3.1+DNA的粗提取与鉴定实验创新及拓展高二下学期生物学人教版选择性必修3

《DNA的粗提取与鉴定》实验创新及拓展高中生物01.实验基本信息02.实验设计思路与创新点03.实验原理04.实验目标05.教学过程06.实验效果评价

实验基本信息01教材分析旧教材新教材旧教材的选学内容！生物学选考生的必学内容！课程标准第3章第1节基本工具第3章第2节基本操作程序DNA的粗提取与鉴定5.1基因工程是一种重组DNA技术5.1.2阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具为帮助学生达成对选择性必修课程概念5的理解，促进学生生物学学科核心素养的提升，应开展下列教学活动：(1)DNA的提取和鉴定；(2）利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。5.1.3阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤承前启后教材的具体内容分析与化学的跨学科联系知识获取能力群：阅读理解能力、信息整理能力实践操作能力群：信息转化能力学情分析知识基础能力基础在必修二系统学习了DNA分子的结构、功能等知识，但对DNA的认识较抽象在必修一已接触过提取、鉴定类实验，具备一定科学思维和科学探究能力必修二必修一鉴定类实验提取类实验实验设计思路与创新点02实验设计思路设计背景设计方案四川省作为中国的农业大省，拥有丰富的自然资源和得天独厚的农业条件，近年来，随着乡村振兴战略的深入推进，特色“川果”逐渐成为推动乡村经济发展的支柱产业之一。四川的特色水果种类繁多，包括芒果、李子、猕猴桃、葡萄、桃子等，这些水果不仅在国内市场备受欢迎，还远销海外，成为四川农业的一张亮丽名片。实验设计思路设计背景设计方案前期准备工作学生了解、介绍家乡特色水果产业

