噬菌體侵染細菌實驗的兩種教學(xué)策略的比較

邵江樵

文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0079 - 02

噬菌體侵染細菌的實驗是證明DNA是遺傳物質(zhì)最經(jīng)典的實驗，也是“核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)”一節(jié)的教學(xué)重點和難點。浙江省對本節(jié)的教學(xué)指導(dǎo)意見中的要求是：通過“活動：資料分析——噬菌體侵染細菌的實驗”，概述噬菌體侵染細菌的過程，體會實驗方法與技術(shù)的多樣性。為落實這一教學(xué)目標(biāo)，筆者就兩種不同的教學(xué)策略進行分析。

1 以落實知識為目的教學(xué)策略

教學(xué)環(huán)節(jié)1：介紹實驗材料——噬菌體與大腸桿菌的結(jié)構(gòu)特點。

教師提供資料：噬菌體是一類專門寄生細菌體內(nèi)的病毒；沒有細胞結(jié)構(gòu)，只有蛋白質(zhì)外殼與包在里面的DNA；只能寄生生活，在細菌細胞中利用細菌的核糖體、各種氨基酸、核苷酸和能量產(chǎn)生系統(tǒng)來實現(xiàn)其自身的增殖；一旦離開了宿主細胞，噬菌體既不能生長，也不能復(fù)制。大腸桿菌屬于原核生物，細胞無核膜包被的細胞核，只有一個大型的環(huán)狀DNA組成的擬核。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：結(jié)合動畫講述噬菌體侵染大腸桿菌的實驗。

在1951～1952年，赫爾希和助手蔡斯用放射性同位素標(biāo)記技術(shù)進行了噬菌體（T2噬菌體）侵染大腸桿菌的實驗。教師播放噬菌體侵染大腸桿菌的實驗動畫，闡述用放射性元素示蹤法的研究過程，說明攪拌和離心的目的。學(xué)生預(yù)期上清液和沉淀物的對象及其放射性強度，得出“進入細菌的是噬菌體的DNA，噬菌體的蛋白質(zhì)在細菌的外面”的結(jié)論。

教學(xué)環(huán)節(jié)3：討論分析實際實驗時上清液和沉淀物都能檢測到放射性的原因。

學(xué)生結(jié)合侵染的具體過程，討論分析32P標(biāo)記噬菌體時上清液中檢測到少量放射性，35S標(biāo)記噬菌體時沉淀物有少量放射性的原因。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：從DNA進入細菌的實驗現(xiàn)象，得出DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論。

學(xué)生從噬菌體的DNA進入細菌而蛋白質(zhì)的外殼留在外面的實驗現(xiàn)象，推斷噬菌體的各種性狀是通過自身DNA傳遞給后代的，得出“DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論”，并討論是否同時能得出“蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)的結(jié)論”。

上述教學(xué)策略體現(xiàn)了教師對“噬菌體侵染細菌的實驗”過程的重視，課堂的主體還是教師。教師注重對教材上的知識與結(jié)論教學(xué)，強調(diào)的是知識點的傳授與落實。

2 以學(xué)定教的策略

教學(xué)環(huán)節(jié)1：從生活出發(fā)，復(fù)習(xí)病毒的結(jié)構(gòu)。

教師從學(xué)生經(jīng)常遇到的上呼吸道感染簡稱上感或感冒說起，此病多是由流感病毒感染組織細胞所致，被感染的細胞正常功能受到影響、甚至被破壞，于是出現(xiàn)各種感冒癥狀。

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧病毒的結(jié)構(gòu)特點，強調(diào)病毒沒有細胞結(jié)構(gòu)，只有蛋白質(zhì)的外殼和內(nèi)部的核酸（DNA或RNA），只能寄生生活。

設(shè)計意圖：從學(xué)生的生活感受出發(fā)，教師聯(lián)系必修1中所學(xué)的生物體結(jié)構(gòu)知識，明確病毒結(jié)構(gòu)簡單，無細胞結(jié)構(gòu)，只有蛋白質(zhì)與核酸兩種分子，為分析噬菌體侵染細菌實驗埋下伏筆。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：從一般病毒侵染宿主細胞，預(yù)期噬菌體侵染細菌。

教師介紹學(xué)生經(jīng)常聽到的一種病毒——人類免疫缺陷病毒（HIV），即引起艾滋病的病原體，接著播放HIV侵染宿主細胞的視頻，使學(xué)生感受HIV侵染宿主細胞的過程是蛋白質(zhì)外殼和核酸分子一起進入宿主細胞的特點。

