DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)改進(jìn)說課教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三

《“DNA粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)》說課稿各位評委老師好，我說課的內(nèi)容是“DNA粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，我將從以下6個(gè)方面展開。一、教材分析DNA粗提取與鑒定是新人教版（2019）選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》-第三章基因工程-第一節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具中“探究實(shí)踐”的內(nèi)容。也是新高考考點(diǎn)之一。學(xué)生學(xué)習(xí)過必修二《遺傳與進(jìn)化》，明確DNA是主要遺傳物質(zhì)，而該實(shí)驗(yàn)有助于幫助學(xué)生對DNA的建立感性認(rèn)識(shí)，加深基因工程技術(shù)賦予生命新特性的理解，從而提升學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)：掌握蛋白質(zhì)、DNA的組成、分布及特點(diǎn)、認(rèn)識(shí)DNA是主要遺傳物質(zhì)等知識(shí)，但對DNA的認(rèn)識(shí)比較抽象，認(rèn)為DNA是看不見的，必須在顯微鏡下觀察。能力基礎(chǔ)：學(xué)生已具備分析和解決問題的能力，可進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作能力。三、教學(xué)目標(biāo)在此基礎(chǔ)上，我設(shè)置以下核心素養(yǎng)目標(biāo)。1.嘗試用香蕉進(jìn)行DNA的粗提取。2.熟悉DNA、蛋白質(zhì)等分子特點(diǎn)，進(jìn)行DNA提取過程中雜質(zhì)的去除，提升實(shí)驗(yàn)成功率，同時(shí)形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀。3.在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、積極探索的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，養(yǎng)成學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)助精神。4.激發(fā)并增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)去關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題，嘗試用生物學(xué)知識(shí)去理解問題。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理如下（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:DNA粗提取與鑒定的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（2）實(shí)驗(yàn)原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度較高DNA＋二苯胺試劑藍(lán)色（鑒定DNA）蛋白酶水解蛋白質(zhì)，雙縮脲試劑＋蛋白質(zhì)→紫色（DNA純度粗略測定）教學(xué)重點(diǎn)：DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)原理、過程；難點(diǎn)：在實(shí)驗(yàn)室允許的條件下，通過更簡易的裝置、藥品對實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的探究，縮短時(shí)間、成本，一定程度上提升DNA純度。為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)、突破重難點(diǎn)，我設(shè)置了以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。并采用自主實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究、確定方案、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法來開展我的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。環(huán)節(jié)一：自主實(shí)驗(yàn)（發(fā)現(xiàn)問題）環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)一：自主實(shí)驗(yàn)（發(fā)現(xiàn)問題）引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，自主實(shí)驗(yàn)，完成教材第74-75頁“探究·實(shí)踐”中以洋蔥的DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)，并分析教材實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。設(shè)計(jì)意圖:通過學(xué)生自身經(jīng)歷，總結(jié)、分析、歸納，最終發(fā)現(xiàn)問題。以下是學(xué)生總結(jié)的內(nèi)容。優(yōu)點(diǎn)：1.研磨液能夠很好的溶解細(xì)胞膜、釋放DNA，抑制DNA酶活性，很好的保持其完整性，保障后續(xù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。2.鑒定裝置小巧，便于攜帶。缺陷：1材料：洋蔥刺激性氣味強(qiáng)，辣眼睛，且難研磨充分，耗時(shí)久。2裝置：①研缽小，不易研磨，且研磨不充分，核DNA沒有充分釋放，過濾時(shí)間也慢，耗時(shí)久，最后易顯色不明顯。②DNA容易吸附在玻璃儀器上，使DNA含量降低。3藥品：藥品昂貴，配置復(fù)雜，且實(shí)驗(yàn)室只有少量的95%乙醇，但有大量無水乙醇。根據(jù)學(xué)生總結(jié)出的內(nèi)容，對學(xué)生提出要求：你能設(shè)計(jì)方案來改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)的不足且能一定程度提高提取DNA純度嗎？環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究根據(jù)學(xué)生總結(jié)的教材缺陷分為三個(gè)創(chuàng)新小組（小組合作）：1.材料改進(jìn)、裝置創(chuàng)新組

