以實驗為先導的“D N A粗提取與鑒定”的教學設計

欣向紅 （江蘇省金湖中學 江蘇淮安 211600）

以實驗為先導的“D N A粗提取與鑒定”的教學設計

欣向紅 （江蘇省金湖中學 江蘇淮安 211600）

以分組實驗為先導，引發學生問題意識；以一張表格為主線，層層推進教學目標；以問題串為支點，突破教學重難點；以教學反思為階梯，樹立新的教學觀。

教學設計 DNA粗提取 實驗教學

1 教材分析

“DNA粗提取與鑒定”是人教版選修1模塊中的一個課題。盡管在《必修1·細胞與生命》中通過實驗觀察了DNA和RNA在細胞中的分布，在《必修2·遺傳與進化》中學習了DNA分子的結構，但學生對DNA分子仍缺乏較直觀的認識。物質的粗提取和鑒定實驗是開展分子生物學研究的基本技術。本課題的教學不僅是對必修1、必修2教材中有關組成細胞化合物的驗證和DNA的理論知識的鞏固，而且還可以幫助學生理解與掌握細胞中化合物的提取原理和技巧，初步了解分子生物學的基本實驗方法。

2 設計思路

“生物技術實踐”課程的基本理念是提高學生的科學素養，而生物學實驗教學是培養學生科學素養的重要途徑和方法。因此，《普通高中生物課程標準（實驗）》在課程設計思路中指出：“生物技術實踐”模塊重在培養學生設計實驗、動手操作、收集證據等科學探究的能力，增進學生對生物技術應用的了解。本課題的教學設計思路是首先以實驗為先導，引發學生的問題意識，激發學生主動解決問題的欲望；再通過一條主線，以問題串為載體，采用小組合作學習的方式，將教學目標逐層推進。教師的主要任務不是詳細講解，而是給學生提供實驗條件及必要的參考資料，指導學生設計和進行實驗，引導和指導學生的問題討論。本課題課時安排為2課時。

3 教學目標及重難點

知識目標：理解DNA粗提取和鑒定的原理。

能力目標：① 初步掌握DNA粗提取和鑒定的方法；② 在對實驗原理、步驟的理解和分析過程中培養科學思維；③ 熟悉粗提取生物大分子的一般性方法。

情感、態度與價值觀目標：在實驗過程中培養嚴謹細致、實事求是的科學態度。

教學重難點：DNA的粗提取和鑒定的方法及原理。

4 教學過程

4.1 以分組實驗為先導，引發學生問題意識

愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更為重要，因為解決一個問題也許只是一個數學上或實驗上的技巧問題，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度看舊問題，卻需要創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”思維是從問題開始的，有問題才有思考，培養學生的問題意識，是創新教育的起點。

本課題教學的常規做法是先進行基礎知識和實驗設計的理論教學，然后再安排學生到實驗室去做實驗。筆者在進行本課題教學時，則是先讓學生在課前自學了有關知識，第一課時再安排學生到實驗室以雞血細胞液為材料，動手進行DNA的粗提取與鑒定的實驗，讓學生在體驗中發現問題、提出問題。

4.1.1 課前制備，課堂匯報

教師要求興趣小組的學生提前到農貿菜場采取雞血，制備雞血細胞液。實驗時，興趣小組的學生向全班同學匯報制備過程，展示制備好的雞血細胞液。

4.1.2 分組實驗，自主體驗

教師通過大屏幕展示DNA粗提取與鑒定的方法步驟（表1），學生根據步驟提示進行操作。過程中教師只是指導學生設計和操作實驗，不進行實驗步驟的詳細講解。

4.1.3 提出問題，嘗試解決

結合實驗操作，每個實驗小組至少提出兩個問題。在課末最后5 min，各小組匯報、交流提出的問題。針對提出的問題，各小組課后查資料，相互討論，嘗試著解決問題。教師對各小組提出的問題進行匯總，并結合這些問題進行下節課(第二課時)的備課。

4.2 以一張表格為主線，層層推進教學目標

根據上節課學生所提問題的匯總，教師大屏幕呈現表2。通過這張表格檢查上節課的學習效果，層層推進、落實本節課的教學目標。

4.2.1 檢測上節實驗課及課后自主學習的效果

（1）各小組匯報課后針對所提兩個問題搜集資料的情況，其他小組可以進行補充、質疑和提問，教師在此過程中進行掌控。

（2）教師設問：表中加入的物質及每一步的目的是什么？

表1 D N A粗提取與鑒定的方法步驟

表2 D N A粗提取與鑒定的基本步驟

4.2.2 層層推進本節課的教學目標

以學習小組為單位，討論以下問題：

① 該實驗體現了哪些原理？② 以雞血細胞做實驗材料的優點是什么？實驗材料的選取原則是什么？③ 如果實驗材料是植物，與用雞血相比，會有哪些不同？④ 獲取含DNA的濾液中可能含有哪些成分？為了純化DNA需要將濾液作怎樣地處理？

