié)的概念圖（圖1）。

（7） 總結(jié)科學(xué)探究的特點(diǎn)：科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地驗(yàn)證假說；科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步了，可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。

5 教學(xué)后記

教材中的科學(xué)史本身集知識(shí)、思維、探究方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、科學(xué)精神等要素于一體，教師加強(qiáng)對(duì)科學(xué)史素材的探究，發(fā)揮其育人功能，是落實(shí)新課程“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”、“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)方法的重要途徑。在科學(xué)史教學(xué)的探究過程中，教師要預(yù)設(shè)學(xué)生已有的認(rèn)知，對(duì)于一些前體知識(shí)要做適當(dāng)介紹，對(duì)于該適當(dāng)拓展的地方要拓展。教師要善于激發(fā)和引導(dǎo)教學(xué)行為，突出學(xué)生的主體活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生的觀察、分析、判斷、表達(dá)能力以及探索精神得到有效培養(yǎng)；在引導(dǎo)學(xué)生探究過程中，要有預(yù)設(shè)，更要關(guān)注生成。如：本節(jié)課教學(xué)中出現(xiàn)了一個(gè)小插曲，學(xué)生問到：“加入了死的S型細(xì)菌后，R型中產(chǎn)生了S型細(xì)菌，這是不是因?yàn)镾型細(xì)菌起死回生？”可見，學(xué)生是具有創(chuàng)新想法的。這時(shí)教師不能抹殺學(xué)生的這種創(chuàng)造性的問題，而應(yīng)對(duì)該學(xué)生的質(zhì)疑精神進(jìn)行表揚(yáng)，用“所有化合物要有序組織才能構(gòu)建細(xì)胞”的觀點(diǎn)對(duì)“S”型細(xì)菌“起死回生”的說法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并鼓勵(lì)學(xué)生課后查找人工構(gòu)建細(xì)胞、生命的資料，進(jìn)行更加深入的探究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 朱正威.對(duì)科學(xué)本質(zhì)的一些探討［J］.生物學(xué)通報(bào)，2011，（9）：25.

［2］ 王健，劉恩山.科學(xué)本質(zhì)的研究及其進(jìn)展［J］.生物學(xué)通報(bào)，2007（6）:38-40.

［3］ 教育部基礎(chǔ)教育教材審定工作辦公室遍.新課程實(shí)驗(yàn)教材精粹選評(píng)［M］.北京：人民教育出版社，2009:203.

［4］ 中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：人民教育出版社，2003：36.

［5］ 李安靜，汪忠.基于科學(xué)本質(zhì)的特征開展生物科學(xué)史教學(xué)的探討［J］.生物學(xué)教學(xué)，2012（7）：8-9.

［6］ 劉恩山,汪忠.生物課程標(biāo)準(zhǔn)解讀［M］.南京：江蘇教育出版社，2004.

endprint

①怎樣實(shí)現(xiàn)將噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，單獨(dú)觀察它們的作用？

②用到了什么方法？標(biāo)記了什么元素？能否對(duì)其他元素做標(biāo)記？

③怎樣標(biāo)記噬菌體？為何不直接用放射性物質(zhì)培養(yǎng)噬菌體？

④做了幾組噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)？為什么？

⑤實(shí)驗(yàn)步驟如何？

⑥混合過程中會(huì)發(fā)生什么？為何保溫？為何攪拌？為何離心？

⑦兩組實(shí)驗(yàn)中上清液、沉淀物和子代噬菌體中的放射性有何不同？如何做出解釋？

⑧實(shí)驗(yàn)中需要用到哪些方法技術(shù)？你如何評(píng)價(jià)技術(shù)和科學(xué)進(jìn)步的關(guān)系？

⑨關(guān)于以上實(shí)驗(yàn)?zāi)氵€想知道哪些問題？

師生共同歸納總結(jié)：

①研究思路——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵：采用放射性同位素標(biāo)記法，將DNA、蛋白質(zhì)區(qū)分開，研究DNA和蛋白質(zhì)到底誰是噬菌體的遺傳物質(zhì)；

