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1、 《DNA 是主要的遺傳物質(zhì)》教學(xué)案例 一 教學(xué)分析 1 教材分析 《 DNA是主要的遺傳物質(zhì)》一節(jié)是人教版新課標(biāo)教材必修 2 第 3 章第 1 節(jié)的內(nèi)容，是在前面 學(xué)習(xí)了有關(guān)細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ) ( 有絲分裂、 減數(shù)分裂和受精作用 ) 、闡明了染色體在親代和子代遺傳中所 起的聯(lián)系作用， 并且了解染色體的主要成分是 DNA和蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的。 這節(jié)內(nèi)容還與本 冊教材第六章 《基因工程及其應(yīng)用》 有一定的聯(lián)系， 同時提到了一些在自然科學(xué)研究中常用的實(shí) 驗(yàn)方法，這為后面選修課《生物技術(shù)與實(shí)踐》的學(xué)習(xí)也做了很好的鋪墊，因此這節(jié)內(nèi)容在

2、高中階 段生物科學(xué)習(xí)中有著重要低位。 由于當(dāng)時認(rèn)識水平有限， 所以在相當(dāng)長的時間里， 人們一直認(rèn)為 蛋白質(zhì)是生物體的遺傳物質(zhì)， 那么，遺傳物質(zhì)究竟是 DNA還是蛋白質(zhì)呢？教材通過問題探討在此 埋下伏筆，然后通過兩個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了遺傳物質(zhì)是 DNA。最后教材通過煙草花葉病毒感染煙草 的實(shí)驗(yàn)，說明有些病毒體內(nèi)的核酸只有 RNA沒有 DNA，其中的 RNA就是它的遺傳物質(zhì)，進(jìn)一步歸 納出“ DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一結(jié)論。 本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)體系上體現(xiàn)了人們對科學(xué)理論的認(rèn)識過程和方法， 是進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的極佳 素材。在教學(xué)中，通過發(fā)揮學(xué)生的主體作用，優(yōu)化課堂

3、結(jié)構(gòu)，妙用科學(xué)史實(shí)例，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個科學(xué)的探究過程，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，從而滲透科學(xué)方法教育。 2 學(xué)情分析 通過前面的學(xué)習(xí)， 學(xué)生已經(jīng)具備了有絲分裂、 減數(shù)分裂和受精作用等細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)， 了解了生 物生殖發(fā)育過程，掌握了染色體、蛋白質(zhì)與 DNA 的化學(xué)組成等相關(guān)知識，熟悉同位素標(biāo)記技術(shù) 生物科學(xué)研究中的應(yīng)用， 這為新知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 再加上我校 “研究性學(xué)習(xí)” 課程的開設(shè)， 學(xué)生初步掌握了探究實(shí)驗(yàn)的一些基本方法， 也初步培養(yǎng)了他們提出問題， 分析問題和解決問題的能力?！皠?chuàng)新意識”的培養(yǎng)也加強(qiáng)了他們對新事物探究的激情，這都是開展探究

4、性學(xué)習(xí)的極佳條件。 二 教學(xué)策略 1 教師教法 根據(jù)新課程理念， 高中生物學(xué)教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、 科學(xué)方法、 科學(xué)精神等生物學(xué) 科學(xué)素養(yǎng)，因此，本節(jié)課以“自主探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法”為設(shè)計(jì)理念，切實(shí)落實(shí)主體性教學(xué)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，側(cè)重科學(xué)方法教育為目標(biāo)，采用“探究－發(fā)現(xiàn)”教學(xué)模式。通過引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，啟發(fā)學(xué)生積極思考，從而達(dá)到提高學(xué)生探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法的目標(biāo)。 “ 2 學(xué)生學(xué)法 學(xué)生可采用觀察、閱讀、討論，比較法，歸納法等進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)培養(yǎng)他們對生物學(xué)科的興

5、趣。 三 教學(xué)目標(biāo) 1 三維目標(biāo) 知識目標(biāo) ⑴ 總結(jié)“ DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的科學(xué)探索過程。 ⑵ 知道肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和“同位素標(biāo)記法”研究噬菌體侵染細(xì)菌所采用的方法，是目前自 然科學(xué)研究的主要方法。 ⑶ 理解 DNA是主要的遺傳物質(zhì) 能力目標(biāo) ⑴ 通過分析證明 DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，邏輯思維能力得以提高。 ⑵ 通過“同位素標(biāo)記法”來研究噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，由特殊到一般的歸納思維能力得以提 高。 情感態(tài)度與價值觀 ⑴ 通過總結(jié) DNA是遺傳物質(zhì)的科學(xué)探索過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家善于總結(jié)他

