走進新型冠狀病毒

1、走進新型冠狀病毒段紫星摘要以“基因的本質(zhì)和表達”為例，以新型冠狀病毒為情境, 對單元知識的邏輯線索進行了整理，引導學生建構新型冠狀 病毒如何將遺傳信息傳給子代等重要概念，培養(yǎng)學科核心素 養(yǎng)。關鍵詞單元設計生物學學科核心素養(yǎng)基因遺傳物質(zhì)中圖分類號G633. 91文獻標志碼B普通高中生物學課程標準（2022年版）提出以學科核心 素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念等基本理念，引領生物學教師 進行指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元整體教學設計，幫助學生建構 系統(tǒng)化的知識體系，并提升解決復雜情境中問題的能力。1單元教學內(nèi)容分析“基因的本質(zhì)和表達單元的重要概念為：親代傳遞給子代 的遺傳信息主要編碼在DNA分子上。本單元教學設

2、計應呈現(xiàn) 知識內(nèi)容的邏輯性，體現(xiàn)了人類不斷追求科學真理的過程： 遺傳物質(zhì)是什么一DNA為什么能夠作為遺傳物質(zhì)一遺傳信息 如何傳遞一遺傳信息如何表達。2單元教學思路教師創(chuàng)設以新型冠狀病毒的生活及疫苗研制為主線的問題 情境，學生圍繞次級問題展開討論：新型冠狀病毒的遺傳物 質(zhì)是什么？ RNA為什么能作為新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)？新 型冠狀病毒如何在活細胞內(nèi)增殖？如何制備新型冠狀病毒 的疫苗？教師在此過程中引導學生通過學習活動解決具體 問題。單元教學設計思路框架見表1。3單元教學目標學習肺炎鏈球菌轉化實驗及噬菌體侵染細菌實驗，設 計實驗驗證新型冠狀病毒是RNA病毒，概述DNA是主要的遺 傳物質(zhì)，闡明自變

3、量的控制方法及實驗設計思路，并嘗試設 計實驗解決具體情境中的問題。討論DNA雙螺旋結構模型的構建歷程，分析DNA半保 留復制的實驗證據(jù)，闡明運用假說一演繹法進行科學探究的 基本思路，認同科學結論的獲得離不開嚴謹?shù)耐评砗痛_鑿的 證據(jù)，以及科學技術進步對科學發(fā)展的作用。制作DNA雙螺旋結構模型，模擬對DNA的復制、轉錄 和翻譯等過程的模擬，概述DNA適于儲存豐富的遺傳信息的 結構特點、DNA半保留復制機制及其生物學意義、基因的表 達過程，初步形成遺傳物質(zhì)的結構與功能相適應的觀念，認 同生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體，認識DNA的多樣性和 特異性。基于有關事實與證據(jù)，闡明基因與遺傳信息的關系。 基于

4、新型冠狀病毒侵染特定的活細胞的事實與證據(jù)，以及對 研制新型冠狀病毒疫苗的探討，闡明遺傳信息的流向、基因 與性狀的關系，嘗試在新情境下運用這些概念解釋問題，并 關注新型冠狀疫苗研發(fā)的社會議題。4單元教學的主要過程4.1主題1：新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是什么活動1:學生閱讀格里菲思的肺炎鏈球菌的轉化實驗。教師 引導學生分析第四組中S型菌的來源，比較不同組別，得出 實驗結論。教師提出問題：這種轉化因子是什么？接著，學 生閱讀艾弗里的實驗，教師引導學生描述實驗現(xiàn)象，得出實 驗結論，總結實驗設計中自變量控制的科學方法以及實驗設 計的思路?；顒?：教師介紹噬菌體的結構模式圖，播放噬菌體侵染細 菌過程的動畫。

5、教師提出問題：如何將噬菌體的DNA和蛋白 質(zhì)區(qū)分開？選用哪種同位素進行標記？怎樣將35S標記到噬 菌體的蛋白質(zhì)上？教師將學生分成兩組，指導學生分別畫出 同位素35S和32P標記噬菌體的過程示意圖，并基于噬菌體 侵染細菌的過程，分別演繹35S和32P標記的噬菌體侵染未 標記的細菌后其蛋白冥外殼和DNA的去向，從而促進學生深 入理解噬菌體侵染大腸桿菌的實驗過程、結果及誤差，領悟 3個實驗中最關鍵的設計思路以及選材上的巧妙之處?；顒樱?：學生分組完善驗證新型冠狀病毒是RNA病毒的實 驗。教師要求學生利用減法原理控制自變量，并依據(jù)“新型 冠狀病毒是RNA病毒這一假設來預測實驗結果，以此培養(yǎng) 學生實驗設