②研究方法技術(shù)——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的保障：放射性同位素標(biāo)記法、細(xì)菌培養(yǎng)、病毒培養(yǎng)、物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）離心分離技術(shù)、放射性同位素檢測(cè)技術(shù)；

③實(shí)驗(yàn)流程——科學(xué)必須嚴(yán)謹(jǐn)：標(biāo)記細(xì)菌、標(biāo)記噬菌體、用已標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌、攪拌、離心、檢測(cè)放射性；

④分組合作建構(gòu)標(biāo)記噬菌體侵染細(xì)菌的流程模型：組1、2繪制32P標(biāo)記DNA的圖解；學(xué)習(xí)小組3、4繪制35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解。進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)之后，各學(xué)習(xí)小組相互借鑒，繪制既有32P標(biāo)記DNA也有35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解（提示:實(shí)驗(yàn)中沒有兩種化合物同時(shí)標(biāo)記，原因是要起到區(qū)分作用）。

教師拓展：

①以上實(shí)驗(yàn)和分析表明，噬菌體蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，真正在親代和子代噬菌體中具有延續(xù)性的物質(zhì)是DNA,DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

②后來證實(shí)，除了噬菌體之外，其他具有DNA的生物也是以DNA作為遺傳物質(zhì)。

③第一組：上清液放射性很高，說明蛋白質(zhì)外殼沒有注入到細(xì)菌細(xì)胞中；沉淀物放射性很低而不是沒有放射性，可能是攪拌不充分所致；第二組：沉淀物放射性很高，說明DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞中，隨細(xì)菌沉淀到底部；上清液放射性很低而不是沒有放射性，可能有部分被噬菌體入侵的細(xì)菌發(fā)生裂解，上清液中含有釋放出的含放射性的噬菌體。④證明了DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，也不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

（5） 教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明RNA也是遺傳物質(zhì)。

教師補(bǔ)充相關(guān)材料，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)證明車前草病毒（HRV）與煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生由此知道遺傳物質(zhì)除了DNA還有RNA，提出有的病毒所含核酸為RNA，RNA是這些病毒的遺傳物質(zhì)。

（6） 總結(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

① 生物的遺傳物質(zhì)是核酸；② 無論是原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，細(xì)胞中同時(shí)具有兩種核酸,但DNA才是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)；③ 病毒具有哪種核酸，該種核酸就是它的遺傳物質(zhì)；④ 由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。最后，完善本節(jié)的概念圖（圖1）。

（7） 總結(jié)科學(xué)探究的特點(diǎn)：科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅岢黾僬f，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地驗(yàn)證假說；科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步了，可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。

5 教學(xué)后記

教材中的科學(xué)史本身集知識(shí)、思維、探究方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、科學(xué)精神等要素于一體，教師加強(qiáng)對(duì)科學(xué)史素材的探究，發(fā)揮其育人功能，是落實(shí)新課程“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”、“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)方法的重要途徑。在科學(xué)史教學(xué)的探究過程中，教師要預(yù)設(shè)學(xué)生已有的認(rèn)知，對(duì)于一些前體知識(shí)要做適當(dāng)介紹，對(duì)于該適當(dāng)拓展的地方要拓展。教師要善于激發(fā)和引導(dǎo)教學(xué)行為，突出學(xué)生的主體活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生的觀察、分析、判斷、表達(dá)能力以及探索精神得到有效培養(yǎng)；在引導(dǎo)學(xué)生探究過程中，要有預(yù)設(shè)，更要關(guān)注生成。如：本節(jié)課教學(xué)中出現(xiàn)了一個(gè)小插曲，學(xué)生問到：“加入了死的S型細(xì)菌后，R型中產(chǎn)生了S型細(xì)菌，這是不是因?yàn)镾型細(xì)菌起死回生？”可見，學(xué)生是具有創(chuàng)新想法的。這時(shí)教師不能抹殺學(xué)生的這種創(chuàng)造性的問題，而應(yīng)對(duì)該學(xué)生的質(zhì)疑精神進(jìn)行表揚(yáng)，用“所有化合物要有序組織才能構(gòu)建細(xì)胞”的觀點(diǎn)對(duì)“S”型細(xì)菌“起死回生”的說法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并鼓勵(lì)學(xué)生課后查找人工構(gòu)建細(xì)胞、生命的資料，進(jìn)行更加深入的探究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 朱正威.對(duì)科學(xué)本質(zhì)的一些探討［J］.生物學(xué)通報(bào)，2011，（9）：25.

