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基于实际问题解决的生物智慧课堂以的粗提取与
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摘要：《普通高中生物学课程标准（2017版）》指出生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价
《普通高中生物学课程标准（2017版）》指出生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体。结合“实际问题解决”设计生物课堂和智慧课堂理念，基于实际问题解决的生物智慧课堂就是结合实际问题解决和智慧课堂理念设计生物课堂教学，其基本模式就是在智慧课堂环境支持下，推送有科学探究价值的实际问题，学生在互助、交流中运用已有知识分析、解决实际问题，并以实际问题的逐步解决为主线构建课堂结构，达成教学目标，让学生体验知识价值的同时生物学学科核心素养得以提升。基于学生在逐步解决问题的思考过程架构的生物智慧课堂教学对于学生今后科学探究、科学思维等素养的养成以及生命观念和社会责任的树立有积极和深远的意义。新时代下，教师应从促进学生生命的整体发展的高度创造条件让学生自主发展与成长，重视学生的生命存在感，丰富学生的思维体验。
下面以“DNA的粗提取与鉴定”为例，进行基于实际问题解决的生物智慧课堂的实践与思考。“DNA的粗提取与鉴定”是人教版生物教科书《选修1·生物技术实践》的课题，也是《普通高等学校招生全国统一考试生物科（江苏卷）考试说明》中列出的高中生物学选修内容之一。该实验让学生初步尝试对植物、动物组织中的DNA进行粗提取并鉴定，可加深学生对DNA的理化性质的了解，掌握DNA粗提取与鉴定的原理，可让学生体验物质层面的生物学研究所涉及的提取、分离和鉴定等一般的思路和方法，是学生生物科学中有关物质提取和鉴定的重要实验。本课的教学如果按照“教师先讲解实验原理、实验材料、实验操作步骤，学生按要求完成实验并展示实验结果”的教学流程展开，学生只会按照教材的步骤或老师的要求去操作，出现动手不动脑的状态。这种流于形式的生物学实验无法让学生体验科学探究，束缚了学生的科学思维。针对这种传统生物实验课堂的不足，本节课基于问题解决和智慧教学平台在实验教学中进行了生物学学科核心素养渗透的尝试，具体教学设计如下。
1 教师推送资源，学生在提出问题，科学思维中生成实验原理
对实验DNA粗提取涉及的实验原理，学生完全陌生。如果教师只是一味的介绍，学生缺乏科学思维空间，只能形成知识机械的记忆，无法形成深刻认识。教师可以针对DNA粗提取原理进行如下教学设计，先推送以下材料，让学生在智慧学习平台上互动讨论。
油桃深受消费者的青睐，但在果实成熟期和采后贮藏期间，普遍存在果肉的褐变现象，导致果实的品质和耐贮性下降。果肉的褐变与多酚氧化酶（PPO）的活性和含量密切相关。为了解决果肉的褐变问题，科学家采用现代生物学技术手段分离PPO基因，然后用它构建反义基因，从而抑制PPO基因的表达，阻止果肉褐变的发生。要分离PPO基因首先要得到油桃的基因组DNA。以下是科学家提取高质量的基因组DNA的操作。
①从油桃树上取长度约为1～3 cm的嫩芽1.0 g，洗净晾干后，液氮速冻，研磨成粉末（液氮处理的目的：使材料变脆，易于研磨；抑制DNA酶的活性，减少DNA酶的分解）。
②迅速转入4 mL预热至70℃的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，混合均匀，静置5 min。（DNA溶于2 mol/LNaCl溶液；蛋白质和DNA对高温的耐受性不同，一般蛋白质变性温度为65～80℃，DNA的变性温度一般要在80℃以上，在70℃的温度下处理可以实现DNA和蛋白质的分离。）
③混合液在7 500 r/min离心5 min，取上清液加蒸馏水调整NaCl溶液浓度至0.14 mol/L，再500 r/min离心5 min，去除上清液（DNA在0.14 mol/LNaCl溶液中溶解度最小）。
④将沉淀移入5 mL离心管中，加1 mL的物质的量浓度为2 mol/L NaCl溶液，65℃温育30 min，以溶解沉淀。
⑤加入0.6倍体积异丙醇，充分混匀，于4℃，5 000 r/min离心5 min，去除上清液，沉淀用体积分数为95%的酒精漂洗1次（DNA不溶于异丙醇和酒精）。
⑥在沉淀中加入1 mL的物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液，65℃温育30 min，再加2倍体积冰冷的体积分数为95%酒精，勾出DNA沉淀。重复该步骤两次。沉淀用无水乙醇漂洗3次，晾干。
⑦PCR扩增：PPO基因保守区的特异性扩增。
PCR反应体系为：基因组DNA500 ng，4种dNTP浓度均为150 pmol/L，PPO基因保守区5′和3′端引物各浓度为125 pmol/L，Taq DNA聚合酶1.5 U，特定的PCR反应液。
PCR反应条件为：94℃预变性2 min，94℃下反应1 min，然后在60℃下反应1 min、70℃下反应1.5 min运行30个循环后，取产物进行电泳分析，得到PPO基因，再利用基因工程技术制成反义PPO基因。
文章来源：《文物鉴定与鉴赏》 网址: http://www.wwjdyjs.cn/qikandaodu/2021/0708/727.html