选定部分水果作为课程实验材料学生完成导学案，在初步了解原理的基础上讨论如何设计、改进实验过程性评价：导学案、实验操作、结果分析…总结性评价：实验报告、创意DIY作品、社团参与…课后利用家庭版方案提取家乡水果中的DNA，探究不同洗涤剂的粗提取效果，完成实验报告。利用提取的DNA进行创意DIY，开展评选活动课程实施方案后续应用总结兴趣小组研学实践课堂实验教学讨论实施实验方案，进行预实验，确定实验可行性了解紫外分光光度法、琼脂糖凝胶电泳法的原理，进行实验，记录结果，录制视频分小组探究不同材料和不同处理方式的提取效果紫外分光光度法分析DNA，双缩脲试剂鉴定蛋白质。兴趣小组汇报拓展琼脂凝胶电泳法社团活动：结合非遗文化竹编，组织感兴趣的同学进行“川果”的DNA产品创作，助力乡村振兴实验创新点（一）结合地方特色选取多样化的实验材料，引导学生自主思考教材实验改进空间探究性拓展性落实性综合性单一材料的验证性实验不同材料、不同处理方式的探究性实验教材原文四川特色农产品水果探寻新材料的可行性感受嫩肉粉添加的实际效果教参内容添加/不添加实际效果评价联系必修一：“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”“酶的作用和本质”攀枝花芒果蒲江猕猴桃龙泉驿水蜜桃西昌葡萄实验创新点探究性拓展性落实性综合性（一）结合地方特色选取多样化的实验材料，引导学生自主思考教材实验改进空间材料处理预习案实验试剂鉴定方法实验创新点探究性拓展性落实性综合性（一）结合地方特色选取多样化的实验材料，引导学生自主思考教材实验改进空间预习案科学思维：批判性思维和创造性思维实验创新点（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学探究性拓展性落实性综合性在正式开展课堂实验前，组织学生兴趣小组进行预实验并前往绵阳师范学院进行研学。实验创新点探究性拓展性落实性综合性1.材料、装置改进：①改进研磨装置；②简化过滤装置；③替换玻璃器具（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学存在问题：洋葱刺激性气味强，研钵小，难以研磨充分，核DNA没有充分释放。改进：选用质地较软的水果材料，使用密封保鲜袋压泥，可借助擀面杖充分挤压，提取效果显著。实验创新点探究性拓展性落实性综合性1.材料、装置改进：①改进研磨装置；②简化过滤装置；③替换掉玻璃器具（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学存在问题：经玻璃器具过滤、收集滤液，玻璃中的Na2SiO3带正电，易吸附带负电的DNA，造成DNA损失。改进：使用塑料杯收集滤液，橡皮筋固定两层纱布中间凹陷，一次性竹筷挑取DNA，减少DNA的损失。实验创新点探究性拓展性落实性综合性2.试剂、操作过程改进：简化研磨液配制（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学教材附录——药品获取困难，试剂配制复杂SDS内含SDS内含SDS去杂SDS影响不显著低温替代洗涤产品替代实验创新点探究性拓展性落实性综合性2.试剂、操作过程改进：简化研磨液配制（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学内含SDS去杂配制方案：①配制100ml的2mol/L的NaCl溶液（也可以直接使用15g食盐，100ml水）；②利用针筒注射器向NaCl溶液中添加5ml洗衣液（内含酶制剂）；③搅拌均匀，制成研磨替代液。（与实验材料一同放入4℃冰箱预冷，也可用冷藏包内装冰袋替代）实验创新点探究性拓展性落实性综合性2.试剂、操作过程改进：简化研磨液配制（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学配制方案：①配制100ml的2mol/L的NaCl溶液（也可以直接使用15g食盐，100ml水）；②利用针筒注射器向NaCl溶液中添加5ml洗衣液（内含酶制剂）；③搅拌均匀，制成研磨替代液。（与实验材料一同放入4℃冰箱预冷，也可用冷藏包内装冰袋替代）常温：DNA易断，不易挑出冷藏：白色絮状物，易挑出实验创新点探究性拓展性落实性综合性3.鉴定分析方法拓展：紫外分光光度法、琼脂糖凝胶电泳法（二）兴趣小组预实验验证方案可行性，研学实践助力课堂实验教学存在问题：二苯胺具有毒性和潜在致癌性，反应时间长，由教师直接展示实验结果课堂改动：应用紫外分光光度法分析DNA浓度和纯度，操作简便、安全课堂拓展：兴趣小组拓展琼脂糖凝胶电泳法鉴定、精确分离不同大小DNA实验创新点（三）实施多元化评价体系，注重学生全面素质提升探究性拓展性落实性综合性“学业评价促发展”——检测案实验创新点（三）实施多元化评价体系，注重学生全面素质提升探究性拓展性落实性综合性“学业评价促发展”——评价量表实验前：教师介绍评价标准和评分细则，确保学生理解每项指标的具体要求。实验中：学生按照评价量表中的项目，逐项记录自己的操作和思考。实验后：学生进行自我评价和小组互评，教师最终进行评价，并给出综合反馈。过程性评价量表总结性评价量表实验创新点（四）跨学科融合美育教育，培养创新思维和文化传承意识探究性拓展性落实性综合性拓展作业：①利用食盐、洗洁精和医用酒精等简单的家庭材料，提取家乡水果中的DNA，探究不同洗涤剂的粗提取效果，完成实验报告。科学知识生活化实验创新点（四）跨学科融合美育教育，培养创新思维和文化传承意识探究性拓展性落实性综合性拓展作业：②利用提取的DNA进行创意DIY，进行班级评选展示。体验科学与美育相结合的乐趣，并且在这一过程中，学生们不仅理解了生物学中的DNA提取原理，还接触到了化学中的溶解、沉淀和分离等概念。跨学科综合应用实验创新点（四）跨学科融合美育教育，培养创新思维和文化传承意识探究性拓展性落实性综合性社团活动：结合四川非遗文化——竹编，制作四川特产水果DNA风铃。增强了跨学科融合、动手实践、文化传承和创新思维等方面的教学效果和学生综合素质发展。内含水果DNA实验原理03实验原理问题1.如何破坏细胞结构？2.如何使DNA与蛋白质分离？3.如何保护DNA？主要操作研磨组织试剂原理研磨液SDSEDTATris-HClNaCl——破坏细胞膜和核膜，使蛋白质变性，释放DNA——抑制DNA水解酶的活性，防止释放的DNA被水解——维持PH值稳定，防止DNA在pH变化时降解或变性——DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度高释放DNA析出DNA如何提取滤液中的DNA？乙醇——DNA分子溶于水，不溶于乙醇，部分蛋白质溶于乙醇DNA的粗提取二苯胺试剂鉴定紫外分光光度法分析实验原理DNA的粗提取二苯胺试剂鉴定紫外分光光度法分析在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此可以用二苯胺试剂鉴定DNA分子。实验原理DNA的粗提取二苯胺试剂鉴定紫外分光光度法分析DNA分子260nm处有最大吸收峰，通过测定样品在此波长处的吸光度（A260），可以估算DNA的浓度，通过比值A260/A280，可以评估样品的纯度。（纯的DNA通常具有A260/A280比值约为1.8至2.0之间。如果A260/A280比值显著低于1.8，可能表明样品中存在蛋白质或其他污染物。如果A260/A280比值显著高于2.0，则可能表明存在RNA或有机污染物。）吸光度波长1.设置波长2.调零3.拉动拉杆，读取样品吸光度空白样品样品实验教学目标04实验教学目标（一）生命观念

