以实验为先导的“D N A粗提取与鉴定”的教学设计

欣向红 （江苏省金湖中学 江苏淮安 211600）

以实验为先导的“D N A粗提取与鉴定”的教学设计

欣向红 （江苏省金湖中学 江苏淮安 211600）

以分组实验为先导，引发学生问题意识；以一张表格为主线，层层推进教学目标；以问题串为支点，突破教学重难点；以教学反思为阶梯，树立新的教学观。

教学设计 DNA粗提取 实验教学

1 教材分析

“DNA粗提取与鉴定”是人教版选修1模块中的一个课题。尽管在《必修1·细胞与生命》中通过实验观察了DNA和RNA在细胞中的分布，在《必修2·遗传与进化》中学习了DNA分子的结构，但学生对DNA分子仍缺乏较直观的认识。物质的粗提取和鉴定实验是开展分子生物学研究的基本技术。本课题的教学不仅是对必修1、必修2教材中有关组成细胞化合物的验证和DNA的理论知识的巩固，而且还可以帮助学生理解与掌握细胞中化合物的提取原理和技巧，初步了解分子生物学的基本实验方法。

2 设计思路

“生物技术实践”课程的基本理念是提高学生的科学素养，而生物学实验教学是培养学生科学素养的重要途径和方法。因此，《普通高中生物课程标准（实验）》在课程设计思路中指出：“生物技术实践”模块重在培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力，增进学生对生物技术应用的了解。本课题的教学设计思路是首先以实验为先导，引发学生的问题意识，激发学生主动解决问题的欲望；再通过一条主线，以问题串为载体，采用小组合作学习的方式，将教学目标逐层推进。教师的主要任务不是详细讲解，而是给学生提供实验条件及必要的参考资料，指导学生设计和进行实验，引导和指导学生的问题讨论。本课题课时安排为2课时。

3 教学目标及重难点

知识目标：理解DNA粗提取和鉴定的原理。

能力目标：① 初步掌握DNA粗提取和鉴定的方法；② 在对实验原理、步骤的理解和分析过程中培养科学思维；③ 熟悉粗提取生物大分子的一般性方法。

情感、态度与价值观目标：在实验过程中培养严谨细致、实事求是的科学态度。

教学重难点：DNA的粗提取和鉴定的方法及原理。

4 教学过程

4.1 以分组实验为先导，引发学生问题意识

爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”思维是从问题开始的，有问题才有思考，培养学生的问题意识，是创新教育的起点。

本课题教学的常规做法是先进行基础知识和实验设计的理论教学，然后再安排学生到实验室去做实验。笔者在进行本课题教学时，则是先让学生在课前自学了有关知识，第一课时再安排学生到实验室以鸡血细胞液为材料，动手进行DNA的粗提取与鉴定的实验，让学生在体验中发现问题、提出问题。

4.1.1 课前制备，课堂汇报

教师要求兴趣小组的学生提前到农贸菜场采取鸡血，制备鸡血细胞液。实验时，兴趣小组的学生向全班同学汇报制备过程，展示制备好的鸡血细胞液。

4.1.2 分组实验，自主体验

教师通过大屏幕展示DNA粗提取与鉴定的方法步骤（表1），学生根据步骤提示进行操作。过程中教师只是指导学生设计和操作实验，不进行实验步骤的详细讲解。

4.1.3 提出问题，尝试解决

结合实验操作，每个实验小组至少提出两个问题。在课末最后5 min，各小组汇报、交流提出的问题。针对提出的问题，各小组课后查资料，相互讨论，尝试着解决问题。教师对各小组提出的问题进行汇总，并结合这些问题进行下节课(第二课时)的备课。

4.2 以一张表格为主线，层层推进教学目标

根据上节课学生所提问题的汇总，教师大屏幕呈现表2。通过这张表格检查上节课的学习效果，层层推进、落实本节课的教学目标。

4.2.1 检测上节实验课及课后自主学习的效果

（1）各小组汇报课后针对所提两个问题搜集资料的情况，其他小组可以进行补充、质疑和提问，教师在此过程中进行掌控。

（2）教师设问：表中加入的物质及每一步的目的是什么？

表1 D N A粗提取与鉴定的方法步骤

表2 D N A粗提取与鉴定的基本步骤

4.2.2 层层推进本节课的教学目标

以学习小组为单位，讨论以下问题：

① 该实验体现了哪些原理？② 以鸡血细胞做实验材料的优点是什么？实验材料的选取原则是什么？③ 如果实验材料是植物，与用鸡血相比，会有哪些不同？④ 获取含DNA的滤液中可能含有哪些成分？为了纯化DNA需要将滤液作怎样地处理？

