一、指導思想
《DNA的粗提取與鑒定》實驗是“遺傳和變異”一章的重點，DNA是生物工程中研究的焦點，所以通過實驗，讓學生對DNA的粗提取與鑒定有親身的體驗，形成初步的感性認識是很有必要的。然而，實驗所需的試劑器材多，實驗員準備時間長（如雞血的取得及處理），學生操作步驟多，持續時間長(一般需要一節多課)，如果僅僅遵循實驗步驟提取并鑒定DNA，掌握怎樣做，雖然能夠培養學生實驗操作技能，但不能充分體現新課標理念和高考改革的方向，與我校學生文化素質的基本情況也不相符，因而不能充分利用這次難得的實驗機會。
我們知道，新課標倡導探究性學習，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程，勤于動手和動腦，逐步培養學生收集和處理科學信息的能力，獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作能力等，重在培養創新精神和實踐能力。為此，新課標在設計的6個模塊中共建議安排68個探究性的實驗和實習活動，這比現行教學大綱中安排的多出40個。新課標強調的探究性學習突出地體現在每一個精心設計的學生活動中，即使是簡單的驗證性實驗也是在發現問題、提出假設、設計實驗、完成實驗以及得出結論的探究過程中進行的。在能力教學目標中將發展學生的探究能力非常具體的規定為11方面如：分析問題，闡明與研究該問題的相關知識、設計可行的實驗方案、實施實驗方案，收集證據、聽取他人的意見，利用證據和邏輯對自己的結論進行辯護以及作必要的反思和修改等�？茖W探究強調：知識的獲得固然重要，掌握知識如何獲得的過程更為重要。
從高考改革來看，高考強調知識、能力、方法，重視科學素養的考察，這與新課程理念是一致的。以今年江蘇高考為例，新課程理念體現的十分明顯：1、加強了對實驗能力和科學探究能力的考查。試卷中共有10題屬于實驗內容，但考查的側重點不同，有考原理、過程、裝置、研究過程、錯誤分析等。另外，研究性學習內容考查也有所突出。側重從研究性學習的方法、研究性學習內容的拓展、延伸與應用進行了考查。這些研究性學習內容在一份高考試題中體現出來，是新課標中關于研究性學習的具體體現。2、注重識圖表、繪圖表能力的考查。整套試卷出現了表示實驗數據、生物學現象、坐標曲線圖等各種圖形24個。另外，還有7個表格，這些圖表的使用，包含了大量的解題信息，考生要從大量圖形或曲線中獲取信息，加大了思維容量，是對學生能力考查的重要體現。3、聯系江蘇實際，注重熱點問題 �？傊�，在考查學生對基礎知識和基本技能掌握程度的同時，進一步加強了對獲取信息、探究、批判思維、綜合運用等能力的考查，實驗比重大，強調了研究性學習的考查。我覺得我們今年的試題在重視基礎知識的同時，加強了對學生科學思維方式和實驗技能的考察，將來會不會朝課改區的方向進一步的發展，值得引起我們的關注。
我們的學生，文化綜合素質較差，這決定了學生連基礎知識的落實都存在很大問題，談能力的培養就更加困難。（如不少學生課堂自我控制和配合能力低，自主學習不專心，實驗中學生哄鬧、嬉笑、難以平息下來等情況時常出現；學生基礎較差，理解原理都困難，對于探究什么、如何進行探究更是十分茫然；學生表達交流能力弱，小組間學習交流效果差等），但高考的標高是不會降低的，我們必需改變教學方式，通過引導，幫助學生落實基本知識，幫助他們嘗試設計實驗，培養他們一定的科學文化素養。
有了上面一些想法，我想將這一驗證性實驗改為探究性實驗，通過動腦動手，鞏固落實課本基本知識，同時培養學生一定的創新意識。
二、教學思路
