“沒有細胞結(jié)構(gòu)的微小生物——病毒”教學(xué)案例

本課是義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書第二單元的最后一章，是學(xué)生在了解了生物圈中的單細胞生物和多細胞生物的基礎(chǔ)上，認識到生物圈中同時還存在沒有細胞結(jié)構(gòu)、寄生在活細胞中的微小生物——病毒，從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，逐步引導(dǎo)學(xué)生了解病毒的發(fā)現(xiàn)、大小、結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)方式、種類以及與人類的關(guān)系，體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)與社會進步的關(guān)系。本單元屬于細胞知識的延伸，與第一節(jié)“生物的特征”相呼應(yīng)，而且病毒在生物圈中分布廣泛，是生物多樣性的重要組成部分，與動植物和人類的關(guān)系十分密切，與以后幾個單元的學(xué)習(xí)密切相關(guān)。

1 教學(xué)過程

1.1 導(dǎo)入新課

教師播放幻燈片：過去的10年里發(fā)生了兩件與我們生活息息相關(guān)的大事——2003年的“非典”和2009年的“甲流”。請問，“非典”和“甲流”都是由什么引起的?由于學(xué)生曾經(jīng)經(jīng)歷過這兩件大事，都能回答：病毒。

教師繼續(xù)引入：我們在第一單元第一章第一節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)時知道“除病毒外，生物都是由細胞構(gòu)成的”，在本單元前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)中知曉“細胞是構(gòu)成除病毒外生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位”。那病毒的結(jié)構(gòu)是怎樣的?病毒怎樣生活?它與我們的關(guān)系如何?

1.2 病毒知識

沒有細胞結(jié)構(gòu)的微小生物——病毒。

1.2.1 知道病毒病

地球上的人類，其他動物和植物遭受病毒病的折磨已有許多世紀。教師播放多媒體課件上相關(guān)的病毒病的資料照片，并講解。

1.2.2 學(xué)習(xí)病毒發(fā)現(xiàn)史

這部分內(nèi)容以教師講解為主。

當(dāng)這些疾病出現(xiàn)時，人們不知道發(fā)生的原因，愚昧地認為是天譴。隨著時代的發(fā)展，科學(xué)的進步，科學(xué)家們有強烈的使命感和責(zé)任感要去解開其中的奧秘。

Adolf Mayer被煙草的一種病態(tài)吸引住了，其癥狀是感染葉子上出現(xiàn)深、淺相間的綠色區(qū)域，故麥爾在1886年稱為煙草花葉病。通過對葉子和土壤的分析麥爾指出不能把此病歸于無機物平衡失調(diào)。這可能是一個細菌病。

1892年從事煙草病工作的年青的俄國科學(xué)家伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)感受花葉病的葉汁，即使經(jīng)過Chamberland氏燭形濾器的過濾也仍具有傳染的性質(zhì)。這項觀察提示了存在一種比以前所知的任何一種都小的病原，他認為該病是由產(chǎn)生毒素的細菌引起的。

1898年，荷蘭科學(xué)家貝杰林克Beijerinck重復(fù)了伊萬諾夫的實驗，他從患花葉病的煙草葉中擠出汁液，并使之通過Chamberland氏濾器。表明濾液仍有侵染性。貝杰林克相信他的濾器阻擋住了細菌。將汁液置于瓊脂凝膠塊的表面時，發(fā)現(xiàn)侵染性物質(zhì)在凝膠中以適當(dāng)?shù)乃俣葦U散，而細菌仍滯留于瓊脂的表面。因此認為這種侵染性物質(zhì)要比通常的細菌小。貝杰林克用“病毒(Virus)”來命名這種史無前例的小病原體。不難看出真正發(fā)現(xiàn)病毒存在的是貝杰林克。

伊萬諾夫斯基和貝杰林克通過他們創(chuàng)造性工作發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒，從而開創(chuàng)了病毒學(xué)獨立發(fā)展的歷程。

自病毒發(fā)現(xiàn)直到上個世紀30年代初，病毒學(xué)研究主要集中在：分離和鑒定引起各種病毒性疾病的病毒；病毒對疾體所引起的特異性病理效應(yīng)；病毒的傳播方式和感染宿主范圍；各種理化因子對病毒感染的影響等方面。

