學科教育論文-《遺傳的分子基礎(chǔ)》的教學思考與探討.doc

學科教育論文-遺傳的分子基礎(chǔ)的教學思考與探討遺傳的分子基礎(chǔ)揭示了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，以及遺傳物質(zhì)對遺傳信息的儲存、傳遞和表達。遺傳的細胞學基礎(chǔ)是從細胞水平闡述遺傳的原理，本單元則從分子水平揭示遺傳的本質(zhì)，這兩個單元共同構(gòu)成了遺傳學的理論基礎(chǔ)。1教學內(nèi)容與要求課標規(guī)定的本單元的內(nèi)容包括:總結(jié)人類對遺傳物質(zhì)的探索過程；概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點；說明基因和遺傳信息的關(guān)系；概述DNA分子的復制；概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。活動建議有兩項：搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過程的資料，并進行討論和交流；制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1）知識目標“總結(jié)人類對遺傳物質(zhì)的探索過程”屬于應(yīng)用性的內(nèi)容。這部分內(nèi)容的教學不是要求學生記住對遺傳物質(zhì)探索過程的史實，而是通過對科學過程的分析領(lǐng)悟科學實驗的思想、方法、過程與價值。具體選擇哪些科學史實？肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗以及噬菌體侵染細菌的實驗是兩個經(jīng)典實驗，應(yīng)該進行具體的分析。煙草花葉病毒感染煙葉的實驗主要用于說明RNA也可以作為遺傳物質(zhì)，在實驗設(shè)計的思想與方法上與DNA是遺傳物質(zhì)的實驗是類似的，因此可以從簡些。具體目標包括：分析肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗及噬菌體侵染細菌的實驗，證明DNA是遺傳物質(zhì)；分析煙草花葉病毒侵染煙草的實驗，證明RNA也是遺傳物質(zhì)；總結(jié)遺傳物質(zhì)的共同特征；評價人類探索遺傳物質(zhì)的實驗設(shè)計思想與方法。“概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點”屬于理解水平。只有明確DNA的結(jié)構(gòu)特點，才能理解DNA對遺傳信息的貯存、傳遞與表達等基本功能。要明確DNA的結(jié)構(gòu)特點，首先應(yīng)掌握DNA的結(jié)構(gòu)及化學組成，具體目標包括：概述DNA的元素組成、基本組成物質(zhì)、結(jié)構(gòu)單位、一級結(jié)構(gòu)，以及沃森-克里克提出的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基本論點；說明DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、特異性和多樣性。“說明基因和遺傳信息的關(guān)系”屬于理解水平。本單元的核心內(nèi)容是闡明基因概念，即從基因與性狀的關(guān)系上說明基因是控制性狀遺傳的基本單位，從基因與染色體的關(guān)系上說明基因的存在部位及方式，從基因與DNA的關(guān)系上說明基因的化學本質(zhì)，從功能上揭示基因中蘊涵著特定的遺傳信息。具體目標包括：舉例說明基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；說明基因與遺傳信息的關(guān)系。“概述DNA分子的復制”也屬于理解水平。DNA通過自我復制將遺傳信息從親代傳遞到子代，從而保持親子之間的連續(xù)性。具體教學目標為：概述DNA的復制場所、時間和過程，說明DNA復制的條件、分子基礎(chǔ)和特點，揭示DNA復制的實質(zhì)及意義?！案攀鲞z傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯”仍然是理解水平。在子代的個體發(fā)育階段，基因控制蛋白質(zhì)合成的轉(zhuǎn)錄與翻譯過程，從而使遺傳信息得以通過性狀而表達。具體目標為：區(qū)別遺傳信息轉(zhuǎn)錄的場所、模板、過程、結(jié)果與條件；說明翻譯過程是信使RNA、轉(zhuǎn)運RNA、核糖體三者之間協(xié)同作用的結(jié)果；DNA分子的堿基序列與蛋白質(zhì)分子的氨基酸序列之間的對應(yīng)關(guān)系上分析說明遺傳密碼的構(gòu)成方式；解說中心法則的論點和意義。舉例說明基因?qū)ι镄誀畹目刂谱饔谩?）情感態(tài)度與價值觀目標本單元蘊含了豐富的情感態(tài)度價值觀的內(nèi)容。課標在遺傳與進化模塊中提出了要“體驗科學家探索生物生殖、遺傳和進化奧秘的過程”，在具體內(nèi)容標準中列出了應(yīng)用層次的“總結(jié)人類對遺傳物質(zhì)的探索過程”的要求，可見通過生物科學史組織教學應(yīng)該是本模塊的基本要求。