6、人經(jīng)驗(yàn)、在工作中互相合 作，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度以及對真理追求不懈的科學(xué)精神。 ⑵ 遺傳物質(zhì)主要是 DNA，也有 RNA，強(qiáng)調(diào)了生命的物質(zhì)性，樹立辯證唯物主義世界觀。 ⑶ 認(rèn)同科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系，二者相互促進(jìn)，相輔相成。 2 教學(xué)重點(diǎn) ⑴ 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程。 ⑵ 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。 3 教學(xué)難點(diǎn) ⑴ 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)論。 ⑵ 如何理解 DNA是主要的遺傳物質(zhì)。 ⑶ 探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法 4 教具準(zhǔn)備 多媒體教學(xué)，噬菌體侵染細(xì)菌的 Flash 動畫 5

7、課時安排 1 課時 四 教學(xué)過程 教 學(xué) 教師的組織和引導(dǎo) 學(xué)生活動 教學(xué)意圖 環(huán) 節(jié) 通過前面的學(xué)習(xí)，大家對有絲分 裂、減數(shù)分裂以及受精作用的過程有了 設(shè) 深入了解，在研究這它們的過程中，科 通 過 對 前 疑 學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一種物質(zhì)在這三個過程中， 思考回答： 是染色體數(shù)目的 面所學(xué)知識的 導(dǎo) 行為有著規(guī)律性的變化，是什么物質(zhì) 變化 回憶和總結(jié)， 入 呢？ 為下面引入遺 根據(jù)學(xué)生的回答具體引導(dǎo)在這三 思考回答： 染色體可能

8、在生 傳物質(zhì)做鋪墊 個過程中染色體數(shù)目的具體變化，進(jìn)一 物的遺傳中起重要作用 步引導(dǎo)大家猜想，染色體可能和生物體 為下面探討什 的什么現(xiàn)象有關(guān)？ 么是遺傳物質(zhì) 染色體的主要成分是什么呢？ 回答是 DNA 和蛋白質(zhì) 做好鋪墊 那么起遺傳作用的究竟是 DNA 還是 提出探究的問 蛋白質(zhì)呢？這個問題當(dāng)時在科學(xué)界引 題，引起懸念 起了激烈的爭論。 接下來引導(dǎo)學(xué)生探討，如果作為一 學(xué)生討論總結(jié)四點(diǎn) 種遺傳物質(zhì)，應(yīng)該具備什么特點(diǎn)？ ①能準(zhǔn)確的進(jìn)行自我復(fù)制， 為當(dāng)時科學(xué)家 多媒體顯示

9、當(dāng)時科學(xué)家對 DNA 和蛋 傳遞給下一代。 們判斷 DNA 和 白質(zhì)的認(rèn)識水平： ②要有儲存大量遺傳信息 蛋白質(zhì)哪個更 對蛋白質(zhì)的認(rèn)識水平： 的能力 適合做遺傳物 認(rèn)識到蛋白質(zhì)是由許多種氨基酸連 ③結(jié)構(gòu)要比較穩(wěn)定， 不容易 質(zhì)提供依據(jù) 引 接成的生物大分子 被破壞 導(dǎo) 對 DNA 的認(rèn)識水平： ④能控制生物的性狀和代 探 還不清楚 DNA 的結(jié)構(gòu)， 只知道它是 謝 討 由 4 種脫氧核苷酸連接成的大分子。 提出問題：如果你是當(dāng)時的一位科 討論作答： 蛋白質(zhì)更適 學(xué)家，對 DNA

10、 和蛋白質(zhì)的認(rèn)識僅限于 合作遺傳物質(zhì)，因?yàn)镈NA 通過設(shè)疑， 上述水平，你覺得那個更適合做遺傳物 僅由 4 種脫氧核苷酸組成， 讓學(xué)生自己得 質(zhì)？為什么？ 很難和生物多樣性聯(lián)系在 出曾經(jīng)一個錯 提出由于當(dāng)時認(rèn)識水平的限制，科 一起， 而組成蛋白質(zhì)的氨基 誤的觀點(diǎn)，從 學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為蛋白質(zhì)是生物體的遺傳 酸有許多種， 在各種各樣的 中總結(jié)出知識 物質(zhì)。 排列順序中很可能就蘊(yùn)藏 水平?jīng)Q定決定 引 接下來介紹這個觀點(diǎn)最早被美國 了大量的遺傳信息。 認(rèn)知水平。 科學(xué)家艾弗里提出質(zhì)疑，他是在總結(jié)英 國科學(xué)家

