1、1探究式科学教育教学指导 读书心得 3泉州五中 薛玲2.2 教学片段一肺炎双球菌的转化实验（一）格里菲斯的体内转化实验【讲述】1928 年，英国科学家格里菲斯发现了肺炎双球菌的转化现象，这为人类认识遗传物质的本质奠定了基础。那么，他当年是如何进行实验的？（该实验是在特定条件下进行的，我们不能亲自操作完成。 ）【过程探究 1】格里菲思的实验：【讲述】1实验材料：两种肺炎双球菌、小鼠。 介绍此菌可感染人和老鼠，顺便解释“败血症” ，接下来多媒体课件 R 菌和S 菌的不同之处，强调荚膜的存在才使得 S 菌表现出毒性。2实验原理：S 型细菌使小鼠患败血症死亡。3实验过程【多媒体展示】肺炎双球菌的四组转
2、化实验。教师指出加热的温度一般不超过90 度，杀死是指 S 菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。【学生活动】思考与讨论：1.第 4 组小鼠为什么会死亡呢？2.第 4 组小鼠体内活的 S 型细菌如何出现？ 3.什么使活 R 型细菌转变成活的 S 型细菌？4.为什么要设置 4 组实验，有哪一组能省略吗？5.本实验中蕴含着的实验原则：对照原则和单一变量原则。学生回答：略。【引导学生分析】四组实验得出相应的结论：在加热杀死的 S 菌中必然存在某种“转化因子”使 R 菌转化为有毒的 S 菌。此时，教师应及时补充相关知识，告诉学生蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在 80100 的温度范围
3、内，蛋白质将会失活，DNA 双链将解开；当温度降至 55 左右时，DNA 双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。加深学生对实验的理解。【知识建构 1】S 型细菌内含转化因子。【引导学生总结】格里菲斯通过实验发现这种转化是可以遗传的，但是还不能说明该物质就是 DNA，因为细菌体内不仅含有 DNA，还有糖类、蛋白质等其他物质，但是在那个年代这个发现也是一个重大突破，给其他科学家的研究提供了科学的思路和方法。 如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验？2【学生活动】设计实验：探究转化因子。小组讨论、发言，其他同学补充，教师对学生的设计做鼓励性评价。引
4、入美国科学家艾弗里和他同事们的工作。（二）艾弗里的体外转化实验（1944 年）【过程探究 2】艾弗里的体外转化的实验：【学生活动】阅读课本 4344 页，艾弗里的体外转化实验，思考、讨论下列问题：1.实验目的是什么？实验假设是什么？2.实验材料是什么？3.艾弗里的设计思路是什么？4.实验过程是怎样的？实验结果是什么？ 5.实验的自变量、无关变量、因变量是什么？ 7.体现了实验设计中的 原则、 原则。8.实验结论是什么？学生回答：略。【知识建构 2】DNA 是转化因子。【讲述】艾弗里实验的缺陷：提取的 DNA，纯度最高时也还有 0.02%的蛋白质。很多学者提出怀疑，不愿意接受 DNA 是转化因子
5、的结论。你认为这些学者的怀疑有道理吗？为什么？由于此实验的不完美引入下一个实验。1952 年，赫尔希和蔡斯以 T2噬菌体为实验材料，利用新技术，完成了另一个更具说服力的实验。二噬菌体侵染细菌的实验【过程探究 3】赫尔希和蔡斯的实验： 提供背景资料。视频介绍噬菌体以及噬菌体侵染细菌的过程，让学生明确在噬菌体侵染细菌的过程中，DNA 进入了细菌细胞内，而蛋白质的外壳留在了细胞外。【学生活动】思考、讨论下列问题：1你觉得用这个实验来证明 DNA 是遗传物质有什么巧妙之处？2这个实验与肺炎双球菌转化实验在思路上有什么共同之处？3相比较肺炎双球菌转化实验，哪个实验更有说服力呢？由此可见，科学实验中实验材
6、料的选择是非常重要的，是实验成功的一个前提。但在噬菌体侵染细菌的实验中，细菌和病毒那么小，用肉眼是无法观察到的。4.科学家怎么知道 DNA 进入到了细菌细胞内，而蛋白质没有进入的呢？这个实验的方法是什么？5能在含同位素的培养基上直接培养噬菌体吗？应该怎么做？【讲解】科学家就是先用含有同位素 32P 和 35S 的培养基分别培养细菌，使细菌先带有同位素，然后用噬菌体侵染含有同位素标记的细菌，使得噬菌体带有了3同位素的标记。有了带有同位素标记的噬菌体，让它们去侵染不含有同位素标记的细菌。6.根据噬菌体侵染细菌的过程，你能推测实验的结果会是如何的？【多媒体演示】科学家赫尔希和蔡斯于 1952 年完成
7、了这个实验，我们看一下这个实验。 （投影教材图 3-6 噬菌体侵染大肠杆菌的实验图） 。7.35S 标记的组，主要在上清液中检测到放射性； 32P 标记的组，却主要在沉淀中检测到放射性，说明了什么？8.细菌裂解后，在释放的 T2噬菌体中，可以检测到 32P 标记的 DNA，但却不能检测到 35S 标记的蛋白质。说明了什么? 学生回答：略。【教师引导学生归纳】实验结论:（1）遗传物质是 DNA,而不是蛋白质。 （2）DNA 能自我复制，使前后代保持一定的连续性。（3）DNA 能控制蛋白质的合成。【知识建构 3】DNA 是遗传物质。最后我们回顾一下，在噬菌体侵染细菌的实验中，涉及到了哪些技术手段，
8、在肺炎双球菌转化实验中涉及到了哪些技术手段，这对于我们认识科学与技术间的关系有什么启示？学生：（讨论，略）【小结】历经 24 年，人们才确信 DNA 是遗传物质，我们体验了科学探究的艰辛历程。人们对遗传物质的认识是不断的深化地发展的；领悟到在遗传物质的发现历程中，每一次重大的突破都与简洁、合理、巧妙的研究思路有关。需要说明的是，生物科学史中培养学生科学探究能力的案例很多，限于篇幅，本文仅主要着眼于对科学探究的基本程序和科学方法的掌握提供了两个案例，科学探究的其他方面的教育价值同样都是我们需要值得重视的。教学中在利用生物科学史时，一方面需要我们充分挖掘科学史的教育功能，充分落实其教育价值，另一方面需要我们依据教育目标，精心筛选与处理科学史料，突出史料所能体现的重点教育价值。此外，对于高中整个阶段以及各模块教学中选择哪些科学史料，分别突出哪些教育功能，要有一个整体的安排。只有这样，通过生物科学史的教学才能帮助学生理解科学本质，从而培养学生的科学探究能力，养成尊重科学、尊重科学家的良好品质。
