2024-2025学年高中生物 专题5 DNA和蛋白质技术 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段教案 新人教版选修1

2024-2025学年高中生物专题5DNA和蛋白质技术课题2多聚酶链式反应扩增DNA片段教案新人教版选修1主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：多聚酶链式反应扩增DNA片段

2.教学年级和班级：高中二年级生物班

3.授课时间：2024-2025学年第二学期，第10周星期二上午第三节

4.教学时数：45分钟

教学内容：

1.引导学生理解多聚酶链式反应（PCR）的原理及其在DNA扩增中的应用。

2.通过实验演示和动手操作，让学生掌握PCR技术的关键步骤和操作要点。

3.结合课本，解析PCR扩增DNA片段的实验结果，培养学生的观察和分析能力。

教学步骤：

1.导入新课：回顾DNA结构和功能，引出DNA扩增技术在生物科学研究中的应用。

2.理论讲解：

a.介绍PCR技术的原理和基本步骤。

b.讲解PCR反应体系中的关键组分，如引物、DNA模板、Taq酶等。

3.实验演示：

a.演示PCR扩增DNA片段的实验操作过程。

b.强调实验注意事项，如温度控制、反应体系的配制等。

4.学生动手操作：

a.学生分组进行PCR实验操作。

b.教师巡回指导，解答学生疑问。

5.结果分析：

a.学生观察PCR扩增后的DNA片段。

b.分析实验结果，讨论可能影响扩增效果的因素。

6.课堂小结：总结本节课学到的知识和实验技能，强调PCR技术在现代生物技术中的应用价值。

作业布置：

1.完成实验报告。

2.预习下一节课内容：DNA测序技术。核心素养目标分析本节课围绕多聚酶链式反应（PCR）技术展开，旨在培养学生以下核心素养：

1.科学探究能力：通过学习PCR技术的原理和操作过程，使学生能够设计简单的生物学实验，掌握实验方法和技巧，培养其科学探究能力。

2.逻辑思维与分析能力：引导学生运用所学知识分析PCR实验结果，探讨影响DNA扩增效果的因素，提高学生的逻辑思维与分析能力。

3.生命观念：通过本节课的学习，使学生深入理解DNA分子的结构与功能，认识到生物技术的应用价值，树立正确的生命观念。

4.合作与交流能力：在实验过程中，学生分组合作，共同完成实验任务。在此过程中，培养学生团队合作意识，提高交流与表达能力。

5.责任意识与道德观念：强调实验安全与规范操作，使学生认识到实验过程中遵守纪律、关爱生命的重要性，培养其责任意识与道德观念。教学难点与重点1.教学重点

（1）PCR技术的原理：本节课的核心内容是PCR技术的基本原理，包括DNA双链的分离、引物与模板的结合、DNA聚合酶的扩增作用等。这些知识点是理解PCR技术的关键，教师在教学过程中应详细讲解，确保学生能够准确理解。

举例：讲解DNA双链分离的过程，强调高温（94-98℃）对双链DNA的影响，以及引物与模板结合的重要性。

（2）PCR操作步骤：包括反应体系的配制、循环扩增程序的设计、实验结果的观察等。这些步骤是实验操作的基础，教师应着重讲解和演示，使学生掌握正确的操作方法。

举例：讲解反应体系中各组分的作用，如引物、DNA模板、Taq酶、dNTPs等，以及如何根据实验需求调整浓度。

（3）PCR技术在生物科学研究中的应用：介绍PCR技术在基因克隆、基因诊断、法医学等领域的应用，使学生了解其重要性。

举例：讲解PCR技术在新冠病毒检测中的应用，使学生了解其在现实生活中的重要作用。

2.教学难点

（1）PCR反应体系中各组分的作用及优化：学生对反应体系中各组分的作用及相互关系理解较困难，需要教师详细讲解和举例说明。

举例：解释引物设计的原则，如何避免引物二聚体和非特异性扩增；讨论Taq酶浓度对扩增效果的影响。

（2）实验操作技巧：学生在实验过程中可能对操作技巧掌握不足，如温度控制、反应体系的配制等，教师应着重演示和指导。

举例：讲解如何正确使用移液器，避免交叉污染；强调循环扩增过程中温度变化的精确控制。

（3）实验结果分析：学生可能难以分析实验结果，如无法判断扩增效果的好坏，教师应引导学生从实验原理和操作过程两方面进行分析。

举例：分析扩增曲线，判断扩增效果是否良好；探讨可能影响扩增效果的因素，如模板质量、引物设计等。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.教学方法选择

