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论挖掘课程资源 感悟科学发展史

收藏本文 2024-02-08 点赞:5416 浏览:17775 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:“DNA是主要的遗传物质”这节内容的教学目标:“总结‘DNA是主要遗传物质’的探索过程”“分析证明DNA是主要遗传物质的实验设计思路”“探索实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用”。肺炎双球菌转化实验的原理和过程、噬菌体侵染细菌实验的原理和过程是“DNA是遗传物质”的直接证据,是本节内容的教学重点、难点。
关键词:DNA;遗传物质;实验
由于DNA转化等实验需要在特定的实验室条件下进行,学生无法亲自动手操作,缺少感性认识,因此,需要教师形象直观地介绍实验操作步骤。在教学过程中,可充分利用教材中的各项资源,如,插图、多媒体动画可以分布演示实验过程,理由探讨、旁栏深思、深思与讨论等小模块可引导学生深思等。新课程倡导教师利用和开发好课程资源,课程资源是课程实施的重要保障。高中生物中丰富的教材资源、学生的生活资源、多彩的多媒体资源等都是教师在教学过程中可以利用的,从而提高学生的生物学素养等。
本节内容的开始,以“理由探讨”抛出一个曾经在科学界争议了很长时间的理由:“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质?”提出这个理由不是需要学生直接回答,因为标题已经给出答案,回答已经没有任何作用。可以先展示“理由探讨”中染色体的图解,了解染色体确实主要由DNA和蛋白质组成,然后推出教材中所讲述的对遗传物质的早期推测,这样既可以知道争议“DNA和蛋白质究竟谁是遗传物质”的原委,又可以简洁明确地引入本节主要内容的讨论。

一、肺炎双球菌的转化实验

1928年,英国科学家格里菲思以小鼠为实验材挖掘课程资源 感悟科学发展史由优秀论文网站www.udooo.com提供,助您写好论文.料,研究肺炎双球菌如何使小鼠死亡。
先以表格的形式展示肺炎双球菌的两种类型:R型细菌和S细菌,展示它们在菌体、菌落、毒性等方面的不同之处,让学生了解实验材料,然后让学生分析教材中的图3-2,通过对照比较四组实验的不同。在比较分析的过程中,让学生复习了生物实验中的对照原则、自变量、因变量、无关变量等,做到知识的融会贯通,引导学生得出“加热杀死的S细菌中存在一种‘转化因子’,能让R型菌转化为S型菌”。
“转化因子”究竟是什么呢?什么物质还能在高温下继续保持活性呢?带着这些疑问引导学生谈到另一个科学家——艾弗里。
1944年,美国科学家艾弗里同样以肺炎双球菌为材料,但借用了物质的提纯与鉴定的实验策略,将S型细菌中的物质进行提纯、分离与鉴定。将分离后的蛋白质、多糖、DNA等物质分别放到培养R型菌的培养基中,观察变化。让学生分析教材中的图3-3,体会艾弗里和他的同事做这个实验的过程,以及他们的设计思路。
只有放入S型菌的DNA的培养基中才会有少量S型菌菌落出现,说明“DNA是转化因子”。可提纯时能达到百分百的纯度吗?有资料显示,艾弗里实验中提取出的DNA,纯度最高时也还有
0.02%蛋白质,这不能避开也会有一定的影响,所以,仍有人对实验结论表示怀疑,又在激励着人们继续深思、继续研究。

二、噬菌体侵染细菌的实验

1952年,美国科学家赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料,利用放射性同位素标记的新技术,完成了具有说服力的实验。
赫尔希等人和艾弗里一样都选择了结构十分简单的生物——细菌或病毒作为实验材料。他们的优点是:(1)个体很小,结构简单,容易看出因遗传物质转变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物,病毒无细胞结构,T2噬菌体的化学组成中60%是蛋白质,40%是DNA。(结合教材中的插图和“相关信息”板块)(2)繁殖快。细菌20~30min就可繁殖一代,病毒短时间内可大量繁殖。
虽然教材中的图3-6展示了T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验图解,但具体的过程学生不容易理解,可借助多媒体展示“噬菌体侵染细菌”的动画过程,能够让学生随着动画过程感同身受地体会,理解更加透彻。然后再结合插图、板书,真正地理解如何给大肠杆菌标记、如何给T2噬菌体标记,以及短时间保温、搅拌、离心的目的,再通过自制表格分析亲代噬菌体、寄主细菌、子代噬菌体等放射性标记的有无,得出实验结论:DNA是遗传物质。
从1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验,到1944年艾弗里的实验,到1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,前后历经24年,人们才确信DNA是遗传物质。这些实验虽然对象不同、策略不同、所处的时代背景不同,但实验的设计思路有共同之处,即想方设法将DNA与蛋白质分开,单独地直接地观察DNA或蛋白质的作用。
可为什么教材标题是“DNA是主要的遗传物质”?“主要”是什么意思?带着这个疑问,学生也在回答另一个理由“DNA是唯一的遗传物质吗?”于是有人想到了RNA。DNA是绝大多数生物的遗传物质,所以,DNA是主要的遗传物质。
“如何证明RNA是遗传物质呢?”这为学生的课后深思留了个铺垫,同时也是检查学生能否活学活用的很好的参考依据。
在高中生物教材中,类似的科学发展史还有很多,如,生物膜结构的探究历程、光合作用的探究历程、DNA双螺旋结构的构建
历程等。如何利用插图、多媒体等手段将这些科学发展史生动地展现在学生面前,充分发挥他们的教育教学效果,是值得我们深入探讨的话题。
(作者单位 江苏省苏州市吴县中学)
·编辑 王团兰

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