學(xué)科教育論文-《遺傳的分子基礎(chǔ)》的教學(xué)思考與探討.doc

學(xué)科教育論文-遺傳的分子基礎(chǔ)的教學(xué)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(duì)遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá)。遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)是從細(xì)胞水平闡述遺傳的原理，本單元?jiǎng)t從分子水平揭示遺傳的本質(zhì)，這兩個(gè)單元共同構(gòu)成了遺傳學(xué)的理論基礎(chǔ)。1教學(xué)內(nèi)容與要求課標(biāo)規(guī)定的本單元的內(nèi)容包括:總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程；概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；說(shuō)明基因和遺傳信息的關(guān)系；概述DNA分子的復(fù)制；概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯?；顒?dòng)建議有兩項(xiàng)：搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程的資料，并進(jìn)行討論和交流；制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1）知識(shí)目標(biāo)“總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”屬于應(yīng)用性的內(nèi)容。這部分內(nèi)容的教學(xué)不是要求學(xué)生記住對(duì)遺傳物質(zhì)探索過(guò)程的史實(shí)，而是通過(guò)對(duì)科學(xué)過(guò)程的分析領(lǐng)悟科學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想、方法、過(guò)程與價(jià)值。具體選擇哪些科學(xué)史實(shí)？肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)以及噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)是兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該進(jìn)行具體的分析。煙草花葉病毒感染煙葉的實(shí)驗(yàn)主要用于說(shuō)明RNA也可以作為遺傳物質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想與方法上與DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)是類似的，因此可以從簡(jiǎn)些。具體目標(biāo)包括：分析肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，證明DNA是遺傳物質(zhì)；分析煙草花葉病毒侵染煙草的實(shí)驗(yàn)，證明RNA也是遺傳物質(zhì)；總結(jié)遺傳物質(zhì)的共同特征；評(píng)價(jià)人類探索遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想與方法?！案攀鯠NA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)”屬于理解水平。只有明確DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，才能理解DNA對(duì)遺傳信息的貯存、傳遞與表達(dá)等基本功能。要明確DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先應(yīng)掌握DNA的結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成，具體目標(biāo)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(jí)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(diǎn)；說(shuō)明DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、特異性和多樣性?！罢f(shuō)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(shuō)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(shuō)明基因的存在部位及方式，從基因與DNA的關(guān)系上說(shuō)明基因的化學(xué)本質(zhì)，從功能上揭示基因中蘊(yùn)涵著特定的遺傳信息。具體目標(biāo)包括：舉例說(shuō)明基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；說(shuō)明基因與遺傳信息的關(guān)系?！案攀鯠NA分子的復(fù)制”也屬于理解水平。DNA通過(guò)自我復(fù)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(xué)目標(biāo)為：概述DNA的復(fù)制場(chǎng)所、時(shí)間和過(guò)程，說(shuō)明DNA復(fù)制的條件、分子基礎(chǔ)和特點(diǎn)，揭示DNA復(fù)制的實(shí)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(gè)體發(fā)育階段，基因控制蛋白質(zhì)合成的轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程，從而使遺傳信息得以通過(guò)性狀而表達(dá)。具體目標(biāo)為：區(qū)別遺傳信息轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所、模板、過(guò)程、結(jié)果與條件；說(shuō)明翻譯過(guò)程是信使RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)應(yīng)關(guān)系上分析說(shuō)明遺傳密碼的構(gòu)成方式；解說(shuō)中心法則的論點(diǎn)和意義。舉例說(shuō)明基因?qū)ι镄誀畹目刂谱饔谩?）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)本單元蘊(yùn)含了豐富的情感態(tài)度價(jià)值觀的內(nèi)容。課標(biāo)在遺傳與進(jìn)化模塊中提出了要“體驗(yàn)科學(xué)家探索生物生殖、遺傳和進(jìn)化奧秘的過(guò)程”，在具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中列出了應(yīng)用層次的“總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”的要求，可見通過(guò)生物科學(xué)史組織教學(xué)應(yīng)該是本模塊的基本要求。