依據新課標倡導探究性學習的理念以及高考試題的發展方向，結合我校學生的實際情況，將本實驗設計為探究性實驗。力求引導學生主動參與實驗的探究過程，激發學生的學習熱情，幫助學生以感性認識為基礎，深入理解、體會科學探究的一般步驟。具體來說，教師在教學中重點注重引導學生分析實驗原理，借助實驗落實鞏固課本基礎知識，在具體的操作中，開放實驗材料的選擇、實驗過程的設計、實驗結果的鑒定方法，教師只起組織、指導甚至與學生合作的作用，嘗試培養學生利用基礎知識解決實際問題的能力。學生在充分理解實驗原理的基礎上，自選實驗材料，設計實驗步驟，觀察實驗現象和分析實驗結果，教師鼓勵學生大膽提出問題、作出假設、科學實驗、分析結果，初步培養學生開展探究性實驗的信心和科學素養。
三、教材處理
補充實驗原理1、雞血細胞做實驗材料，一是因為雞血（尤其是雄雞）細胞核的DNA含量豐富，材料易得；二是雞血細胞極易吸水脹破。2、在濃度較高的氯化鈉溶液(物質的量濃度為2 moL/L )中,核蛋白容易解聚,游離出DNA。而DNA在濃度較高的氯化鈉溶液中的溶解度很高,Na+與帶負電的DNA結合成DNA鈉鹽。這時DNA在溶液中呈溶解狀態；3、DNA在濃度較低的氯化鈉溶液中溶解度小,而蛋白質的溶解度增高(這就是蛋白質的鹽溶現象)；4、預冷的乙醇溶液具有以下優點：一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解，二是降低分子運動，易于形成沉淀析出，三是低溫有利于增加DNA分子柔韌性，減少斷裂；5、洗滌劑等去污劑可以溶解細胞的細胞壁，破壞細胞膜，同時也能使蛋白質變性；6、DNA和蛋白質對高溫耐受性的不同；7、甲基綠能使DNA染成綠色
補充材料 花椰菜 蘿卜 洋蔥 月季花葉
洗潔精 研磨液 甲基綠
四、教學目標設計
知識目標
1、通過嘗試對植物或動物組織中的DNA進行粗提取，了解DNA的物理化學性質。
2、理解DNA粗提取與鑒定的原理。
能力目標
掌握DNA粗提取及鑒定方法，能利用DNA的性質進行實驗設計和操作。
態度觀念目標
通過對DNA的粗提取的實驗過程的設計及操作，鍛煉科學的思維方法，培養實事求是的科學態度。
五 教學重難點
重點 實驗原理的分析及材料的選擇
難點 實驗步驟的設計及操作
六 課時安排
2課時
七、教學方法
設疑分析-----引導探究-------交流討論的發現法教學
八、教學過程設計
要提取DNA并鑒定提取物是DNA，要解決的主要問題有：①DNA主要存在于細胞核中，如何選取具核的生物組織作為實驗材料。②如何除去核膜和細胞膜，對于植物細胞又如何破壁。③細胞核中除DNA外，還有其他一些大分子物質，且DNA以核蛋白體的形式存在。那么，如何使DNA與蛋白質等其他的大分子物質分開。④如何去除雜質使DNA更加純化。⑤如何驗證提取物主要是DNA成分。我們教學的重點就是要以這些主要問題為引子，引導學生在思考這些問題的同時，鞏固基礎知識，利用這些知識，設計實驗步驟。
（一）引入新課 以艾弗里研究DNA是遺傳物質的實驗設計引入，提出問題：艾弗里實驗設計的關鍵思路是什么？過渡到我們今天也嘗試著對DNA進行粗提取并鑒定。
（二）進行新課
1．原理分析
提取生物大分子的基本思路是選用一定的物理或化學方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子。細胞中有那些大分子物質?哪種大分子在細胞中含量最大？（鞏固組成細胞的元素及其化合物）
1.1如何除去其他成分，提取DNA？
