神奇的指纹(教案)

【教学设计】

【适用年级】初三

【教学目标】

1. 理解指纹的形成与分类。

2. 掌握指纹的提取与比对技术。

3. 培养学生对科技创新的探索精神和科学实验的兴趣。

【教学重点】

1. 理解指纹形成的机理，明确指纹分类。

2. 掌握指纹提取与比对技术，能够进行实验操作。

【教学难点】

1. 指纹的提取和分析技术。

2. 说明指纹分类的方法与意义。

【教学过程】

一、导入环节

向学生展示一幅带有指纹的图案，让学生猜想，这是怎样留下的印记。

当学生猜想到是'指纹时，老师让学生谈谈自己对指纹的了解。

二、知识讲解

（一）指纹的形成

指纹是一种人体的生物特征。人的指纹由表皮和真皮逐渐向表面延伸而形成，其纹路的形成是在胎儿时期由母体的胚芽原始细胞形成的，通常在胎儿出生后六个月开始成形并一直保持不变。

（二）指纹的分类

历史上对指纹的分类有很多种方法，目前较为流行的分类方法有：弧形、环形、络曲、三角、齿型等五大基本纹型，而这些基本纹型又可以细分出数百种不同纹型。

将指纹分为5大类：

1、弧形指纹

指纹从一个一侧开始弧形地延伸到另一侧，如半个月牙形的指纹。

2、环形指纹

由起始区域形成环形纹路。根据方向、数量及大小可分为左旋、右旋、单环、双环。

3、单纹

指纹表面只有一条纹线，是比较少见的一种纹型。指尖处是单纹的背景区域，在金鲁伯模式中标记为 \"S\"。

4、三角指纹

其特征为一个三角形或更小角的纹路系统。

5、对型指纹

两个弧线相向而行，在弯曲处的极端处相互接触。

（三）指纹提取技术

现代鉴定学采用的指纹提取有三种方法：

（1）物理学提取

这种方法利用指纹在物体表面的残留，可通过压、印或抹在特定材质上保留下来。

如：灰尘、土壤、纱布等。

（2）化学提取

指纹表面汗液分泌的油和其他有机化合物，所产生的化学反应可以形成可检测的指纹图案。

如：银盐法、碘化银等方法。

（3）生物学提取

这种方法利用指纹微量遗留的有机物质贮存程序，从中提取 DNA，再通过核酸金属离层的相互作用，使 DNA 与粒子表面结合成颗粒，可得到图像良好的指纹。

如：聚合酶链式反应 (PCR)和 DNA 鉴定技术。

（四）指纹的比对技术

指纹的比对是将待检测指纹与数据库中的指纹进行对比，以确定身份。指纹的比对工作分为两个阶段：提取和匹配。

（1）指纹提取

提取步骤：数字化、色调平衡、去噪、归一化、细节增强、特征提取。

（2）指纹匹配

指纹匹配是指将从图像中提取出来的指纹特征信息与指纹特征数据库进行比对的过程。

三、实验操作

1、采用碘化银溶液提取指纹。

2、在色调平衡、去噪、归一化、细节增强、特征提取等方面进行实验操作。

四、知识小结

通过本节课的学习，同学们掌握了指纹的分类和形成机理，掌握了指纹的提取和比对技术，并实际操作了可行的方法。

【板书设计】

指纹的分类

弧形、环形、络曲、三角、齿形

指纹的提取

物理学提取、化学提取、生物学提取

指纹的比对

提取、匹配

【教学反思】

指纹的课程设计有助于增加学生对科技创新的兴趣和探索精神，帮助学生掌握指纹提取与比对技术，通过实验操作，发现和探究科学问题，提高学生的实践能力，从而使学生更好地了解人体结构和特征、科学实验的方法与技术，增强学生对生命科学和技术应用的认识。五、拓展活动