4.3 以問題串為支點，突破教學重難點

對以上幾個方面所包含的重難點知識，教師通過設計問題串，讓學生自主閱讀教材，進行小組討論，教師適時、適當點撥，以突破這些重難點。

針對以上問題①所涉及原理中的“DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解性”和“DNA與雜質如某些蛋白質在酒精中溶解性”， 教師可以設計以下問題串：① 畫出DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度曲線圖，說出DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度如何？② DNA與雜質如某些蛋白質在酒精中溶解性有什么差別？③ 還可以利用哪些理化特性將DNA與蛋白質分離？④ 以上3題的討論在提取生物大分子方面給你什么啟示？

針對以上問題②“選擇雞血細胞這個實驗材料”，設計以下問題：① 為什么不選豬血？② 若用豬肝做實驗材料有什么不足？教師借著這兩個問題，讓學生逆向思考：哺乳動物的成熟紅細胞無細胞核及細胞器，提取不到DNA；用動物肝臟作實驗材料需要研磨、離心，對設備要求較高，操作繁瑣，歷時較長，從而使學生明確實驗材料選擇的原則是“DNA含量相對較高，材料易得，實驗操作方便”。

針對以上問題③“如果實驗材料是植物，實驗設計會有哪些不同”，教師設計以下問題串：① 如果實驗材料是植物如洋蔥，如何破碎細胞？② 提取洋蔥DNA時，在切碎的洋蔥中加洗滌劑和食鹽的作用是什么？③ 提取洋蔥DNA時，如果研磨不充分，會對實驗結果產生怎樣的影響？

針對以上問題④“獲取的含DNA的濾液如何純化”，教師設計以下問題串：① 濾液/研磨液中可能含有哪些成分？② 為了純化DNA需要將濾液作怎樣的進一步處理？③ 教材P55中的方案二和方案三的原理有什么不同？

4.4 以教學反思為階梯，樹立新的教學觀

教學反思是對過去的教學設計、教學過程和教學效果的再認識、再思考。新課程改革中,教師只有不斷反思,才能使教學中的不足得到彌補，教學經驗得到升華，從而改善教學理念與操作體系，形成新的教學觀。4.4.1 反思實驗操作過程，積累實驗經驗

結合第一課時中對學生實驗操作過程的觀察，教師對學生實驗效果不好的原因進行整理，為今后的實驗積累經驗。如在“析出含DNA的黏稠物”這一步驟的加蒸餾水過程中，有這樣幾種不正確的操作：① 學生不是沿燒杯內壁緩緩加入蒸餾水，而是倒入蒸餾水。② 沒能在緩緩加入蒸餾水的同時用玻璃棒不停地沿一個方向輕輕攪拌。③ 停止加入蒸餾水的時間沒把握好。④ 實驗的后幾步操作中攪拌速度偏快，導致實驗效果不佳。

4.4.2 反思興趣小組的課前準備和課后延伸探究，拓寬實驗教學思路

由于課堂教學時間有限，興趣小組的學生課前完成雞血細胞液的制備，課上進行匯報和展示。這樣既保證了充足的課堂實驗時間，又可以方便課后其他學生就制備雞血細胞液與興趣小組的同學進行探討和交流。

一堂課的時間要進行多方向探究是不可能的。因此，教師可利用每周社團活動的時間，讓興趣小組的學生進行“不同材料的DNA粗提取”“去除濾液中雜質的不同處理方法”的探究。如結合教學資料上介紹的有關該實驗的一些研究，教師提供了黃豆幼根、幼嫩的白蘿卜變態根、洋蔥鱗莖和幼嫩的花椰菜的花序這些來源易得的材料，讓興趣小組分別進行DNA的粗提取與鑒定。通過實驗發現黃豆幼根、洋蔥的效果最佳，這就為今后選擇來源易得、價格低廉、實驗效果明顯的實驗材料提供了直接的經驗。對于DNA濾液中雜質的去除，教師引導興趣小組的學生分別進行了在溶液中加不同濃度NaCl溶液、在濾液中加嫩肉粉、在濾液中加多酶片、將濾液放在60～75℃的恒溫水浴中保溫10～15min這四種處理方法。這樣既讓學生體會了不同方法去雜質的原理，又可以讓學生自己尋找去除雜質的相對簡便且效果明顯的途徑。

4.4.3 轉變教學觀，使實驗教學更開放、更具探索性

思想是行動的指南，觀念是行動的靈魂。新課程中，教師在實驗教學中不再是實驗步驟的講解者，而要成為實驗活動的組織者、實驗過程的支持者和指導者，必須把實驗課程內容轉化為具有探索性、開放性和適應性的教學情境。為此，實驗課不僅要給學生較多的時間，更重要的是教師在實驗課上所提的各種教學要求要有開放性。如在分組實驗前，教師對使用的實驗器材不作統一要求，而是讓學生根據實驗設計，自由選擇具體的器材種類，還可以指導學生課后自制一些實驗器材，從而有利于學生動手能力、創新能力的發展。實驗課課上的時間畢竟有限，為使學生的實驗技能和創造能力得到充分的發展，可創造條件開放實驗室。在開放實驗室的充裕時間里，教師可引導學生對教材中的演示實驗進行改進和探索，也可以就一些課后實驗讓學生自己去實驗、觀察和思考，由此發展實驗能力、操作能力、創新能力，使學生產生一種探索知識的內在動力。學生也可以從擬定方案，進行試驗，到實驗出現異常等方面反復對比，使思維更具有深度。

G633.91

B

文件編號：1003-7586(2017)10-0041-03