DNA粗提取与鉴定实验改进说课教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

《“DNA粗提取与鉴定”的实验改进》说课稿各位评委老师好，我说课的内容是“DNA粗提取与鉴定”的实验改进，我将从以下6个方面展开。一、教材分析DNA粗提取与鉴定是新人教版（2019）选择性必修3《生物技术与工程》-第三章基因工程-第一节重组DNA技术的基本工具中“探究实践”的内容。也是新高考考点之一。学生学习过必修二《遗传与进化》，明确DNA是主要遗传物质，而该实验有助于帮助学生对DNA的建立感性认识，加深基因工程技术赋予生命新特性的理解，从而提升学生生物学科素养。学情分析知识基础：掌握蛋白质、DNA的组成、分布及特点、认识DNA是主要遗传物质等知识，但对DNA的认识比较抽象，认为DNA是看不见的，必须在显微镜下观察。能力基础：学生已具备分析和解决问题的能力，可进行简单的实验设计、动手操作能力。三、教学目标在此基础上，我设置以下核心素养目标。1.尝试用香蕉进行DNA的粗提取。2.熟悉DNA、蛋白质等分子特点，进行DNA提取过程中杂质的去除，提升实验成功率，同时形成结构与功能相适应的生命观。3.在实验中培养学生严谨细致、积极探索的科学态度，提升学生实验操作能力，养成学生团结协助精神。4.激发并增强学生运用生物学知识去关注社会热点问题，尝试用生物学知识去理解问题。四、实验内容与方法实验内容和原理如下（1）实验内容:DNA粗提取与鉴定的实验改进（2）实验原理：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度较高DNA＋二苯胺试剂蓝色（鉴定DNA）蛋白酶水解蛋白质，双缩脲试剂＋蛋白质→紫色（DNA纯度粗略测定）教学重点：DNA粗提取与鉴定实验原理、过程；难点：在实验室允许的条件下，通过更简易的装置、药品对实验改进的探究，缩短时间、成本，一定程度上提升DNA纯度。为达到教学目标、突破重难点，我设置了以下几个环节。并采用自主实验、实验改进探究、确定方案、实验验证的方法来开展我的实验教学。环节一：自主实验（发现问题）环节二：实验改进探究环节三：实验验证五、教学过程设计环节一：自主实验（发现问题）引导学生预习实验原理，自主实验，完成教材第74-75页“探究·实践”中以洋葱的DNA粗提取与鉴定实验，并分析教材实验的优点和缺陷。设计意图:通过学生自身经历，总结、分析、归纳，最终发现问题。以下是学生总结的内容。优点：1.研磨液能够很好的溶解细胞膜、释放DNA，抑制DNA酶活性，很好的保持其完整性，保障后续实验的正常进行。2.鉴定装置小巧，便于携带。缺陷：1材料：洋葱刺激性气味强，辣眼睛，且难研磨充分，耗时久。2装置：①研钵小，不易研磨，且研磨不充分，核DNA没有充分释放，过滤时间也慢，耗时久，最后易显色不明显。②DNA容易吸附在玻璃仪器上，使DNA含量降低。3药品：药品昂贵，配置复杂，且实验室只有少量的95%乙醇，但有大量无水乙醇。根据学生总结出的内容，对学生提出要求：你能设计方案来改进教材实验的不足且能一定程度提高提取DNA纯度吗？环节二：实验改进探究根据学生总结的教材缺陷分为三个创新小组（小组合作）：1.材料改进、装置创新组

2.药品创新组3.DNA纯度提升创新组设计意图:教师引导小组通过已学实验知识，自主查找资料，改进创新，解决新知问题，培养学生小组合作探究精神，提高学生设计实验解决问题能力。以下是创新小组合作情况：材料改进、装置创新组材料改进：综合成本、材料是否易取、DNA含量等方面考虑，最终选择将洋葱换成香蕉。因为香蕉的体细胞DNA数33条（洋葱体细胞16条）比洋葱丰富，无刺激性气味，研磨简单充分，耗时短，研磨＋过滤一般在5分钟左右完成。装置创新：①改进研磨、过滤装置（如图1）图1图1②玻璃仪器换成塑料仪器玻璃试管→塑料管玻璃烧杯→塑料烧杯玻璃棒→筷子玻璃滴管→有刻度的塑料滴管③改进鉴定装置（如图2）图图22.药品创新组①更换研磨液，降低成本（如图3）图图3②设计预实验确定无水乙醇能否代替95%乙醇（结果如图4）自变量：在上清液中分别加入等体积95%乙醇、等体积无水乙醇、2倍体积无水乙醇图4图43.DNA纯度提升创新组粗提取DNA可能有蛋白质、多糖、RNA等杂质，通过了解核DNA在染色体上，染色体组成是DNA和蛋白质，所以通过蛋白质酶水解蛋白质入手，使蛋白质与DNA分离，达到一定程度的提纯过程。设计改进实验，提高提取成功率，提升DNA纯度（结果如图5）①不加酶组②加酶组（效果更好）图图5设计意图：通过以小组合作自主设计改进装置，培养学生学以致用，学会借助资源，培养合作探究精神和自主分析解决问题的能力。总结以上创新点，小组合作设计实验方案步骤：提供材料：香蕉提供仪器：PE密实袋、试管架、烧杯、塑料管、筷子、有刻度的胶头滴管、恒温水浴箱、电子天平提供药品：洗洁精、2mol/LNaCl溶液、NaCl晶体、蛋白酶、自来水、预冷的无水乙醇、二苯胺试剂、双缩脲试剂。初步确定实验步骤：（实验中发现常温下，提取香蕉DNA完整度低，很散，无法用筷子卷起丝状物，并难以进行接下来的DNA鉴定实验。学生针对这一现象，进行教辅资料及网上查询，发现是常温下DNA酶活性较高导致这一现象，怎么抑制DNA酶活性？学生利用必修一学习酶的特性，将常温香蕉换成冷藏香蕉，可以有效解决DNA完整度低的现象，如图6）图图6学生在实验中进一步完善，最终得出如下步骤（如图7）图图7实验结果（如图8、图9）：图图8对照组对照组图9环节三：实验验证（如图10）图图10设计意图：通过实验现象对比推出结论，培养学生的推理总结能力，解决了本节重难点问题，完成教学内容。图图11学生反思和自我评价优点：改善了实验步骤，缩短了操作时间。2.仪器损耗降低，安全性更高。3.药品更简单易得，成本也有所降低。4.成功率显著提高，DNA纯度也提高。缺点：未找到更简单贴近生活的药品替代二苯胺试剂；部分同学操作不够规范。教师布置课后作业进行巩固（如图12）图图12六、教学反思与自我评价优点：1、降低了成本，简化了操作、缩短了时间，提高实验成功率。2、以科学实验的一般步骤贯穿了整个实验过程，突破了重、难点。3、不直接给出实验方案，学生自主摸索、探究、设计再改进，改进后还完善补充，培养了学生们严谨、创新的精神。4、实验材料来源于生活，贴近生活很好地告诉学生只要用心，生活处处是实验，在家也可以得到DNA。不