1. 参观警察局或科技博物馆等，了解指纹鉴定和应用的现状。

2. 搜索网络资料，了解指纹在不同领域的应用，如智能手机解锁、金融交易、入境海关等。

3. 进行实验探究，比较不同提取方法的特点和优缺点，并尝试改进提取方法。

4. 探讨指纹在个人隐私保护中的作用和挑战，引导学生思考数字化时代的信息安全问题。

六、导入案例

指纹技术在解决罪案侦破、个人身份确认等领域具有广泛的应用。以下是一个真实案例：

美国纽约市哈林区的一名女子在2016年7月遭到袭击，她的房间被强盗翻遍，闯入者在房间里留下了很多证据，如污渍、指纹等，但警方一时未能找到准确的嫌疑人线索。

后来，警方在房间里发现了一个瓶盖，瓶盖表面有疑似指纹的印记，经过指纹比对技术，警方最终锁定了凶手。通过这次案例可以看出，指纹技术的应用对破案起到了至关重要的作用。

七、课堂实验

实验名称：采用碘化银溶液提取指纹

实验目的：掌握指纹物理学提取方法，了解指纹形态特征。

实验原理：指纹具有凹凸不平的特征，指纹的褶皱处沉积有胶体质，常远高于指纹的表面。碘化银溶液能够与指纹中的腺体物质反应，形成深褐色的化合物，从而提取出指纹印迹。

实验步骤：

1. 准备工作：清洗和消毒实验器具和材料；准备碘化银溶液（EDTA水溶液3 ml，甲醛0.05 ml，1%碘化钠溶液2 ml）。

2. 实验操作：戴上手套，用指纹沾取试纸或卡纸，将印迹放在实验台上，使用滴管将碘化银溶液滴在指纹的印迹上，待指纹印迹上覆盖完全溶液后，在避光下静置数分钟，直到指纹印迹周围的试纸呈现棕色。

3. 观察结果：观察碘化银溶液与指纹印迹的化学反应，了解指纹形态特征和纹路。

实验注意事项：

1. 在实验时戴上手套，避免指纹污染实验材料和器具，避免生成其他人的指纹印迹。

2. 碘化银溶液为强氧化剂，具有对皮肤、眼睛等刺激性，避免直接接触，一旦接触到皮肤或眼睛，及时清洗。

3. 在实验中应尽量避免受到干扰，保证指纹印迹的纹路清晰。

八、知识扩展

1. 指纹鉴定是一项高精度、高科技的人体特征识别技术，具有广泛的应用前景。目前，指纹识别技术已经被广泛应用于智能手机、金融、公安、国防等领域。

2. 除了指纹，身体其他生物特征如虹膜、面部识别、声音、DNA等也被广泛应用于个人身份识别领域。虹膜识别技术是一种基于人体虹膜特征的识别技术，具有高安全性、高可靠性、非接触性等优点，目前已经应用于机场、银行、公交等领域。面部识别技术则是一种基于人类面部特征的识别技术，广泛应用于犯罪侦查、出入境管理、金融安全等领域。声纹识别技术则是一种基于人声音特征的识别技术，可以通过声音分析来检验并确定个人的身份，被广泛应用于银行、医疗等领域。

3. 基于对人体生物特征的识别技术，目前已经涌现出许多新兴的应用领域，如智能家居、智慧城市、智能医疗等。例如，在智能家居领域，通过人体生物特征的识别技术，房门、窗户、

灯光等设施可以智能感知和控制，提高生活质量和舒适度。

九、教学反思

本节课的内容涵盖了指纹的形成、分类和提取、比对技术等方面，通过实验探究，让学生了解指纹的物理学提取方法，掌握指纹的形态特征和纹路。本节课的教学设计还提供了一些拓展课外活动和案例分析，激发学生的学习兴趣。

在实施过程中，应注意实验的安全和有序，避免学生过度接触试剂和器具。在学生交流探讨时，要引导学生在正确的方向上思考问题，帮助学生建立对指纹识别技术的正确认识，培养学生对科学实验的兴趣和探究精神。

总之，本节课的教学设计具有一定的科学性和创造性，能够引导学生深度探究指纹的形成和分类，了解指纹提取与比对技术的原理和方法，从而掌握科学实验的技能和能力。这也为学生今后的创新实践和科研工作奠定了良好的基础。