本节课将采用以下教学方法，以适应教学目标和学习者特点：

a.讲授法：用于讲解PCR技术的原理、操作步骤和反应体系中各组分的作用等理论知识，确保学生掌握核心概念。

b.讨论法：鼓励学生在实验结果分析环节积极参与讨论，分享观点，提高学生的思考和分析能力。

c.案例研究：通过分析具体案例（如新冠病毒检测中的PCR应用），使学生更好地理解PCR技术在实践中的应用。

d.项目导向学习：将学生分组进行PCR实验操作，以项目形式引导学生自主探究，培养学生的实践能力和团队合作精神。

2.教学活动设计

a.角色扮演：在讲解实验操作步骤时，邀请学生扮演实验员、观察员等角色，模拟实验过程，提高学生的参与度和兴趣。

b.实验：组织学生进行PCR实验操作，使学生亲身体验实验过程，加深对理论知识的理解。

c.游戏：设计PCR实验操作步骤排序游戏，让学生在游戏中巩固实验操作流程，提高记忆效果。

3.教学媒体和资源使用

a.PPT：制作详细的PPT课件，展示PCR技术的原理、操作步骤、反应体系等核心知识，方便学生理解和记忆。

b.视频：播放PCR实验操作演示视频，使学生直观地了解实验操作流程，提高学习效果。

c.在线工具：利用网络资源，如在线实验室模拟软件，让学生在虚拟环境中进行PCR实验操作练习，巩固所学知识。

d.教学模型：提供DNA双螺旋结构模型、PCR反应体系模型等，帮助学生形象地理解理论知识。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过学校在线学习平台，发布关于PCR技术原理和操作的预习资料，明确要求学生了解PCR的基本概念和步骤。

-设计预习问题：围绕“PCR技术是如何实现DNA片段的扩增？”设计问题，激发学生的探究兴趣。

-监控预习进度：通过平台数据跟踪学生的预习情况，及时给予反馈和指导。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生阅读预习资料，初步理解PCR技术的基本原理和操作流程。

-思考预习问题：学生对预习问题进行独立思考，记录下自己的理解和不解之处。

-提交预习成果：学生将自己的笔记和问题通过平台提交，为课堂讨论做准备。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主探索新知识，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台共享资源，提高预习效率。

作用与目的：

-帮助学生提前接触PCR技术，为课堂学习打下基础。

-培养学生的独立思考和自主学习能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个新冠病毒检测的案例视频，引出PCR技术在现实生活中的重要作用。

-讲解知识点：详细讲解PCR技术的原理、操作步骤和反应体系，结合实验演示视频，帮助学生深入理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论和实验操作活动，让学生在实践中掌握PCR技能。

-解答疑问：针对学生在学习中的疑问，进行个别解答和集体讨论。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题，如“为什么PCR需要高温来变性DNA？”

-参与课堂活动：在小组讨论中分享预习成果，通过实验操作亲身体验PCR过程。

-提问与讨论：对不懂的问题勇敢提问，与同学和老师共同探讨。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解和视频演示，帮助学生理解PCR技术的理论知识。

-实践活动法：通过实验操作，培养学生的实践能力和动手技能。

-合作学习法：通过小组讨论，提高学生的合作能力和交流技巧。

作用与目的：

-加深学生对PCR技术的理解和记忆。

-通过实践活动，提高学生的操作技能和解决问题的能力。

-培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置课后作业，要求学生撰写实验报告，总结PCR技术的关键步骤。

