自制磁性拼貼教具 突破“噬菌體侵染細菌實驗”難點

黃靜娜

摘要 介紹一套模擬噬菌體侵染細菌過程的演示教具的制作和使用方式，通過模型建構輔助教學，突破“噬菌體侵染細菌”的難點，也能讓教材的插圖在課堂教學中鮮活起來。

關鍵詞 噬菌體侵染細菌 自制磁性教具

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

文件編號：1003-7586（2018）11-0019-02

1制作背景

“噬菌體侵染細菌的實驗”是人教版“高中生物學”《必修2·遺傳與進化》第三章第一節的教學難點。要徹底理解這部分的內容，學生不僅需要對科學史有一定了解，還需要具備一定的分析對比、綜合提煉的能力。除此之外，學生還需要具備一定的空間想象能力，能想象出噬菌體的形態特點等。這給學生帶來不小的學習障礙。學生在學習過程中經常存在以下的困惑：①利用放射性同位素32P和35S分別標記的是噬菌體的什么物質？②噬菌體侵染細菌的過程具體是怎樣的？③為什么上清液和沉淀物的放射性會有不同？

教學過程當中，教師經常通過講授的方式或者配以動畫、幻燈片來突破這些學生認知的難點。但是經常教學結果收效甚微，學生依然一知半解。究其原因，是因為學生沒有實踐體驗。如果教師可以借助一定的教具讓學生自己動手感受噬菌體侵染的大致過程，形成直觀的刺激，就可以突破學生認知難點，克服教學障礙。基于此，筆者借助軟磁性貼條和彩色磁片來制作磁性教具輔助教學，幫助學生建構“噬菌體侵染細菌”模型，達到較好教學效果。現介紹如下。

2制作材料

軟磁性貼條（0.5mm厚），A4彩色磁片（1mm厚），剪刀。

3制作過程

3.1制作噬菌體模型（藍色和紅色兩種）

（1）制作噬菌體的蛋白質外殼。分別取紅色和藍色的彩色磁片，先在上面畫出噬菌體模型的外觀圖，再按照圖形裁剪出紅色和藍色兩種噬菌體的外殼模型（紅色代表有放射性標記，藍色代表沒有放射性標記，以下同，與教科書中的顏色標記一致）。

（2）制作噬菌體的DNA。再分別取紅色和藍色的彩色磁片，同樣在磁板上畫出DNA的雙鏈模式圖，然后再分別裁剪出紅色和藍色的DNA分子模型。學生要注意DNA的兩條鏈分開畫分開裁剪再拼接，這樣把雙鏈拆開還可用于模擬“噬菌體侵染過程中DNA復制”時半保留復制過程。

（3）拼裝噬菌體。將裁剪好的噬菌體模型配件按照噬菌體的結構拼接成兩種類型的噬菌體模型：①32P標記的噬菌體：由藍色的蛋白質外殼和紅色的DNA組成;②35S標記的是噬菌體：由紅色的蛋白質外殼和藍色的DNA組成。

3.2制作細菌模型（藍色和紅色兩種）

取藍色的彩色磁片，裁剪出長條形的磁貼代表沒有放射性標記的大腸桿菌。

4教具使用突破難點

4.1突破“用什么放射性同位素分別標記噬菌體的什么物質”的難點

教材中提及，“用放射性同位素32P和35S分別標記噬菌體的蛋白質外殼和里面的核酸”。對此，學生經常會囫圇吞棗或者混淆放射性同位素的存在部位。教師使用自制磁貼教具，先告訴學生紅色代表有放射性，藍色代表沒有放射性（這也和教材插圖所示的顏色相符）。然后，將組裝好的兩種噬菌體模型①和②展示在學生眼前，提問：這兩種噬菌體分別是哪里有放射性？學生很自然地會回答：“噬菌體①的內部核酸有放射性;噬菌體②的蛋白質外殼有放射性”。接著，教師還可以繼續引導學生思考：它們是怎么帶上放射性的，需要用什么方法？什么元素？”學生意識到，需要用同位素標記法，而且要選擇蛋白質和DNA特有的元素來分別標記，即35S和32P。這樣，學生自然而然就明白了什么是同位素標記法，用什么標記，標記結果如何等問題了。

4.2突破“噬菌體侵染細菌的具體過程”難點

噬菌體侵染細菌的過程分為“吸附-注入-復制合成-組裝-釋放”等步驟。對這些步驟學生十分陌生，如果只是一味地依靠教師講解，則枯燥乏味。教師可利用自制磁貼教具，使侵染過程清楚，一目了然，激發了學生的學習興趣，也突破了過程難點。

4.3突破“侵染結果上清液和沉淀物放射性如何分布”的難點

噬菌體侵染細菌后，噬菌體的DNA侵入到細菌體內，利用細菌的脫氧核苷酸作為原料進行大量復制并指導子代噬菌體蛋白質外殼的形成，而親代噬菌體的蛋白質外殼留在外面。經過攪拌過程，親代噬菌體的蛋白質外殼和被侵染的細菌分離，接著通過離心過程，使之分層，觀察放射性出現的位置，對比分析推理出遺傳物質是DNA。針對這部分內容，雖然教材中有彩色插圖輔助教學，但是實驗涉及的步驟較多，學生很難一次性就完全理解其中的“攪拌”“離心”“放射性分布”等問題。教師在介紹攪拌作用時，可借助教具在黑板上手動操作，將原本吸附在細菌表面的蛋白質外殼的磁貼模型拿開代表分離，讓學生直觀感受，也可以讓學生上臺配合教師演示。至于離心過程，教師可以設置問題進一步激發學生思考：“離心分層后，出現上清液和沉淀物，那什么物質比較輕會留在上清液中，什么物質比較重會保留在沉淀物中呢？”結合前面的講解和磁貼的展示，學生可以比較輕松地回答出：“蛋白質外殼留在上清液中，細菌存在沉淀物里”。接著，教師可以繼續發問：“沉淀物中的細菌是否還存在其他物質？”學生思考后回答：沉淀物中的細菌應該是被侵染的細菌，因此體內還有侵染進去的噬菌體的DNA及子代噬菌體。隨后，教師進一步提問：那放射性的分布情況應該是怎樣的呢？這樣，通過教師一步步的引導，學生對上清液和沉淀物的放射性分布情況已經了然于心了，結果也就不言而喻了。

5教具特點

（1）制作簡單，造價便宜，直觀美觀，可拆卸可拼接，可經久使用。模型大小還可依據使用情況進行調整。

（2）教師可以一邊講解，一邊在黑板上演示。教師可以先用噬菌體組件拼貼出噬菌體的結構模型來介紹噬菌體的結構特點，然后再按照侵染的過程，逐步演示在黑板上拼貼，將抽象的過程直觀化、形象化。學生也可以參與進來自己動手粘貼演示，整個過程有趣有用。

6教具的其他使用價值

筆者制作的這款拼貼磁性教具除了可以突破“噬菌體侵染細菌的實驗”的一些重難點，還可以用于教材第三章第三節“DNA的復制”的使用，可以利用教具進行DNA是半保留還是全保留復制的探究。學生通過自己動手拼接理解半保留復制的特點及結果，并進一步聯系本節內容，深入探討子代噬菌體的放射性情況。