從人類對遺傳物質(zhì)的探索過程中，可以領(lǐng)悟人們對科學的認識是不斷的深化與發(fā)展的；從肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗、噬菌體侵染細菌的實驗以及DNA半保留復制等實驗中，可以體會從實驗材料的選擇、研究思路的確定、技術(shù)手段的進步對研究過程所起的作用；從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模的構(gòu)建過程，可以看到不同學科的交叉與滲透以及合作在科學研究中的重要性。通過完美的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，可以從分子水平領(lǐng)悟DNA分子之美，從復制、轉(zhuǎn)錄與翻譯等過程，可以體驗遺傳信息的傳遞與表達過程中的和諧之美；從遺傳密碼可以感悟生物界多樣性與共同性的統(tǒng)一。3）能力目標課標建議活動“搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過程的資料，并進行討論和交流”，應(yīng)該盡量讓學生自己去搜集相關(guān)的資料，這對于學生搜集、甄別、處理信息能力的培養(yǎng)是十分有幫助的。建議活動“制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”是要學生動手制作模型，要通過這一活動讓學生體會模型構(gòu)建在科學研究中的應(yīng)用，同時培養(yǎng)空間想象能力及動手操作的能力。除了這兩個活動外，本單元可以安排的探究活動是非常多的，這些活動分別可以從不同的方面培養(yǎng)學生的能力。如運用分析與推理的方法說明遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備的條件及DNA具備作為遺傳物質(zhì)的條件；嘗試運用數(shù)學的方法分析遺傳信息的多樣性、堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系等相關(guān)問題；用假說-邏輯推理的方法探究DNA的復制過程；用資料分析與推理的方法分析遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯過程等等。2對教學的幾點思考根據(jù)本單元的教學目標及內(nèi)容特點，筆者以為以下幾個方面值得關(guān)注：1）充分發(fā)揮科學史的作用。生物學是一門自然科學，知識的結(jié)論都是通過觀察與實驗得出或驗證的。本單元有著許多經(jīng)典的科學實驗，如肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，噬菌體侵染細菌的實驗，煙草花葉病毒侵染煙葉的實驗，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，DNA的半保留復制的證明實驗，遺傳密碼的破譯實驗等等。通過這些經(jīng)典科學實驗分析與體驗，不僅要讓學生獲得科學知識，更應(yīng)通過這些實驗發(fā)展學生的科學探究能力，培養(yǎng)學生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實驗的科學精神和科學態(tài)度。如何運用好這些經(jīng)典的實驗素材呢？方法可以是多種多樣的，教學中要依據(jù)教學目標、教學對象等因素的不同而確定。例如噬菌體侵染細菌的實驗可組織如下的教學：步驟一：提供背景資料。通過投影或視頻介紹噬菌體以及噬菌體侵染細菌的過程，讓學生明確在噬菌體侵染細菌的過程中，DNA進入了細菌細胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)的外殼留在了細胞外。步驟二：引發(fā)思考與討論：問題1：根據(jù)這個實驗?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？為什么？問題2：細菌和病毒那么小，用肉眼是無法觀察到的，那么科學家怎么知道DNA進入到了細菌細胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)沒有進入的呢？問題3：用同位素標記什么元素？問題4（如果學生無法回答問題3）：科學用32P和35S分別標記了噬菌體的DNA中的P和蛋白質(zhì)中的S，為什么選擇標記這兩種元素呢？問題5：用什么辦法才能使噬菌體標記上同位素呢？問題6：用含有同位素標記的噬菌體去侵染不含同位素標記的細菌，結(jié)果將會是如何？問題7：在培養(yǎng)液中我們沒有辦法直接看到32P位于細菌內(nèi)，35S位于細菌之外的，有什么辦法能夠知道呢？步驟三：歸納總結(jié)。通過圖示或CAI回顧總結(jié)噬菌體侵染細菌的實驗過程，并作如下歸納：標記噬菌體含35S的培養(yǎng)基含35S的細菌蛋白質(zhì)外殼含35S的T2噬菌體含32P的培養(yǎng)基含32P的細菌內(nèi)部DNA