-提供拓展资源：推荐相关书籍和在线资源，鼓励学生进一步了解PCR技术的最新进展。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生个性化反馈和改进建议。

学生活动：

-完成作业：认真完成实验报告，巩固PCR技术知识。

-拓展学习：利用老师推荐的资源，探索PCR技术的更多应用和前沿发展。

-反思总结：通过反思学习过程，评估自己的学习效果，并提出改进措施。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：学生自主完成作业和拓展学习，提高学习的自主性。

-反思总结法：通过反思，学生能够认识到自己的不足，促进自我提升。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上所学的PCR技术知识。

-拓宽学生的知识视野，了解PCR技术的未来发展。

-培养学生的自我反思和自我管理能力。学生学习效果1.理解PCR技术的原理：学生能够理解PCR技术的基本原理，包括DNA双链的分离、引物与模板的结合、DNA聚合酶的扩增作用等。学生能够清晰地解释PCR技术是如何实现DNA片段的扩增的。

2.掌握PCR操作步骤：学生能够熟练掌握PCR操作的步骤，包括反应体系的配制、循环扩增程序的设计、实验结果的观察等。学生能够按照操作规程进行PCR实验，并注意实验的细节和注意事项。

3.分析实验结果：学生能够根据实验原理和操作过程，分析PCR实验结果，判断扩增效果的好坏。学生能够识别可能影响扩增效果的因素，并提出相应的解决方案。

4.应用PCR技术：学生能够理解PCR技术在生物科学研究中的应用，如基因克隆、基因诊断、法医学等。学生能够举出PCR技术在实际应用中的例子，并解释其原理和应用价值。

5.合作与交流能力：学生在小组合作中能够积极参与讨论和实验操作，与同学进行有效的沟通和合作。学生能够倾听他人的意见，提出自己的观点，并共同解决问题。

6.科学探究能力：学生能够运用所学知识设计简单的生物学实验，掌握实验方法和技巧。学生能够提出科学问题，并运用实验方法进行探究，培养科学探究能力。

7.生命观念：学生通过学习PCR技术，深入理解DNA分子的结构与功能，认识到生物技术的应用价值。学生能够树立正确的生命观念，认识到生物技术在医学、农业、环境保护等方面的重要作用。

8.责任意识与道德观念：学生在实验过程中能够遵守纪律，关爱生命，遵守实验室安全规定。学生能够认识到实验过程中责任意识的重要性，并养成良好的实验习惯和道德观念。教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答的准确性和积极性，以及实验操作的正确性和规范性。通过这些表现，评价学生对PCR技术原理和操作步骤的理解和掌握程度。

2.小组讨论成果展示：评估学生在小组讨论中的表现，包括对PCR技术要点的理解、实验结果分析的深度以及团队合作和交流的能力。学生需要展示他们对实验数据的解读和结论的推导过程。

3.随堂测试：设计针对PCR技术知识点的小测试，包括选择题、填空题和简答题，以检验学生对课堂所学内容的理解和记忆情况。

4.实验报告：要求学生提交实验报告，通过报告的质量和内容，评价学生对实验原理、步骤、结果分析的理解和应用能力。

5.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、讨论成果、随堂测试和实验报告，给予及时的反馈和评价。教师应指出学生的优点和不足，提供具体的改进建议，帮助学生进一步提高。

具体评价与反馈内容包括：

-对学生在实验操作中的正确性和规范性给予评价，指出操作错误的原因和改进方法。

-对学生在小组讨论中的表现给予反馈，鼓励积极发言和倾听他人意见。

-对随堂测试的成绩进行分析，指出学生知识掌握的薄弱环节，提供复习建议。

-对实验报告的结构、逻辑性和科学性进行评价，指导学生如何更好地撰写科学报告。板书设计①重点知识点：

-PCR技术原理

-PCR操作步骤

-PCR反应体系组分

-PCR技术在生物科学研究中的应用

②重点词句：

-DNA双链分离

-引物与模板结合

-DNA聚合酶扩增作用

-反应体系配制

-循环