［2］ 王健，劉恩山.科學(xué)本質(zhì)的研究及其進(jìn)展［J］.生物學(xué)通報(bào)，2007（6）:38-40.

［3］ 教育部基礎(chǔ)教育教材審定工作辦公室遍.新課程實(shí)驗(yàn)教材精粹選評(píng)［M］.北京：人民教育出版社，2009:203.

［4］ 中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：人民教育出版社，2003：36.

［5］ 李安靜，汪忠.基于科學(xué)本質(zhì)的特征開展生物科學(xué)史教學(xué)的探討［J］.生物學(xué)教學(xué)，2012（7）：8-9.

［6］ 劉恩山,汪忠.生物課程標(biāo)準(zhǔn)解讀［M］.南京：江蘇教育出版社，2004.

endprint

①怎樣實(shí)現(xiàn)將噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，單獨(dú)觀察它們的作用？

②用到了什么方法？標(biāo)記了什么元素？能否對(duì)其他元素做標(biāo)記？

③怎樣標(biāo)記噬菌體？為何不直接用放射性物質(zhì)培養(yǎng)噬菌體？

④做了幾組噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)？為什么？

⑤實(shí)驗(yàn)步驟如何？

⑥混合過程中會(huì)發(fā)生什么？為何保溫？為何攪拌？為何離心？

⑦兩組實(shí)驗(yàn)中上清液、沉淀物和子代噬菌體中的放射性有何不同？如何做出解釋？

⑧實(shí)驗(yàn)中需要用到哪些方法技術(shù)？你如何評(píng)價(jià)技術(shù)和科學(xué)進(jìn)步的關(guān)系？

⑨關(guān)于以上實(shí)驗(yàn)?zāi)氵€想知道哪些問題？

師生共同歸納總結(jié)：

①研究思路——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵：采用放射性同位素標(biāo)記法，將DNA、蛋白質(zhì)區(qū)分開，研究DNA和蛋白質(zhì)到底誰是噬菌體的遺傳物質(zhì)；

②研究方法技術(shù)——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的保障：放射性同位素標(biāo)記法、細(xì)菌培養(yǎng)、病毒培養(yǎng)、物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）離心分離技術(shù)、放射性同位素檢測(cè)技術(shù)；

③實(shí)驗(yàn)流程——科學(xué)必須嚴(yán)謹(jǐn)：標(biāo)記細(xì)菌、標(biāo)記噬菌體、用已標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌、攪拌、離心、檢測(cè)放射性；

④分組合作建構(gòu)標(biāo)記噬菌體侵染細(xì)菌的流程模型：組1、2繪制32P標(biāo)記DNA的圖解；學(xué)習(xí)小組3、4繪制35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解。進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)之后，各學(xué)習(xí)小組相互借鑒，繪制既有32P標(biāo)記DNA也有35S標(biāo)記蛋白質(zhì)的圖解（提示:實(shí)驗(yàn)中沒有兩種化合物同時(shí)標(biāo)記，原因是要起到區(qū)分作用）。

教師拓展：

①以上實(shí)驗(yàn)和分析表明，噬菌體蛋白質(zhì)外殼未進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，真正在親代和子代噬菌體中具有延續(xù)性的物質(zhì)是DNA,DNA才是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