6、計的思路和方法，提升控制變量、設計對照實驗 的科學探究能力。最后，教師引導學生歸納不同生物的遺傳 物質(zhì)，建構“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一重要概念。4.2主題2： RNA為什么能作為新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)活動1:學生閱讀“DNA結構模型的構建”內(nèi)容，總結DNA 雙螺旋結構的主要特點。利用教師所提供的4種脫氧核昔酸 紙片，學生分組制作DNA雙螺旋結構模型，比較不同小組的 DNA模型之間的異同點，分析得出DNA與儲存遺傳信息相適 應的結構特點，培養(yǎng)了從結構與功能觀認識生命活動的一般 規(guī)律。活動2：教師引導學生分析“基因與DNA的關系”相關資料， 歸納基因的概念。接著，教師展示果蠅各種基因在染色體上

7、 的相對位置，指導學生畫出基因與DNA的關系模式圖，歸納 基因與DNA的關系，培養(yǎng)學生基于事實，通過歸納、建模等 科學方法建構“基因是什么”這一重要概念?；顒?：教師提出問題：假設密碼是3位數(shù)，有多少種密碼？ 假如決定臉型的一個基因只有17個堿基對組成，那么這種 排列有多少種可能？兩個人出現(xiàn)相同臉型的可能性有多大？ 學生通過計算，闡釋DNA分子的多樣性和特異性，遺傳信息 與DNA的堿基排列順序的關系?；顒?：教師引導學生比較RNA和DNA的分子組成，解釋RNA 如何攜帶新型冠狀病毒的遺傳信息，為RNA適合做DNA的信 使以及遺傳信息的轉錄和翻譯做好鋪墊。4.3主題3：新型冠狀病毒如何在活細胞內(nèi)

8、增殖活動1:教師展示DNA進行半保留復制和全保留復制的示意 圖，提出問題：以什么為依據(jù)來區(qū)分這兩種DNA的復制方 式？怎樣分辨子鏈和母鏈呢？用什么元素進行標記？學 生閱讀教材第54頁的“思考討論，教師指導學生演繹大 腸桿菌以DNA半保留復制和全保留復制這兩種方式進行復制 的不同結果，從而得出DNA的復制是以半保留的方式進行的。 活動2：教師提供相關材料,指導學生模擬DNA的復制過程， 歸納DNA復制的概念、場所、時期、條件、特點，探討DNA 分子準確復制的原因及意義。學生分組模擬以不同的DNA片 段為模板轉錄RNA的過程以及蛋白質(zhì)合成過程，歸納轉錄和 翻譯的概念、場所、時期、條件、特點，感性認

9、識基因的選 擇性表達，運用建立模型的方法深入理解遺傳信息的轉錄和 翻譯，為分析新型冠狀病毒的增殖過程打基礎。活動3：教師提供新型冠狀病毒在宿主細胞中增殖過程示意 圖，引導學生分析新型冠狀病毒的RNA復制酶、RNA和結構 蛋白的合成，如合成的場所、所需的模板、宿主細胞提供的 原料、能量等，幫助學生深入理解基因的表達。學生利用概 念圖總結DNA的復制、轉錄和翻譯，以及新型冠狀病毒的RNA 復制和翻譯，建構中心法則。教師注意引導學生基于事實， 運用歸納和概括的方法建構模型。4.4主題4：如何制備新型冠狀病毒的疫苗 活動1:教師引導學生分析皺粒豌豆、白化病和囊性纖維病 的形成機制，分析不同類型細胞中D

10、NA和mRNA的檢測結果， 培養(yǎng)學生基于事實和證據(jù)進行分析能力。學生歸納出“基因 通過控制蛋白質(zhì)的結構和酶的合成來控制生物體的性狀” 的結論，理解細胞分化的本質(zhì)。活動2：教師提供新型冠狀病毒侵染宿主細胞并在細胞內(nèi)增 殖的相關資料，引導學生分析新型冠狀病毒與宿主細胞之間 的信息交流過程，分析新型冠狀病毒只感染特定細胞的根本 原因，深入理解細胞分化的本質(zhì)以及基因與性狀之間的關系, 為進一步學習特異性識別等免疫調(diào)節(jié)的相關內(nèi)容打基礎。活動3：教師介紹利用腺病毒和和新型冠狀病毒S蛋白基因 獲得重組新型冠狀疫苗的研制技術路線，引導學生分析該路 線中涉及的遺傳信息傳遞過程以及重組病毒適合作為疫苗 的原因等問題，培養(yǎng)學生基于基因的表達等概念，探討具體 的社會議題，為進一步學習基因工程的相關知識打基礎，并 提升學生的社會責任素養(yǎng)。5單元教學反思教師以建構重要概念和培養(yǎng)學生的生物學學科