設(shè)計意圖：為分析噬菌體侵染細菌實驗時提出假說作鋪墊。

教師提供資料：除了流感病毒、HIV這樣感染人體的病毒外，自然界中還有一類專門感染細菌的病毒——噬菌體，結(jié)構(gòu)上也是沒有細胞結(jié)構(gòu)，只有蛋白質(zhì)的外殼和里面的DNA。并介紹T2噬菌體侵染細菌的經(jīng)典實驗：T2噬菌體在37 ℃下侵染大腸桿菌大約只需40 min，就可以產(chǎn)生100～300個子代噬菌體；并隨著溶解寄主細胞壁的溶菌酶逐漸增加，促使細胞裂解，釋放出子代噬菌體。

教師引導(dǎo)學(xué)生回答下列問題：

① 將添有噬菌體的細菌及LB液體培養(yǎng)基經(jīng)過離心處理，會得到上清液和沉淀物，試分析噬菌體與細菌會出現(xiàn)在哪里？為什么？

② 若用同位素分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)、DNA，應(yīng)該各自選擇什么元素進行標(biāo)記？為什么？

③ 若用32P標(biāo)記噬菌體DNA，35S標(biāo)記噬菌體蛋白質(zhì)外殼。用標(biāo)記的噬菌體浸染大腸桿菌，經(jīng)適宜時間的培養(yǎng)、攪拌、離心、檢測，分組討論表1中所得上清液和沉淀物的放射性。

設(shè)計意圖：運用假說-演繹法這一科學(xué)思維方法，預(yù)測噬菌體侵染細菌實驗的結(jié)果。

教學(xué)環(huán)節(jié)3：對照實際實驗結(jié)果，總結(jié)噬菌體作為遺傳實驗材料的優(yōu)點。

教師提供資料：赫爾希和蔡斯在1952年，用放射性同位素35S標(biāo)記的T2噬菌體，去感染無同位素標(biāo)記的大腸桿菌10 min。然后，用攪拌器攪拌將噬菌體與細菌分開，檢測結(jié)果：上清液的放射性很高，沉淀物的放射性很低。用放射性同位素32P標(biāo)記的T2噬菌體，去感染無同位素標(biāo)記的大腸桿菌10 min。然后，用攪拌器攪拌，將噬菌體與細菌分開。檢測結(jié)果為上清液的放射性很低，沉淀物的放射性很高。

教師提問：根據(jù)赫爾希和蔡斯的實驗結(jié)果，你能得出什么實驗結(jié)論？

教師小結(jié)：實驗材料是實驗成功的關(guān)鍵之一，如豌豆的優(yōu)點是孟德爾獲得成功的原因之一。噬菌體不同其他病毒的最大優(yōu)點是：在侵染大腸桿菌過程中，DNA與蛋白質(zhì)會自然分開，DNA注入細菌、蛋白質(zhì)的外殼留在細菌外面，這樣能單獨、直接地觀察到DNA的作用。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：從親子代噬菌體遺傳性狀的一致，得出噬菌體的性狀是通過本身的DNA遺傳的。

教師：實驗證明，被噬菌體感染的大腸桿菌裂解之后，釋放的子代噬菌體在大小、形態(tài)和對大腸桿菌的感染能力等遺傳特性上都保持著原來親代噬菌體的特點。這個實驗?zāi)苷f明什么？

教學(xué)環(huán)節(jié)5：解讀教材侵染過程示意圖，分析實驗結(jié)果。

結(jié)合教材噬菌體侵染大腸桿菌的示意圖，師生共同解讀侵染過程：吸附——注入——復(fù)制合成——組裝——解體釋放，分析標(biāo)記35S時，沉淀物中有少量放射性的原因、32P標(biāo)記時上清液中有少量放射性的原因？

上述教學(xué)策略體現(xiàn)了教師從注重對教材上現(xiàn)成的知識結(jié)論的展現(xiàn)提升到了對知識點背后所承載的培養(yǎng)學(xué)生思維能力的思考，并開始關(guān)注知識的發(fā)現(xiàn)和再發(fā)現(xiàn)過程，在發(fā)掘知識內(nèi)在的魅力上進行的思考，讓學(xué)生體驗學(xué)習(xí)的過程，并對教學(xué)的深度也從注重教的作用轉(zhuǎn)向以學(xué)為中心。

目前，課程改革在路上，課程改革的核心環(huán)節(jié)是課程實施，而課程的執(zhí)行力在于課堂，教師的根本耕耘在于課堂。因此，重構(gòu)新課程背景下的課堂教學(xué)是課程改革的重頭戲，不斷優(yōu)化教學(xué)策略是每一位教師實踐課程標(biāo)準(zhǔn)的最好佐證。