從人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程中，可以領(lǐng)悟人們對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是不斷的深化與發(fā)展的；從肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)以及DNA半保留復(fù)制等實(shí)驗(yàn)中，可以體會(huì)從實(shí)驗(yàn)材料的選擇、研究思路的確定、技術(shù)手段的進(jìn)步對(duì)研究過(guò)程所起的作用；從DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模的構(gòu)建過(guò)程，可以看到不同學(xué)科的交叉與滲透以及合作在科學(xué)研究中的重要性。通過(guò)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(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯等過(guò)程，可以體驗(yàn)遺傳信息的傳遞與表達(dá)過(guò)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(biāo)課標(biāo)建議活動(dòng)“搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程的資料，并進(jìn)行討論和交流”，應(yīng)該盡量讓學(xué)生自己去搜集相關(guān)的資料，這對(duì)于學(xué)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(dòng)“制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”是要學(xué)生動(dòng)手制作模型，要通過(guò)這一活動(dòng)讓學(xué)生體會(huì)模型構(gòu)建在科學(xué)研究中的應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)空間想象能力及動(dòng)手操作的能力。除了這兩個(gè)活動(dòng)外，本單元可以安排的探究活動(dòng)是非常多的，這些活動(dòng)分別可以從不同的方面培養(yǎng)學(xué)生的能力。如運(yùn)用分析與推理的方法說(shuō)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(yùn)用數(shù)學(xué)的方法分析遺傳信息的多樣性、堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系等相關(guān)問(wèn)題；用假說(shuō)-邏輯推理的方法探究DNA的復(fù)制過(guò)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(guò)程等等。2對(duì)教學(xué)的幾點(diǎn)思考根據(jù)本單元的教學(xué)目標(biāo)及內(nèi)容特點(diǎn)，筆者以為以下幾個(gè)方面值得關(guān)注：1）充分發(fā)揮科學(xué)史的作用。生物學(xué)是一門自然科學(xué)，知識(shí)的結(jié)論都是通過(guò)觀察與實(shí)驗(yàn)得出或驗(yàn)證的。本單元有著許多經(jīng)典的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，煙草花葉病毒侵染煙葉的實(shí)驗(yàn)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，DNA的半保留復(fù)制的證明實(shí)驗(yàn)，遺傳密碼的破譯實(shí)驗(yàn)等等。通過(guò)這些經(jīng)典科學(xué)實(shí)驗(yàn)分析與體驗(yàn)，不僅要讓學(xué)生獲得科學(xué)知識(shí)，更應(yīng)通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新及勇于實(shí)驗(yàn)的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。如何運(yùn)用好這些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)素材呢？方法可以是多種多樣的，教學(xué)中要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)對(duì)象等因素的不同而確定。例如噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)可組織如下的教學(xué)：步驟一：提供背景資料。通過(guò)投影或視頻介紹噬菌體以及噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程，讓學(xué)生明確在噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程中，DNA進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)的外殼留在了細(xì)胞外。步驟二：引發(fā)思考與討論：?jiǎn)栴}1：根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？為什么？問(wèn)題2：細(xì)菌和病毒那么小，用肉眼是無(wú)法觀察到的，那么科學(xué)家怎么知道DNA進(jìn)入到了細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，而蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入的呢？問(wèn)題3：用同位素標(biāo)記什么元素？問(wèn)題4（如果學(xué)生無(wú)法回答問(wèn)題3）：科學(xué)用32P和35S分別標(biāo)記了噬菌體的DNA中的P和蛋白質(zhì)中的S，為什么選擇標(biāo)記這兩種元素呢？問(wèn)題5：用什么辦法才能使噬菌體標(biāo)記上同位素呢？問(wèn)題6：用含有同位素標(biāo)記的噬菌體去侵染不含同位素標(biāo)記的細(xì)菌，結(jié)果將會(huì)是如何？問(wèn)題7：在培養(yǎng)液中我們沒有辦法直接看到32P位于細(xì)菌內(nèi)，35S位于細(xì)菌之外的，有什么辦法能夠知道呢？步驟三：歸納總結(jié)。通過(guò)圖示或CAI回顧總結(jié)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并作如下歸納：標(biāo)記噬菌體含35S的培養(yǎng)基含35S的細(xì)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(xì)菌內(nèi)部DNA