噬菌体侵染细菌实验的两种教学策略的比较

邵江樵

文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0079 - 02

噬菌体侵染细菌的实验是证明DNA是遗传物质最经典的实验，也是“核酸是遗传物质的证据”一节的教学重点和难点。浙江省对本节的教学指导意见中的要求是：通过“活动：资料分析——噬菌体侵染细菌的实验”，概述噬菌体侵染细菌的过程，体会实验方法与技术的多样性。为落实这一教学目标，笔者就两种不同的教学策略进行分析。

1 以落实知识为目的教学策略

教学环节1：介绍实验材料——噬菌体与大肠杆菌的结构特点。

教师提供资料：噬菌体是一类专门寄生细菌体内的病毒；没有细胞结构，只有蛋白质外壳与包在里面的DNA；只能寄生生活，在细菌细胞中利用细菌的核糖体、各种氨基酸、核苷酸和能量产生系统来实现其自身的增殖；一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。大肠杆菌属于原核生物，细胞无核膜包被的细胞核，只有一个大型的环状DNA组成的拟核。

教学环节2：结合动画讲述噬菌体侵染大肠杆菌的实验。

在1951～1952年，赫尔希和助手蔡斯用放射性同位素标记技术进行了噬菌体（T2噬菌体）侵染大肠杆菌的实验。教师播放噬菌体侵染大肠杆菌的实验动画，阐述用放射性元素示踪法的研究过程，说明搅拌和离心的目的。学生预期上清液和沉淀物的对象及其放射性强度，得出“进入细菌的是噬菌体的DNA，噬菌体的蛋白质在细菌的外面”的结论。

教学环节3：讨论分析实际实验时上清液和沉淀物都能检测到放射性的原因。

学生结合侵染的具体过程，讨论分析32P标记噬菌体时上清液中检测到少量放射性，35S标记噬菌体时沉淀物有少量放射性的原因。

教学环节4：从DNA进入细菌的实验现象，得出DNA是遗传物质的结论。

学生从噬菌体的DNA进入细菌而蛋白质的外壳留在外面的实验现象，推断噬菌体的各种性状是通过自身DNA传递给后代的，得出“DNA是遗传物质的结论”，并讨论是否同时能得出“蛋白质不是遗传物质的结论”。

上述教学策略体现了教师对“噬菌体侵染细菌的实验”过程的重视，课堂的主体还是教师。教师注重对教材上的知识与结论教学，强调的是知识点的传授与落实。

2 以学定教的策略

教学环节1：从生活出发，复习病毒的结构。

教师从学生经常遇到的上呼吸道感染简称上感或感冒说起，此病多是由流感病毒感染组织细胞所致，被感染的细胞正常功能受到影响、甚至被破坏，于是出现各种感冒症状。

教师引导学生回顾病毒的结构特点，强调病毒没有细胞结构，只有蛋白质的外壳和内部的核酸（DNA或RNA），只能寄生生活。

设计意图：从学生的生活感受出发，教师联系必修1中所学的生物体结构知识，明确病毒结构简单，无细胞结构，只有蛋白质与核酸两种分子，为分析噬菌体侵染细菌实验埋下伏笔。

教学环节2：从一般病毒侵染宿主细胞，预期噬菌体侵染细菌。

教师介绍学生经常听到的一种病毒——人类免疫缺陷病毒（HIV），即引起艾滋病的病原体，接着播放HIV侵染宿主细胞的视频，使学生感受HIV侵染宿主细胞的过程是蛋白质外壳和核酸分子一起进入宿主细胞的特点。

设计意图：为分析噬菌体侵染细菌实验时提出假说作铺垫。

教师提供资料：除了流感病毒、HIV这样感染人体的病毒外，自然界中还有一类专门感染细菌的病毒——噬菌体，结构上也是没有细胞结构，只有蛋白质的外壳和里面的DNA。并介绍T2噬菌体侵染细菌的经典实验：T2噬菌体在37 ℃下侵染大肠杆菌大约只需40 min，就可以产生100～300个子代噬菌体；并随着溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加，促使细胞裂解，释放出子代噬菌体。

教师引导学生回答下列问题：

① 将添有噬菌体的细菌及LB液体培养基经过离心处理，会得到上清液和沉淀物，试分析噬菌体与细菌会出现在哪里？为什么？

② 若用同位素分别标记噬菌体的蛋白质、DNA，应该各自选择什么元素进行标记？为什么？

③ 若用32P标记噬菌体DNA，35S标记噬菌体蛋白质外壳。用标记的噬菌体浸染大肠杆菌，经适宜时间的培养、搅拌、离心、检测，分组讨论表1中所得上清液和沉淀物的放射性。

设计意图：运用假说-演绎法这一科学思维方法，预测噬菌体侵染细菌实验的结果。

教学环节3：对照实际实验结果，总结噬菌体作为遗传实验材料的优点。

教师提供资料：赫尔希和蔡斯在1952年，用放射性同位素35S标记的T2噬菌体，去感染无同位素标记的大肠杆菌10 min。然后，用搅拌器搅拌将噬菌体与细菌分开，检测结果：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标记的T2噬菌体，去感染无同位素标记的大肠杆菌10 min。然后，用搅拌器搅拌，将噬菌体与细菌分开。检测结果为上清液的放射性很低，沉淀物的放射性很高。

教师提问：根据赫尔希和蔡斯的实验结果，你能得出什么实验结论？

教师小结：实验材料是实验成功的关键之一，如豌豆的优点是孟德尔获得成功的原因之一。噬菌体不同其他病毒的最大优点是：在侵染大肠杆菌过程中，DNA与蛋白质会自然分开，DNA注入细菌、蛋白质的外壳留在细菌外面，这样能单独、直接地观察到DNA的作用。

教学环节4：从亲子代噬菌体遗传性状的一致，得出噬菌体的性状是通过本身的DNA遗传的。

教师：实验证明，被噬菌体感染的大肠杆菌裂解之后，释放的子代噬菌体在大小、形态和对大肠杆菌的感染能力等遗传特性上都保持着原来亲代噬菌体的特点。这个实验能说明什么？

教学环节5：解读教材侵染过程示意图，分析实验结果。

结合教材噬菌体侵染大肠杆菌的示意图，师生共同解读侵染过程：吸附——注入——复制合成——组装——解体释放，分析标记35S时，沉淀物中有少量放射性的原因、32P标记时上清液中有少量放射性的原因？

上述教学策略体现了教师从注重对教材上现成的知识结论的展现提升到了对知识点背后所承载的培养学生思维能力的思考，并开始关注知识的发现和再发现过程，在发掘知识内在的魅力上进行的思考，让学生体验学习的过程，并对教学的深度也从注重教的作用转向以学为中心。

目前，课程改革在路上，课程改革的核心环节是课程实施，而课程的执行力在于课堂，教师的根本耕耘在于课堂。因此，重构新课程背景下的课堂教学是课程改革的重头戏，不断优化教学策略是每一位教师实践课程标准的最好佐证。