11、格里菲斯的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一 導(dǎo) 步通過自己的實(shí)驗(yàn)證據(jù)提出遺傳物質(zhì) 引入本節(jié)課的 是 DNA 。 第一個關(guān)鍵實(shí) 一 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)。激發(fā)學(xué)生 探 1 實(shí)驗(yàn)材料 科學(xué)探究的熱 介紹此菌可感染人和老鼠，順便解 情 釋“敗血癥” ，接下來多媒體課件 R 菌 討 和 S 菌的不同之處，強(qiáng)調(diào)莢膜的存在才 使得 S 菌表現(xiàn)出毒性。 2 實(shí)驗(yàn)過程 多媒體展示肺炎雙球菌的四組轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn)并提出問題： ① 預(yù)測第一組和第二組實(shí)驗(yàn)結(jié)果會怎 回答第一組小鼠不會死， 因 樣

12、？為什么？ 為 R 菌沒有毒性， 第二組小 ② 第三組的“加熱殺死” 是什么意思？ 鼠會死， 因?yàn)?S 菌是有毒性 加熱的溫度控制在多少度？ 的。 讓學(xué)生沿著科 教師指出加熱的溫度一般不超過 90 度， 學(xué)發(fā)展的軌跡 殺死是指 S 菌失去了感染能力，但里面 觀察問題，發(fā) 的遺傳物質(zhì)并沒有被破壞。 積極思考得出 S 菌應(yīng)該是由 現(xiàn)問題，提出 ③ 第四組實(shí)驗(yàn)里活的 S 菌是怎么來 活的 R 菌轉(zhuǎn)化而來的。 問題并進(jìn)一步 的？ 分析問題。 ④ 提取出的 S 菌的后代仍然是 S 菌， 思考

13、作答： 說明這種轉(zhuǎn)化 這說明什么？ 是可以遺傳的。 ⑤ 究竟是什么物質(zhì)使 R 菌轉(zhuǎn)化為有毒 的 S 菌？ 思考討論 教師多媒體顯示格里菲思的猜測： 在加熱殺死的 S 菌中必然存在某種 “轉(zhuǎn)化因子” 使 R 菌轉(zhuǎn)化為有毒的 S 菌 ⑥ 如果你是當(dāng)時的一位科學(xué)家，為了引 弄清楚這種轉(zhuǎn)化因子到底是什么物質(zhì)， 你該如何設(shè)計(jì)這個實(shí)驗(yàn)？ 導(dǎo) 引入美國科學(xué)家艾弗里和他同事們 的工作，課件顯示他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀探 察到的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生分析： ① 只有加入哪種物質(zhì) R

14、菌才能轉(zhuǎn)化為 討 S 菌呢？ ② 加入 DNA 以后所有的 R 菌都能轉(zhuǎn)化嗎？這說明什么？ 教師補(bǔ)充轉(zhuǎn)化的效率其實(shí)是比較低的。 ③ DNA 水解物是什么？ 解釋是加入 DNA 酶，把 DNA 降解脫氧核苷酸，說明只有完整的 DNA 才能發(fā)生轉(zhuǎn)化作用。 ④ 艾弗里的實(shí)驗(yàn)說明什么？ ⑤ 艾弗里的實(shí)驗(yàn)思路和研究成果對我們有什么啟示？ 介紹由于艾弗里所提 DNA 純度不夠高，還含有少量蛋白質(zhì)，所以在他提出結(jié)論之后，并沒有被所有的科學(xué)家認(rèn)同 進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生開放思維， DNA 純度不夠高，在實(shí)驗(yàn)中可能是什么起了轉(zhuǎn)化作用？ 由于此實(shí)

15、驗(yàn)的不完美引入下一個實(shí) 驗(yàn) 二 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 1 噬菌體的結(jié)構(gòu) 2 噬菌體的繁殖  學(xué)生思考討論，提出自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。 加入 DNA 從課件中得出并不是所有的 R 菌都能轉(zhuǎn)化成 S 菌。 說明真正起轉(zhuǎn)化作用的是 DNA 分析比較得出關(guān)鍵思路在 于把 DNA 和蛋白質(zhì)分開 來，單獨(dú)觀察它們的作用。 進(jìn)一步總結(jié)歸納出科學(xué)