从DNA的结构及其功能理解DNA的理化特性，能够阐述DNA粗提取与鉴定的实验原理和方法，树立“结构与功能相适应”的生命观念。（二）科学思维查阅资料并结合课本知识和实际情况，能够分析和改进教材中的实验设计，提出可行的替代方案，体现科学思维的严谨性和创新性。（三）科学探究

在小组合作中，通过实验比较不同材料和方法对DNA提取量和纯度的影响，能够合理提出问题，正确进行实验操作，分析并解释实验结果，提升科学探究能力。（四）社会责任

了解紫外分光光度法和琼脂凝胶电泳法等技术的原理和应用，认识到科学研究在生产实践中的应用，增强服务地方经济发展的意识和社会责任感。实验教学过程05实验教学过程（一）情境导入：基因工程与现代农业情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——吸引（Engage）转基因水果“华农一号”番木瓜四川水果产业现状与挑战基因工程应用前景介绍实验材料和目的DNA提取、鉴定分析的意义实验教学过程（二）原理梳理：揭开DNA提取的神秘面纱情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）材料选取保护DNA打开包裹DNA的结构去除非DNA杂质实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）主要操作研磨组织课本实验改进释放DNA析出DNA（1）压泥：称取30g实验材料，放入塑封保鲜袋内压泥，倒入15ml研磨替代液（内含NaCl和洗衣液）充分挤压。（2）过滤：用两层纱布过滤样品，收集滤液至塑料杯中。（嫩肉粉组还需称取4g嫩肉粉，加入到滤液中，充分搅拌后置于水浴锅中，55~60℃水浴加热3min。）（3）在4℃冰箱中放置几分钟后，向装有滤液的小烧杯内加入体积相等的、预冷的体积分数为95%的酒精溶液，静置3min，观察丝状物的析出情况。实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）希沃白板手机拍照投屏展示实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）相同处理下（不加嫩肉粉）不同实验材料DNA粗提取的比较1.DNA的粗提取实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）2.二苯胺鉴定DNA实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）3.紫外分光光度法分析DNA实验教学过程（三）动手实践：DNA的粗提取与鉴定、分析情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——探究（Explore）4.双缩脲试剂鉴定蛋白质实验教学过程（四）成果分析：数据与现象的深度探讨情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用5E教学模式——解释（Explain）实验教学过程情境导入原理梳理动手实践成果分析拓展应用（五）拓展应用：延伸思考，拓宽眼界5E教学模式——迁移（Elaborate）兴趣小组拓展——琼脂凝胶电泳法配胶点样如何进一步提高DNA的纯度，精确分离不同大小的DNA分子呢？课后查阅资料实验教学过程情境导入原理