資料分析 ①DNA在NaCl溶液中的溶解曲線 ②蛋白質的鹽溶和鹽析現象：在蛋白質水溶液中，加入少量低濃度的中性鹽，如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等，蛋白質在水溶液中的溶解度增大，這種現象稱為鹽溶，如雞蛋清的溶解。而蛋白質在高濃度的鹽溶液中，蛋白質析出，這種現象稱為“鹽析”。③酒精對DNA和蛋白質的不同作用
提出問題：
①DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度有何特點？要使DNA溶解，需要使用什么濃度？要使DNA析出，又需要使用什么濃度？
②如何操作，使DNA在鹽溶液中溶解或析出？
③DNA越純，鑒定時效果越明顯，進一步提出問題 利用所學的知識，還有哪些方法可以將DNA和蛋白質分開，進一步提純DNA?引導學生從酶和溫度來思考。（應選用什么酶?蛋白酶，因為酶具有專一性。溫度值為60～
歸納小結，形成提取和純化DNA的方案：
方案一：30mL含DNA的濾液＋2mol/L NaCl→同方向攪拌，DNA溶解→加入蒸餾水→DNA析出→過濾得到過濾物→放到2mol/LNaCl溶液中溶解→DNA-NaCl溶解液
方案二：30mL濾液＋嫩肉粉（木瓜蛋白酶）→靜置10～15分鐘→DNA濾液
方案三：30mL濾液→60～75℃恒溫保溫10~15分鐘→過濾獲得DNA濾液
1.2如何讓細胞中DNA釋放到鹽溶液中？
提出問題 DNA在細胞中存在部位？能否通過生物膜從細胞中出來？如何破碎細胞？（鞏固細胞的結構，細胞膜的結構，物質進出細胞的方式）（方法：研磨、酶解、洗潔精瓦解細胞膜等）
1.3如何鑒定DNA？
當鑒定提取出的物質是否是DNA時，需要使用什么指示劑進行鑒定？如何鑒定提取出的DNA是否還含有其他一些雜質，如還原性糖類、脂肪、蛋白質等?要想說明顏色變化是DNA引起的，而不是所含蛋白質這一雜質引起，怎樣操作？(鞏固前面的實驗，培養設計對照的思想)
原理小結：通過利用不同濃度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以從細胞中提取和提純DNA；再利用酒精進一步將DNA與蛋白質分離開來，達到提純的目的；最后利用二苯胺試劑鑒定提取的物質是否是DNA。
2．實驗設計
通過原理分析，我們可將實驗步驟歸納為 ①釋放組織細胞中的DNA，②粗提取DNA，③將粗提取的DNA進一步純化，④鑒定提取物是DNA
2．1實驗材料
理論上，凡是含有DNA的生物材料都可以考慮。
2．2破碎細胞，獲取含DNA的濾液
若選用雞血和洋蔥作實驗材料，則怎樣獲取含DNA的濾液？（引導學生利用所掌握的知識設計操作步驟）（在雞血細胞液中加入一定量蒸餾水并用玻棒攪拌，過濾后收集濾液；切碎洋蔥，加入一定量洗滌劑和食鹽，攪拌研磨，過濾后收集濾液。）
在以上實驗中，加入蒸餾水、洗滌劑和食鹽的作用分別是什么？過濾時應當選用濾紙、還是尼龍布？
（血細胞在蒸餾水中大量吸水而脹破；洗滌劑瓦解細胞膜；食鹽溶解DNA物質；選用尼龍布進行過濾。）
在處理植物組織時需要進行研磨，其目的是什么？研磨不充分產生什么結果？
（破碎細胞壁，使核物質容易溶解在NaCl溶液中；研磨不充分會使DNA的提取量減少。）
（具體做法：10mL雞血＋20mL蒸餾水→同方向攪拌→3層尼龍布過濾→濾液）
2．3除去濾液中的雜質：最初獲得的DNA濾液含有蛋白質、脂質等雜質，需要進一步提純DNA。根據三種方案提取并純化DNA。
2．4DNA析出與鑒定 在濾液中仍然含有一些雜質，怎樣除去這些雜質呢？得到的DNA呈何顏色？（濾液與等體積的冷卻酒精混合均勻，靜置2～3分鐘，析出的白色絲狀物就是DNA。DNA呈白色。）
怎樣鑒定析出的白色絲狀物就是DNA呢？簡述DNA的鑒定過程。