16、探 究要有科學(xué)思路， 要善于總 結(jié)他人經(jīng)驗(yàn) 引導(dǎo)學(xué)生回憶病毒的組成  培養(yǎng)學(xué)生科學(xué) 思維和科學(xué)探 究的能力 培養(yǎng)學(xué)生分析 問題，歸納結(jié) 論的能力 培養(yǎng)學(xué)生分析 問題，歸納結(jié) 論的能力

17、 使學(xué)生了解噬 ① 營寄生生活 ② 在遺傳信息的指導(dǎo)下進(jìn)行繁殖 ③ 繁殖原料來自宿主大腸桿菌 ④ 子代噬菌體從宿主細(xì)胞裂解釋放。 3 放射性同位素標(biāo)記技術(shù)提出問題 ① 到目前為止，一共學(xué)到幾個利用放 射性同位素標(biāo)記技術(shù)的實(shí)驗(yàn)？ ② 實(shí)驗(yàn)中為什么用 35S 和 32P 作標(biāo)記？ 組織學(xué)生閱讀教材 45 頁右上欄的相關(guān) 信息。 ③ 通過此項(xiàng)技術(shù)表明赫爾希的研究思 路是什么？ 4 實(shí)驗(yàn)過程 先讓學(xué)生閱

18、讀教材 5～ 8 分鐘，掌握  菌體繁殖過 程，為下面具 體分析實(shí)驗(yàn)鋪 回憶共兩個： 一是探究光合 好基礎(chǔ)。 作用放出的 O2 來自水還是 CO2；另一個是研究分泌蛋 白合成途徑也用到此技術(shù) 通過不同的標(biāo) 閱讀相關(guān)信息，得出結(jié)論 記，使學(xué)生經(jīng) 過分析比較后 經(jīng)過分析比較后得出他的 歸納出這個實(shí) 思路和艾弗里一樣， 把 DNA 驗(yàn)的研究思路 和蛋白質(zhì)完全分開， 單獨(dú)觀 察它們的作用。 實(shí)驗(yàn)基本步驟，閱讀結(jié)束后，教師多媒 體課件顯示和實(shí)驗(yàn)有關(guān)的一些問題

19、，了 解學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)步驟的掌握 程度，同時強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的一些細(xì)節(jié)，比如 保溫時間很短，這有助于學(xué)生對后面實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)象的分析。接下來教師引導(dǎo)學(xué)生先 分析 35S 標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 引導(dǎo)分析 思考得出結(jié)論主要成分是 ① 上清液放射性很高，說明上清液主 被 35S 標(biāo)記的蛋白質(zhì)。 要成分是什么？ ② 沉淀物放射性很低，說明在大腸桿 猜測應(yīng)該是沒有。 菌體內(nèi)有沒有被標(biāo)記的 35S？ ③大腸桿菌裂解釋放子代噬菌體進(jìn)行 與猜測一樣， 在新的噬菌體 檢測，與我們剛才預(yù)測的結(jié)果一樣嗎？ 里果真沒檢測到 3

20、5S ④說明噬菌體在繁殖的時候有沒有用  培養(yǎng)學(xué)生分析 問題，提出假 設(shè)，驗(yàn)證假設(shè) 的能力 到蛋白質(zhì)呢？ 得出結(jié)論：沒用到蛋白質(zhì) 多媒體課件顯示用 32P 標(biāo)記的噬菌體侵 染大腸桿菌的過程，引導(dǎo)學(xué)生分析： ① 上清液放射性很低，說明上清液有 學(xué)生回答，幾乎沒有，也就 沒有 32 P 呢？ 是幾乎沒有 DNA 了 ②

21、沉淀物放射性很高，說明在大腸桿 菌體內(nèi)有沒有被標(biāo)記的 32P？ 猜測應(yīng)該是有 32P ③大腸桿菌裂解釋放子代噬菌體進(jìn)行 與猜測一樣， 在新的噬菌體 檢測，與我們剛才預(yù)測的結(jié)果一樣嗎？ 里果真檢測到 32P ④ 說明噬菌體在繁殖的時候用到了哪 分析得出結(jié)論：用到 DNA 種物質(zhì)？ 最后引導(dǎo)學(xué)生把這兩個同位素標(biāo)記 學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié) 培養(yǎng)學(xué)生分析 實(shí)驗(yàn)綜合起來分析，由學(xué)生歸納出結(jié) 噬菌體繁殖時用的是 DNA 比 較 實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 論。 而不是蛋白質(zhì)， 而 ,說明它是 象，歸納結(jié)論