4.3 以问题串为支点，突破教学重难点

对以上几个方面所包含的重难点知识，教师通过设计问题串，让学生自主阅读教材，进行小组讨论，教师适时、适当点拨，以突破这些重难点。

针对以上问题①所涉及原理中的“DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解性”和“DNA与杂质如某些蛋白质在酒精中溶解性”， 教师可以设计以下问题串：① 画出DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度曲线图，说出DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度如何？② DNA与杂质如某些蛋白质在酒精中溶解性有什么差别？③ 还可以利用哪些理化特性将DNA与蛋白质分离？④ 以上3题的讨论在提取生物大分子方面给你什么启示？

针对以上问题②“选择鸡血细胞这个实验材料”，设计以下问题：① 为什么不选猪血？② 若用猪肝做实验材料有什么不足？教师借着这两个问题，让学生逆向思考：哺乳动物的成熟红细胞无细胞核及细胞器，提取不到DNA；用动物肝脏作实验材料需要研磨、离心，对设备要求较高，操作繁琐，历时较长，从而使学生明确实验材料选择的原则是“DNA含量相对较高，材料易得，实验操作方便”。

针对以上问题③“如果实验材料是植物，实验设计会有哪些不同”，教师设计以下问题串：① 如果实验材料是植物如洋葱，如何破碎细胞？② 提取洋葱DNA时，在切碎的洋葱中加洗涤剂和食盐的作用是什么？③ 提取洋葱DNA时，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？

针对以上问题④“获取的含DNA的滤液如何纯化”，教师设计以下问题串：① 滤液/研磨液中可能含有哪些成分？② 为了纯化DNA需要将滤液作怎样的进一步处理？③ 教材P55中的方案二和方案三的原理有什么不同？

4.4 以教学反思为阶梯，树立新的教学观

教学反思是对过去的教学设计、教学过程和教学效果的再认识、再思考。新课程改革中,教师只有不断反思,才能使教学中的不足得到弥补，教学经验得到升华，从而改善教学理念与操作体系，形成新的教学观。4.4.1 反思实验操作过程，积累实验经验

结合第一课时中对学生实验操作过程的观察，教师对学生实验效果不好的原因进行整理，为今后的实验积累经验。如在“析出含DNA的黏稠物”这一步骤的加蒸馏水过程中，有这样几种不正确的操作：① 学生不是沿烧杯内壁缓缓加入蒸馏水，而是倒入蒸馏水。② 没能在缓缓加入蒸馏水的同时用玻璃棒不停地沿一个方向轻轻搅拌。③ 停止加入蒸馏水的时间没把握好。④ 实验的后几步操作中搅拌速度偏快，导致实验效果不佳。

4.4.2 反思兴趣小组的课前准备和课后延伸探究，拓宽实验教学思路

由于课堂教学时间有限，兴趣小组的学生课前完成鸡血细胞液的制备，课上进行汇报和展示。这样既保证了充足的课堂实验时间，又可以方便课后其他学生就制备鸡血细胞液与兴趣小组的同学进行探讨和交流。

一堂课的时间要进行多方向探究是不可能的。因此，教师可利用每周社团活动的时间，让兴趣小组的学生进行“不同材料的DNA粗提取”“去除滤液中杂质的不同处理方法”的探究。如结合教学资料上介绍的有关该实验的一些研究，教师提供了黄豆幼根、幼嫩的白萝卜变态根、洋葱鳞茎和幼嫩的花椰菜的花序这些来源易得的材料，让兴趣小组分别进行DNA的粗提取与鉴定。通过实验发现黄豆幼根、洋葱的效果最佳，这就为今后选择来源易得、价格低廉、实验效果明显的实验材料提供了直接的经验。对于DNA滤液中杂质的去除，教师引导兴趣小组的学生分别进行了在溶液中加不同浓度NaCl溶液、在滤液中加嫩肉粉、在滤液中加多酶片、将滤液放在60～75℃的恒温水浴中保温10～15min这四种处理方法。这样既让学生体会了不同方法去杂质的原理，又可以让学生自己寻找去除杂质的相对简便且效果明显的途径。

4.4.3 转变教学观，使实验教学更开放、更具探索性

思想是行动的指南，观念是行动的灵魂。新课程中，教师在实验教学中不再是实验步骤的讲解者，而要成为实验活动的组织者、实验过程的支持者和指导者，必须把实验课程内容转化为具有探索性、开放性和适应性的教学情境。为此，实验课不仅要给学生较多的时间，更重要的是教师在实验课上所提的各种教学要求要有开放性。如在分组实验前，教师对使用的实验器材不作统一要求，而是让学生根据实验设计，自由选择具体的器材种类，还可以指导学生课后自制一些实验器材，从而有利于学生动手能力、创新能力的发展。实验课课上的时间毕竟有限，为使学生的实验技能和创造能力得到充分的发展，可创造条件开放实验室。在开放实验室的充裕时间里，教师可引导学生对教材中的演示实验进行改进和探索，也可以就一些课后实验让学生自己去实验、观察和思考，由此发展实验能力、操作能力、创新能力，使学生产生一种探索知识的内在动力。学生也可以从拟定方案，进行试验，到实验出现异常等方面反复对比，使思维更具有深度。

G633.91

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文件编号：1003-7586(2017)10-0041-03