②后來證實(shí)，除了噬菌體之外，其他具有DNA的生物也是以DNA作為遺傳物質(zhì)。

③第一組：上清液放射性很高，說明蛋白質(zhì)外殼沒有注入到細(xì)菌細(xì)胞中；沉淀物放射性很低而不是沒有放射性，可能是攪拌不充分所致；第二組：沉淀物放射性很高，說明DNA注入到細(xì)菌細(xì)胞中，隨細(xì)菌沉淀到底部；上清液放射性很低而不是沒有放射性，可能有部分被噬菌體入侵的細(xì)菌發(fā)生裂解，上清液中含有釋放出的含放射性的噬菌體。④證明了DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，也不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

（5） 教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明RNA也是遺傳物質(zhì)。

教師補(bǔ)充相關(guān)材料，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)證明車前草病毒（HRV）與煙草花葉病毒(TMV)遺傳物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生由此知道遺傳物質(zhì)除了DNA還有RNA，提出有的病毒所含核酸為RNA，RNA是這些病毒的遺傳物質(zhì)。

（6） 總結(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

① 生物的遺傳物質(zhì)是核酸；② 無論是原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，細(xì)胞中同時(shí)具有兩種核酸,但DNA才是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)；③ 病毒具有哪種核酸，該種核酸就是它的遺傳物質(zhì)；④ 由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。最后，完善本節(jié)的概念圖（圖1）。

（7） 總結(jié)科學(xué)探究的特點(diǎn)：科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地驗(yàn)證假說；科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步了，可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。

5 教學(xué)后記

教材中的科學(xué)史本身集知識(shí)、思維、探究方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、科學(xué)精神等要素于一體，教師加強(qiáng)對(duì)科學(xué)史素材的探究，發(fā)揮其育人功能，是落實(shí)新課程“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”、“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)方法的重要途徑。在科學(xué)史教學(xué)的探究過程中，教師要預(yù)設(shè)學(xué)生已有的認(rèn)知，對(duì)于一些前體知識(shí)要做適當(dāng)介紹，對(duì)于該適當(dāng)拓展的地方要拓展。教師要善于激發(fā)和引導(dǎo)教學(xué)行為，突出學(xué)生的主體活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生的觀察、分析、判斷、表達(dá)能力以及探索精神得到有效培養(yǎng)；在引導(dǎo)學(xué)生探究過程中，要有預(yù)設(shè)，更要關(guān)注生成。如：本節(jié)課教學(xué)中出現(xiàn)了一個(gè)小插曲，學(xué)生問到：“加入了死的S型細(xì)菌后，R型中產(chǎn)生了S型細(xì)菌，這是不是因?yàn)镾型細(xì)菌起死回生？”可見，學(xué)生是具有創(chuàng)新想法的。這時(shí)教師不能抹殺學(xué)生的這種創(chuàng)造性的問題，而應(yīng)對(duì)該學(xué)生的質(zhì)疑精神進(jìn)行表揚(yáng)，用“所有化合物要有序組織才能構(gòu)建細(xì)胞”的觀點(diǎn)對(duì)“S”型細(xì)菌“起死回生”的說法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并鼓勵(lì)學(xué)生課后查找人工構(gòu)建細(xì)胞、生命的資料，進(jìn)行更加深入的探究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 朱正威.對(duì)科學(xué)本質(zhì)的一些探討［J］.生物學(xué)通報(bào)，2011，（9）：25.

［2］ 王健，劉恩山.科學(xué)本質(zhì)的研究及其進(jìn)展［J］.生物學(xué)通報(bào)，2007（6）:38-40.

［3］ 教育部基礎(chǔ)教育教材審定工作辦公室遍.新課程實(shí)驗(yàn)教材精粹選評(píng)［M］.北京：人民教育出版社，2009:203.

［4］ 中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：人民教育出版社，2003：36.

［5］ 李安靜，汪忠.基于科學(xué)本質(zhì)的特征開展生物科學(xué)史教學(xué)的探討［J］.生物學(xué)教學(xué)，2012（7）：8-9.

［6］ 劉恩山,汪忠.生物課程標(biāo)準(zhǔn)解讀［M］.南京：江蘇教育出版社，2004.

endprint