1935年，美國生化學(xué)家斯坦利(stanley)磨了上噸重的感染花葉病的煙葉，得到了一小匙在顯微鏡下看來是針狀結(jié)晶的東西，把結(jié)晶物放在少量水中，水就出現(xiàn)乳光了，用手指沾一點這溶液，在健康煙葉上磨擦幾下，一星期以后這棵煙草也得了同樣類型的花葉病。可見提純的東西的確是有侵染性的煙草花葉病毒。今天在美國加州大學(xué)的原來斯坦利實驗室里，仍然保留著一個標(biāo)注著“Tob.Mos.”字樣的瓶子，其中就盛著當(dāng)年第一次提純的煙草花葉病毒(簡稱TMV)。Stanley的研究論文1953年發(fā)表在Science雜志上，他在論文中寫道：“煙草花葉病毒是一種具有自我催化能力的蛋白質(zhì)，它的增殖需要活體細胞的存在”。1936年Bawden和Pirie等在純化的TMV中發(fā)現(xiàn)了含磷和糖類的組分，它們以核糖核酸的形式存在。1939年，G.A.Kansche在電鏡下直接觀察到了TMV，指出TMV是一種直徑為1.5 nm，長為300 nm的長桿狀的顆粒。

教師引導(dǎo)提問：病毒的發(fā)現(xiàn)過程說明病毒具有什么特征?學(xué)生思考后回答：病毒很小，電子顯微鏡下才能看見。教師肯定學(xué)生的答案并補充：10億個病毒才一根頭發(fā)絲大小，病毒小用納米計量。

教師提問：回過頭來再看2003年“非典”和2009年“甲流”，從疫情暴發(fā)到疫情控制，只有短短的幾個月。你從中得到什么啟示?在老師的引導(dǎo)下學(xué)生思考并回答：這和科技的進步，社會的發(fā)展是分不開的。

1.2.3 病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)

在電子顯微鏡的幫助下，科學(xué)家解開了病毒的神秘面紗，了解了病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。教師接著介紹病毒的三種基本形態(tài)以及相應(yīng)的具體病毒，病毒的結(jié)構(gòu)。科學(xué)家繪制的病毒的模式圖經(jīng)大家觀察后發(fā)現(xiàn)什么共同點?學(xué)生一眼能看見外面的部分是藍色里面用的是黃色。教師肯定學(xué)生的發(fā)現(xiàn)，接著回顧：1953年美國生化學(xué)家斯坦利發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病毒的蛋白質(zhì)組分，1936年Bawden和Pirie等發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病病毒含磷和糖類的組分，它們以核糖核酸的形式存在，也就是說科學(xué)家發(fā)現(xiàn)煙草花葉病病毒的組分是兩大類：蛋白質(zhì)和核糖核酸，即在“細胞的生活”一章的學(xué)習(xí)知道核糖核酸是遺傳物質(zhì)，請同學(xué)猜測模式圖里的藍色和黃色繪圖分別代表了什么?學(xué)生很自然的想到是蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)，但關(guān)于具體的分別代表什么組分有爭議。教師告知：科學(xué)家通過這種方式傳達了一個病毒的信息，那就是：藍色繪制的是病毒的“蛋白質(zhì)外殼”以及黃色繪制的“內(nèi)部的遺傳物質(zhì)”。強調(diào)病毒的遺傳物質(zhì)不能說DNA，因為有的病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，有的病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。