22、Flash 動畫顯示噬菌體在大腸桿菌體 在 DNA 的指導(dǎo)下完成繁殖 的能力 內(nèi)繁殖的過程 的，進(jìn)一步說明 DNA 才是 它的遺傳物質(zhì) 提出問題：教材 45 頁右下欄，在上 述實(shí)驗(yàn)中，如果用 14C 和 18O 標(biāo)記行嗎？ 學(xué)生思考作答 教師引導(dǎo)學(xué)生回顧歷經(jīng) 24 年對遺傳 學(xué)生總結(jié) 培養(yǎng)學(xué)生正確 物質(zhì)的探索過程，啟發(fā)學(xué)生從中得到那 ①科學(xué)探索是艱辛曲折的 的科學(xué)認(rèn)識和 些啟示？ ②科學(xué)研究是一個不斷糾 對科學(xué)堅(jiān)持不 正錯誤，發(fā)現(xiàn)整理的過程

23、 懈 探 索 的 精 ③要科學(xué)的選擇實(shí)驗(yàn)材料 神， ④科學(xué)發(fā)展需要技術(shù)支持 進(jìn) 問題 : 遺傳物質(zhì)都是 DNA嗎？ 一 通過煙草花葉病病毒感染煙草的實(shí) 看書思考 樹立辯證唯物 步 驗(yàn)，得出除了 DNA之外，有些病毒體內(nèi) 主義世界觀 探 的 RNA是該病毒的遺傳物質(zhì) 究 歸 細(xì)胞生物遺傳物質(zhì)是 DNA 納 非細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì)是 DNA 或 總 RNA, 所以說 DNA 是主要的遺傳物質(zhì)。 結(jié)問題：上述兩個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明 DNA 是主要的遺傳物質(zhì)嗎

24、？ 五 板書 (一 ) 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) 1 材料： R 菌， S 菌，小鼠 2 過程：① R，沒死 ② S，死 ③ S （加熱殺死），沒死 ④ R＋ S(加熱殺死 )，死  思考作答：只能證明 DNA 是遺傳物質(zhì)，但不能證明 DNA 是主要的遺傳物質(zhì)。 3 結(jié)論：“轉(zhuǎn)化因子”存在，使 R 菌轉(zhuǎn)化為 S 菌 艾弗里：分離，單獨(dú)轉(zhuǎn)化 結(jié)論： DNA才是遺傳物質(zhì) ( 二) 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn) 1 噬菌體結(jié)構(gòu) 2 噬菌體

25、繁殖 3 放射性同位素標(biāo)記技術(shù) 4 實(shí)驗(yàn)過程 5 結(jié)論： DNA才是遺傳物質(zhì) ( 三) DNA 是主要的遺傳物質(zhì) 細(xì)胞生物： DNA 非細(xì)胞生物： DNA或 RNA 六 教學(xué)反思 “自主性、探究性、合作性”是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的三個基本維度，尤其新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)要轉(zhuǎn)變 學(xué)生的學(xué)習(xí)方式， 如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法， 學(xué)生對整節(jié)內(nèi)容理解可能就不會那么透徹， 這樣也 就更談不上培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究能力。采用“探究－發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)方式后，通過教師的引導(dǎo) 和啟發(fā)，學(xué)生自主的模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，這就激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性，在思考分析和討論中，學(xué)生 的科學(xué)想法得以表達(dá)和流露， 科學(xué)探索的熱情進(jìn)一步提高， 這對他們研究性學(xué)習(xí)課程也有一定的 指導(dǎo)意義。 而且在課堂上學(xué)生也提出了一些具有探討性的問題， 還有一些實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)問題， 比如 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中，保溫時間很短，時間如何控制？為什么 35S 標(biāo)記下面沉淀物中放射性很 低，而不是沒有放射性呢？ 32P 標(biāo)記的上清液為什么還會檢測到有少量放射性？這些都說明學(xué)生 已經(jīng)融入到整個科學(xué)探索過程中，同時在探索中領(lǐng)悟到科學(xué)探索的艱辛和科學(xué)家持之以恒的精 神，潛移默化中，也就培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)。