走進(jìn)新型冠狀病毒

1、走進(jìn)新型冠狀病毒段紫星摘要以“基因的本質(zhì)和表達(dá)”為例，以新型冠狀病毒為情境, 對單元知識的邏輯線索進(jìn)行了整理，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)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(xué)科核心素 養(yǎng)。關(guān)鍵詞單元設(shè)計生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)基因遺傳物質(zhì)中圖分類號G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）提出以學(xué)科核心 素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念等基本理念，引領(lǐng)生物學(xué)教師 進(jìn)行指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元整體教學(xué)設(shè)計，幫助學(xué)生建構(gòu) 系統(tǒng)化的知識體系，并提升解決復(fù)雜情境中問題的能力。1單元教學(xué)內(nèi)容分析“基因的本質(zhì)和表達(dá)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(xué)設(shè)

2、計應(yīng)呈現(xiàn) 知識內(nèi)容的邏輯性，體現(xiàn)了人類不斷追求科學(xué)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(dá)。2單元教學(xué)思路教師創(chuàng)設(shè)以新型冠狀病毒的生活及疫苗研制為主線的問題 情境，學(xué)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(xì)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(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)活動解決具體 問題。單元教學(xué)設(shè)計思路框架見表1。3單元教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗及噬菌體侵染細(xì)菌實驗，設(shè) 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(shè)計思路，并嘗試設(shè) 計實驗解決具體情境中的問題。討論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建歷程，分析DNA半保 留復(fù)制的實驗證據(jù)，闡明運用假說一演繹法進(jìn)行科學(xué)探究的 基本思路，認(rèn)同科學(xué)結(jié)論的獲得離不開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛_鑿的 證據(jù)，以及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展的作用。制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，模擬對DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)特點、DNA半保留復(fù)制機制及其生物學(xué)意義、基因的表 達(dá)過程，初步形成遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念，認(rèn) 同生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體，認(rèn)識DNA的多樣性和 特異性。基于有關(guān)事實與證據(jù)，闡明基因與遺傳信息的關(guān)系。 基于

4、新型冠狀病毒侵染特定的活細(xì)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(guān)系，嘗試在新情境下運用這些概念解釋問題，并 關(guān)注新型冠狀疫苗研發(fā)的社會議題。4單元教學(xué)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(xué)生閱讀格里菲思的肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗。教師 引導(dǎo)學(xué)生分析第四組中S型菌的來源，比較不同組別，得出 實驗結(jié)論。教師提出問題：這種轉(zhuǎn)化因子是什么？接著，學(xué) 生閱讀艾弗里的實驗，教師引導(dǎo)學(xué)生描述實驗現(xiàn)象，得出實 驗結(jié)論，總結(jié)實驗設(shè)計中自變量控制的科學(xué)方法以及實驗設(shè) 計的思路?；顒?：教師介紹噬菌體的結(jié)構(gòu)模式圖，播放噬菌體侵染細(xì) 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(jìn)行標(biāo)記？怎樣將35S標(biāo)記到噬 菌體的蛋白質(zhì)上？教師將學(xué)生分成兩組，指導(dǎo)學(xué)生分別畫出 同位素35S和32P標(biāo)記噬菌體的過程示意圖，并基于噬菌體 侵染細(xì)菌的過程，分別演繹35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染未 標(biāo)記的細(xì)菌后其蛋白冥外殼和DNA的去向，從而促進(jìn)學(xué)生深 入理解噬菌體侵染大腸桿菌的實驗過程、結(jié)果及誤差，領(lǐng)悟 3個實驗中最關(guān)鍵的設(shè)計思路以及選材上的巧妙之處?；顒樱?：學(xué)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(xué)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(shè)來預(yù)測實驗結(jié)果，以此培養(yǎng) 學(xué)生實驗設(shè)