（具體做法。試管2支，編號甲乙→各加等量5mLNaCl溶液→甲中放入少量白色絲狀物，使之溶解→各加4mL二苯胺，混合均勻→沸水浴5min→觀察顏色變化）
3．實驗操作 學生根據教師的引導，通過小組討論，設計好操作步驟，選擇自己喜歡的實驗材料進行實驗。教師巡視并參與學生的實驗，起組織、指導、合作、促進作用。
附：幾種不同材料的操作過程
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雞血細胞 |
植物組織 |
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１.配質量濃度為 ２.將血液置于冰箱中24小時,棄上部澄清液 ３.取燒杯中的血細胞液約5~10ml加入到100ml燒杯中，向燒杯中加入20ml蒸餾水，用玻棒沿一個方向快速攪拌5分鐘，加速血細胞在低滲溶液中的破裂 ４.將 ５.將雞血細胞DNA提取液置于較大的燒杯中，沿燒杯內壁緩緩倒入蒸餾水，并不斷攪拌，直到粘稠狀DNA不再析出為止。用玻棒攪拌，使析出的DNA纏繞于玻棒末端。為減少DNA的損失，可省略教材上要求的用紗布過濾這一步驟。 ６.將析出的DNA再溶解于 ７.在DNA的氯化鈉溶液中倒入95%的酒精50 ml（冷卻過的酒精效果較好），使DNA再次析出，用玻棒攪拌，使DNA再次纏繞于玻棒末端。 ８.DNA的鑒定：取兩支試管，各加入2ml0.015氯化鈉溶液，將DNA溶解于其中一支試管中，另一支做為對照組。然后，在兩支試管內加入相同的量的二苯胺試劑，水浴加熱10min左右，冷卻，觀察實驗現象。 |
１.取新鮮植物組織（菜花）放置于冰箱中冷卻1~2天 ２.取 ３.過濾研磨液，取上清夜置于冰箱中冷卻幾分鐘 ４.取1倍體積的上清液，加入2倍體積的95%的冷酒精當中，用玻棒輕輕攪拌，沉淀3~5分鐘后可見白色絮狀DNA纏繞于玻棒末端。 ５.DNA的提純同雞血細胞為實驗材料的實驗操作步驟6、7，具體數據有一定的差異。 ６.鑒定（略） |
其它注意事項：在雞血中加入檸檬酸鈉防止凝固；雞血靜置以提高細胞懸液濃度；使用塑料燒杯；使用尼龍布過濾；玻棒沿同一方向攪拌；玻棒攪拌要緩慢（細胞破裂快速攪拌）；玻棒不要碰到燒杯壁；二苯胺試劑要現用現配等。為了提高DNA純度，在科學實驗中通常使用的洗滌劑有十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十二烷基硫酸鈉（SDS）。
九、教學中可能出現的問題及對策
實驗改為探究性實驗后，對學生的能力要求很高，可能出現的主要問題有：1 學生是否能夠在教師的引導下，順利回答出實驗中涉及到的一些基本知識？2 學生是否能理解實驗原理，利用所學的知識，設計出可操作的實驗步驟？
對于問題1，我準備將涉及到的相關知識、圖片做成幻燈片，如果學生回憶不起來，就將相應知識呈現給學生，通過復習，使學生的知識得到鞏固；對于問題2，我想根據學生素質的不同，在引導中區別對待，學生素質如果較高，操作步驟只作提示，如果較低，則象上面教學設計一樣，給出具體的方案。
十、備課中需要大家幫助的問題
1 將教學重點定位在鞏固落實基本知識，并且新課中有復習課的味道，實驗設計和操作技能的培養突出的不是很充分，是否恰當？
2 如何組織語言，使各教學環節流暢、自然，達到較好的教學效果？
3 為確保得到實驗結果，學生的設計方案要不要在全班共同討論？
4 如果學生的方案有多種，如何組織實驗順利、有序的實施?
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