1.2.4 病毒的生活、繁殖

教師提問：前面學(xué)習(xí)病毒的發(fā)現(xiàn)史時知道煙草花葉病毒是生活在煙葉里的，它為什么能讓煙葉患病呢?學(xué)生懷著好奇的心態(tài)看教師播放大腸桿菌噬菌體繁殖過程動畫，明確病毒是在細胞里繁殖。教師提問：事實上，煙草花葉病毒也是在煙葉細胞內(nèi)靠自己的遺傳物質(zhì)中的遺傳信息，利用煙葉細胞內(nèi)的物質(zhì)繁殖，釋放新個體時破壞煙葉細胞，導(dǎo)致煙葉患病。試想：離開活的煙葉細胞，煙草花葉病毒會怎樣?學(xué)生很多都自然而然的認為會死亡，仍然有學(xué)生會說變結(jié)晶體，理由就是講解病毒發(fā)現(xiàn)史時提到的“一小匙在顯微鏡下看來是針狀結(jié)晶的東西”。教師進一步引發(fā)學(xué)生好奇心：病毒離開活細胞會變成結(jié)晶體，當(dāng)再有機會侵入活細胞生命活動就重新開始了。為了避免更多的生物感染疾病，我們應(yīng)該怎樣處理患病毒病的生物體?學(xué)生方法很多，如拋擲荒野，深埋等，最后教師總結(jié)：深埋或者焚燒。

1.2.5 病毒的分類

教師講述：病毒生活在活細胞里，病毒的這種生活方式叫做寄生生活。根據(jù)病毒的寄主的不同，可以將病毒分為：動物病毒、植物病毒和細菌病毒，細菌病毒也叫噬菌體。注意：病毒寄生的專一性，比如動物病毒只寄生在動物體內(nèi)。請同學(xué)們和我一起來判斷這些病毒分屬于哪一類病毒(在此使用病毒病里涉及的病毒：脊髓灰質(zhì)炎病毒、天花病毒、家蠶核型多角體病毒、狂犬病病毒以及流感病毒屬于動物病毒；郁金香碎色病病毒屬于植物病毒，補充大腸桿菌噬菌體)。

1.2.6 病毒與人類的關(guān)系

教師：我們已經(jīng)了解了病毒的大小、結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)方式和種類，你能根據(jù)生活經(jīng)驗和剛才涉及的內(nèi)容，講講病毒和我們?nèi)祟惖年P(guān)系嗎?通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生第一反應(yīng)就是讓人、動物植物患病，有害的。教師說：其實，病毒對于我們來說，也有有利的方面，比如你才注射過的流感疫苗。學(xué)生一片嘩然，大多覺得不可思議、害怕。面對此種情況，讓學(xué)生知曉疫苗的工作原理和制作工藝是必須的，因此準(zhǔn)備了兩段視頻：一感冒病毒的侵襲與機體反應(yīng)，知曉身體產(chǎn)生抗體，這就是為什么患過病毒引發(fā)的某種疾病治愈后不再患病的原因；二疫苗的作用原理，知曉疫苗是減毒或滅活的病毒，刺激身體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體。病毒不僅僅可以制作疫苗預(yù)防病毒性疾病，還能利用病毒在活細胞中寄生繁殖的特性治療疾病以及制高效的生物農(nóng)藥，請學(xué)生說說為什么。學(xué)生能聯(lián)想到：一病毒寄生的專一性；二病毒在活細胞內(nèi)寄生生活，實質(zhì)是在細胞內(nèi)繁殖，病毒釋放時寄主細胞裂解，正是由于這兩個原因，科學(xué)家利用病毒治療疾病以及制高效的生物農(nóng)藥。接著教師播放與之相關(guān)的多媒體課件圖片。

1.3 知識小結(jié)

學(xué)生自己小結(jié)，不完整的由其他學(xué)生補充。

2 教學(xué)反思

在設(shè)計本次課的內(nèi)容時，有意識的避免滿堂灌并讓學(xué)生在關(guān)于病毒的知識儲備量少的情況下仍然能主動參與其中自主學(xué)習(xí)。成功之處：用了較多篇幅引入課本中沒有的關(guān)于病毒病以及病毒發(fā)現(xiàn)史，不是多余的而是必須的，通過漫長的歷史長河里的事件讓學(xué)生自主歸納出病毒的特點，正是由于病毒發(fā)現(xiàn)史的介紹學(xué)生能從事實中知曉病毒的寄生生活以及離開活細胞后變成結(jié)晶體，這比直接告知學(xué)生好；難理解的抽象知識點通過視頻短片呈現(xiàn)，利于學(xué)生理解掌握；變動課本知識點順序，過渡自然。