“沒有細胞結構的微小生物——病毒”教學案例

本課是義務教育課程標準實驗教科書第二單元的最后一章，是學生在了解了生物圈中的單細胞生物和多細胞生物的基礎上，認識到生物圈中同時還存在沒有細胞結構、寄生在活細胞中的微小生物——病毒，從學生的生活經驗出發，逐步引導學生了解病毒的發現、大小、結構、營養方式、種類以及與人類的關系，體現了科學技術與社會進步的關系。本單元屬于細胞知識的延伸，與第一節“生物的特征”相呼應，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系十分密切，與以后幾個單元的學習密切相關。

1 教學過程

1.1 導入新課

教師播放幻燈片：過去的10年里發生了兩件與我們生活息息相關的大事——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?由于學生曾經經歷過這兩件大事，都能回答：病毒。

教師繼續引入：我們在第一單元第一章第一節內容學習時知道“除病毒外，生物都是由細胞構成的”，在本單元前面內容的學習中知曉“細胞是構成除病毒外生物體的基本結構和功能單位”。那病毒的結構是怎樣的?病毒怎樣生活?它與我們的關系如何?

1.2 病毒知識

沒有細胞結構的微小生物——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的病毒病的資料照片，并講解。

1.2.2 學習病毒發現史

這部分內容以教師講解為主。

當這些疾病出現時，人們不知道發生的原因，愚昧地認為是天譴。隨著時代的發展，科學的進步，科學家們有強烈的使命感和責任感要去解開其中的奧秘。

Adolf Mayer被煙草的一種病態吸引住了，其癥狀是感染葉子上出現深、淺相間的綠色區域，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。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家伊萬諾夫斯基發現感受花葉病的葉汁，即使經過Chamberland氏燭形濾器的過濾也仍具有傳染的性質。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，他認為該病是由產生毒素的細菌引起的。

1898年，荷蘭科學家貝杰林克Beijerinck重復了伊萬諾夫的實驗，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，發現侵染性物質在凝膠中以適當的速度擴散，而細菌仍滯留于瓊脂的表面。因此認為這種侵染性物質要比通常的細菌小。貝杰林克用“病毒(Virus)”來命名這種史無前例的小病原體。不難看出真正發現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造性工作發現了煙草花葉病毒，從而開創了病毒學獨立發展的歷程。

自病毒發現直到上個世紀30年代初，病毒學研究主要集中在：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；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晶的東西，把結晶物放在少量水中，水就出現乳光了，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的原來斯坦利實驗室里，仍然保留著一個標注著“Tob.Mos.”字樣的瓶子，其中就盛著當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，它的增殖需要活體細胞的存在”。1936年Bawden和Pirie等在純化的TMV中發現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。

教師引導提問：病毒的發現過程說明病毒具有什么特征?學生思考后回答：病毒很小，電子顯微鏡下才能看見。教師肯定學生的答案并補充：10億個病毒才一根頭發絲大小，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?在老師的引導下學生思考并回答：這和科技的進步，社會的發展是分不開的。

1.2.3 病毒的形態和結構

在電子顯微鏡的幫助下，科學家解開了病毒的神秘面紗，了解了病毒的形態和結構。教師接著介紹病毒的三種基本形態以及相應的具體病毒，病毒的結構。科學家繪制的病毒的模式圖經大家觀察后發現什么共同點?學生一眼能看見外面的部分是藍色里面用的是黃色。教師肯定學生的發現，接著回顧：1953年美國生化學家斯坦利發現煙草花葉病病毒的蛋白質組分，1936年Bawden和Pirie等發現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，也就是說科學家發現煙草花葉病病毒的組分是兩大類：蛋白質和核糖核酸，即在“細胞的生活”一章的學習知道核糖核酸是遺傳物質，請同學猜測模式圖里的藍色和黃色繪圖分別代表了什么?學生很自然的想到是蛋白質和遺傳物質，但關于具體的分別代表什么組分有爭議。教師告知：科學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“蛋白質外殼”以及黃色繪制的“內部的遺傳物質”。強調病毒的遺傳物質不能說DNA，因為有的病毒的遺傳物質是DNA，有的病毒的遺傳物質是RNA。

1.2.4 病毒的生活、繁殖

教師提問：前面學習病毒的發現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?學生懷著好奇的心態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靠自己的遺傳物質中的遺傳信息，利用煙葉細胞內的物質繁殖，釋放新個體時破壞煙葉細胞，導致煙葉患病。試想：離開活的煙葉細胞，煙草花葉病毒會怎樣?學生很多都自然而然的認為會死亡，仍然有學生會說變結晶體，理由就是講解病毒發現史時提到的“一小匙在顯微鏡下看來是針狀結晶的東西”。教師進一步引發學生好奇心：病毒離開活細胞會變成結晶體，當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，我們應該怎樣處理患病毒病的生物體?學生方法很多，如拋擲荒野，深埋等，最后教師總結：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。請同學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 病毒與人類的關系

教師：我們已經了解了病毒的大小、結構、營養方式和種類，你能根據生活經驗和剛才涉及的內容，講講病毒和我們人類的關系嗎?通過前面的學習，學生第一反應就是讓人、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。學生一片嘩然，大多覺得不可思議、害怕。面對此種情況，讓學生知曉疫苗的工作原理和制作工藝是必須的，因此準備了兩段視頻：一感冒病毒的侵襲與機體反應，知曉身體產生抗體，這就是為什么患過病毒引發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，刺激身體免疫系統產生抗體。病毒不僅僅可以制作疫苗預防病毒性疾病，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藥，請學生說說為什么。學生能聯想到：一病毒寄生的專一性；二病毒在活細胞內寄生生活，實質是在細胞內繁殖，病毒釋放時寄主細胞裂解，正是由于這兩個原因，科學家利用病毒治療疾病以及制高效的生物農藥。接著教師播放與之相關的多媒體課件圖片。

1.3 知識小結

學生自己小結，不完整的由其他學生補充。

2 教學反思

在設計本次課的內容時，有意識的避免滿堂灌并讓學生在關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習。成功之處：用了較多篇幅引入課本中沒有的關于病毒病以及病毒發現史，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生自主歸納出病毒的特點，正是由于病毒發現史的介紹學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晶體，這比直接告知學生好；難理解的抽象知識點通過視頻短片呈現，利于學生理解掌握；變動課本知識點順序，過渡自然。