6、計的思路和方法，提升控制變量、設(shè)計對照實驗 的科學(xué)探究能力。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納不同生物的遺傳 物質(zhì)，建構(gòu)“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(xué)生閱讀“DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建”內(nèi)容，總結(jié)DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點。利用教師所提供的4種脫氧核昔酸 紙片，學(xué)生分組制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)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(yīng)的結(jié)構(gòu)特點，培養(yǎng)了從結(jié)構(gòu)與功能觀認(rèn)識生命活動的一般 規(guī)律?；顒?：教師引導(dǎo)學(xué)生分析“基因與DNA的關(guān)系”相關(guān)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(dǎo)學(xué)生畫出基因與DNA的關(guān)系模式圖，歸納 基因與DNA的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生基于事實，通過歸納、建模等 科學(xué)方法建構(gòu)“基因是什么”這一重要概念。活動3：教師提出問題：假設(shè)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(xué)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(guān)系?；顒?：教師引導(dǎo)學(xué)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(zhuǎn)錄和翻譯做好鋪墊。4.3主題3：新型冠狀病毒如何在活細(xì)胞內(nèi)

8、增殖活動1:教師展示DNA進(jìn)行半保留復(fù)制和全保留復(fù)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(fù)制方 式？怎樣分辨子鏈和母鏈呢？用什么元素進(jìn)行標(biāo)記？學(xué) 生閱讀教材第54頁的“思考討論，教師指導(dǎo)學(xué)生演繹大 腸桿菌以DNA半保留復(fù)制和全保留復(fù)制這兩種方式進(jìn)行復(fù)制 的不同結(jié)果，從而得出DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。 活動2：教師提供相關(guān)材料,指導(dǎo)學(xué)生模擬DNA的復(fù)制過程， 歸納DNA復(fù)制的概念、場所、時期、條件、特點，探討DNA 分子準(zhǔn)確復(fù)制的原因及意義。學(xué)生分組模擬以不同的DNA片 段為模板轉(zhuǎn)錄RNA的過程以及蛋白質(zhì)合成過程，歸納轉(zhuǎn)錄和 翻譯的概念、場所、時期、條件、特點，感性認(rèn)

9、識基因的選 擇性表達(dá)，運用建立模型的方法深入理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和 翻譯，為分析新型冠狀病毒的增殖過程打基礎(chǔ)?；顒?：教師提供新型冠狀病毒在宿主細(xì)胞中增殖過程示意 圖，引導(dǎo)學(xué)生分析新型冠狀病毒的RNA復(fù)制酶、RNA和結(jié)構(gòu) 蛋白的合成，如合成的場所、所需的模板、宿主細(xì)胞提供的 原料、能量等，幫助學(xué)生深入理解基因的表達(dá)。學(xué)生利用概 念圖總結(jié)DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，以及新型冠狀病毒的RNA 復(fù)制和翻譯，建構(gòu)中心法則。教師注意引導(dǎo)學(xué)生基于事實， 運用歸納和概括的方法建構(gòu)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(dǎo)學(xué)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(xì)胞中D

10、NA和mRNA的檢測結(jié)果， 培養(yǎng)學(xué)生基于事實和證據(jù)進(jìn)行分析能力。學(xué)生歸納出“基因 通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和酶的合成來控制生物體的性狀” 的結(jié)論，理解細(xì)胞分化的本質(zhì)?；顒?：教師提供新型冠狀病毒侵染宿主細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)增 殖的相關(guān)資料，引導(dǎo)學(xué)生分析新型冠狀病毒與宿主細(xì)胞之間 的信息交流過程，分析新型冠狀病毒只感染特定細(xì)胞的根本 原因，深入理解細(xì)胞分化的本質(zhì)以及基因與性狀之間的關(guān)系, 為進(jìn)一步學(xué)習(xí)特異性識別等免疫調(diào)節(jié)的相關(guān)內(nèi)容打基礎(chǔ)?；顒?：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(shù)路線，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生基于基因的表達(dá)等概念，探討具體 的社會議題，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)基因工程的相關(guān)知識打基礎(chǔ)，并 提升學(xué)生的社會責(zé)任素養(yǎng)。5單元教學(xué)反思教師以建構(gòu)重要概念和培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科