2.藥品創(chuàng)新組3.DNA純度提升創(chuàng)新組設(shè)計(jì)意圖:教師引導(dǎo)小組通過已學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，自主查找資料，改進(jìn)創(chuàng)新，解決新知問題，培養(yǎng)學(xué)生小組合作探究精神，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問題能力。以下是創(chuàng)新小組合作情況：材料改進(jìn)、裝置創(chuàng)新組材料改進(jìn)：綜合成本、材料是否易取、DNA含量等方面考慮，最終選擇將洋蔥換成香蕉。因?yàn)橄憬兜捏w細(xì)胞DNA數(shù)33條（洋蔥體細(xì)胞16條）比洋蔥豐富，無刺激性氣味，研磨簡單充分，耗時(shí)短，研磨＋過濾一般在5分鐘左右完成。裝置創(chuàng)新：①改進(jìn)研磨、過濾裝置（如圖1）圖1圖1②玻璃儀器換成塑料儀器玻璃試管→塑料管玻璃燒杯→塑料燒杯玻璃棒→筷子玻璃滴管→有刻度的塑料滴管③改進(jìn)鑒定裝置（如圖2）圖圖22.藥品創(chuàng)新組①更換研磨液，降低成本（如圖3）圖圖3②設(shè)計(jì)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定無水乙醇能否代替95%乙醇（結(jié)果如圖4）自變量：在上清液中分別加入等體積95%乙醇、等體積無水乙醇、2倍體積無水乙醇圖4圖43.DNA純度提升創(chuàng)新組粗提取DNA可能有蛋白質(zhì)、多糖、RNA等雜質(zhì)，通過了解核DNA在染色體上，染色體組成是DNA和蛋白質(zhì)，所以通過蛋白質(zhì)酶水解蛋白質(zhì)入手，使蛋白質(zhì)與DNA分離，達(dá)到一定程度的提純過程。設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，提高提取成功率，提升DNA純度（結(jié)果如圖5）①不加酶組②加酶組（效果更好）圖圖5設(shè)計(jì)意圖：通過以小組合作自主設(shè)計(jì)改進(jìn)裝置，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用，學(xué)會(huì)借助資源，培養(yǎng)合作探究精神和自主分析解決問題的能力?？偨Y(jié)以上創(chuàng)新點(diǎn)，小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案步驟：提供材料：香蕉提供儀器：PE密實(shí)袋、試管架、燒杯、塑料管、筷子、有刻度的膠頭滴管、恒溫水浴箱、電子天平提供藥品：洗潔精、2mol/LNaCl溶液、NaCl晶體、蛋白酶、自來水、預(yù)冷的無水乙醇、二苯胺試劑、雙縮脲試劑。初步確定實(shí)驗(yàn)步驟：（實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)常溫下，提取香蕉DNA完整度低，很散，無法用筷子卷起絲狀物，并難以進(jìn)行接下來的DNA鑒定實(shí)驗(yàn)。學(xué)生針對這一現(xiàn)象，進(jìn)行教輔資料及網(wǎng)上查詢，發(fā)現(xiàn)是常溫下DNA酶活性較高導(dǎo)致這一現(xiàn)象，怎么抑制DNA酶活性？學(xué)生利用必修一學(xué)習(xí)酶的特性，將常溫香蕉換成冷藏香蕉，可以有效解決DNA完整度低的現(xiàn)象，如圖6）圖圖6學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步完善，最終得出如下步驟（如圖7）圖圖7實(shí)驗(yàn)結(jié)果（如圖8、圖9）：圖圖8對照組對照組圖9環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（如圖10）圖圖10設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比推出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的推理總結(jié)能力，解決了本節(jié)重難點(diǎn)問題，完成教學(xué)內(nèi)容。圖圖11學(xué)生反思和自我評價(jià)優(yōu)點(diǎn)：改善了實(shí)驗(yàn)步驟，縮短了操作時(shí)間。2.儀器損耗降低，安全性更高。3.藥品更簡單易得，成本也有所降低。4.成功率顯著提高，DNA純度也提高。缺點(diǎn)：未找到更簡單貼近生活的藥品替代二苯胺試劑；部分同學(xué)操作不夠規(guī)范。教師布置課后作業(yè)進(jìn)行鞏固（如圖12）圖圖12六、教學(xué)反思與自我評價(jià)優(yōu)點(diǎn)：1、降低了成本，簡化了操作、縮短了時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)成功率。2、以科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般步驟貫穿了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，突破了重、難點(diǎn)。3、不直接給出實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生自主摸索、探究、設(shè)計(jì)再改進(jìn)，改進(jìn)后還完善補(bǔ)充，培養(yǎng)了學(xué)生們嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新的精神。4、實(shí)驗(yàn)材料來源于生活，貼近生活很好地告訴學(xué)生只要用心，生活處處是實(shí)驗(yàn)，在家也可以得到DNA。不