专题4 PCR技术2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）

专题4PCR技术2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容为高中生物选择性必修第三册“专题4PCR技术”，涉及苏教版2019年教材中的PCR技术的原理、操作步骤及其在生物科学研究中的应用。具体内容包括：PCR技术的发明背景、基本原理、反应体系组成、循环参数设置、扩增产物检测以及PCR技术的衍生技术。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在先前的生物学课程中学习了DNA的结构与功能，了解了生物遗传的基本原理，为本节课学习PCR技术原理及其应用打下基础。此外，学生在化学课程中接触过聚合酶链式反应的相关概念，能够更好地理解PCR技术中的反应过程和条件控制。通过本节课的学习，学生可以将已有知识与新学内容相结合，深入理解现代生物技术在生命科学研究中的重要地位。核心素养目标1.科学探究能力：能够运用PCR技术解决生物学问题，设计简单的实验方案，进行数据分析，掌握科学探究的方法和过程。

2.生命观念：理解DNA复制和遗传信息传递的重要性，认识到生物技术在医学、农业等领域的应用价值，形成对生命现象的深刻认识。

3.科学思维：培养学生逻辑思维和批判性思维，通过对PCR技术的学习，学会分析问题、解决问题，提高科学思维能力。

4.责任担当：了解生物技术的伦理问题，认识到科技发展对环境和社会的影响，培养学生的社会责任感和道德观念。学情分析本节课面向的是高中学生，他们已经具备一定的生物学基础知识，理解DNA的结构和功能，对生物遗传有初步的认识。在能力方面，学生具备一定的实验操作能力和观察分析能力，但可能缺乏将理论知识应用于实际问题解决的经验。在素质方面，学生具有较强的求知欲和好奇心，但在自主学习、合作探究方面有待提高。

在知识层面，学生对PCR技术可能仅限于听说过，对其具体原理和操作步骤了解不多，这将对课程学习产生一定影响。在能力方面，学生可能面临实验设计、数据分析等方面的挑战，需要教师在教学过程中给予适当引导。在行为习惯方面，部分学生可能存在依赖心理，习惯于被动接受知识，缺乏主动探究和实践操作的积极性。教学资源准备1.教材：确保每位学生都备有高中生物选择性必修第三册教材，以便于跟随课堂教学内容。

2.辅助材料：准备PCR技术相关图片、操作流程图、应用案例视频等，以便于直观展示PCR技术的原理和操作过程。

3.实验器材：准备PCR实验所需的试剂、仪器设备（如PCR扩增仪、离心机等），确保实验器材的完整性和安全性。

4.教室布置：将教室划分为讲授区、实验操作区及讨论区，便于学生进行实验操作和小组合作学习。同时，设置多媒体展示设备，便于展示辅助教学材料。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对PCR技术的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们听说过PCR技术吗？它在我们生活中有什么作用？”

展示PCR技术在医学、法医学等领域应用的图片或视频片段，让学生初步感受PCR技术的魅力。

简短介绍PCR技术的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.PCR基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解PCR技术的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解PCR技术的定义，包括其基本原理和反应体系组成。

使用图表或示意图详细介绍PCR技术的操作步骤、循环参数设置等，帮助学生理解。

通过实际案例，让学生更好地理解PCR技术在生物科学研究中的应用。

3.PCR案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解PCR技术的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的PCR技术应用案例进行分析，如基因检测、疾病诊断等。

详细介绍每个案例的背景、操作过程和意义，让学生全面了解PCR技术的多样性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用PCR技术解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论PCR技术的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与PCR技术相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对PCR技术的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调PCR技术的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括PCR技术的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调PCR技术在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用PCR技术。

7.布置课后作业

让学生撰写一篇关于PCR技术的短文或报告，以巩固学习效果。要求涵盖PCR技术的原理、操作步骤、应用案例及未来发展方向等内容。学生学习效果1.知识与技能：

学生掌握了PCR技术的基本原理、操作步骤和反应体系组成，能够运用所学知识解释PCR技术在生物科学研究中的应用。此外，学生能够独立设计简单的PCR实验方案，具备初步的实验操作和数据分析能力。

学生了解了PCR技术在医学、农业、法医学等领域的应用案例，能够分析这些案例的关键技术和实际意义，将理论知识与实际问题相结合。

2.过程与方法：

学生在小组讨论和课堂展示中，锻炼了合作能力、表达能力和批判性思维。通过分析案例和实际问题，学生学会了运用科学探究方法，提高了解决问题的能力。

学生能够运用所学知识，针对与PCR技术相关的主题进行深入探讨，提出创新性的想法和改进建议，为未来研究方向和实际应用提供了有益参考。

3.情感、态度与价值观：

学生对PCR技术产生了浓厚的兴趣，认识到生物技术在现代社会中的重要性。在学习过程中，学生表现出了积极的学习态度和较强的自主学习能力。

学生在了解PCR技术伦理问题的同时，认识到科技发展对环境和社会的影响，培养了社会责任感和道德观念。

4.创新与拓展：

学生在小组讨论中，针对PCR技术的未来发展提出了创新性的想法，如改进实验方法、优化反应体系等。这些想法有助于推动PCR技术的进步和应用拓展。

学生通过课后作业的撰写，巩固了所学知识，提高了写作能力和综合分析能力，为后续学习奠定了基础。反思改进措施（一）教学特色创新

1.在本节课中，我尝试将理论知识与实际应用紧密结合，通过展示PCR技术在各个领域的具体案例，增强了学生的学习兴趣和探究欲望。

2.引导学生进行小组讨论和课堂展示，不仅提高了他们的合作能力和表达能力，还促进了师生之间的互动交流，使课堂氛围更加活跃。

（二）存在主要问题

1.在教学过程中，我发现部分学生对PCR技术的基本原理理解不够深入，需要我在今后的教学中更加注重对基础知识的讲解和巩固。

2.学生在小组讨论时，部分小组存在讨论主题不够明确、时间分配不合理的问题，导致讨论效果不佳。

（三）改进措施

1.针对学生对基本原理理解不足的问题，我将在后续教学中增加课堂互动环节，通过提问、讨论等方式，帮助学生更好地理解PCR技术的基本原理。

2.为了提高小组讨论的效果，我将在分组时更加注意成员搭配，明确讨论主题和目标，并在讨论过程中适时给予指导，确保讨论能够有序进行。

此外，我还将关注学生的学习反馈，及时调整教学策略，以提高教学效果。同时，加强与实际科研工作的联系，邀请相关领域的专家进行讲座，让学生更加直观地了解PCR技术在实际科研中的应用和发展前景。通过以上改进措施，我相信能够进一步提升学生的学习效果，为他们的未来发展奠定坚实基础。课后作业1.请简述PCR技术的原理及其在生物科学研究中的应用。

答案：PCR技术是一种在生物体外复制特定DNA片段的方法，其原理是通过DNA聚合酶在特定温度下对模板DNA进行复制。PCR技术在生物科学研究中的应用包括基因克隆、突变检测、DNA指纹鉴定、病原体检测等。

2.请设计一个简单的PCR实验方案，用于检测某样本中是否含有特定的基因。

答案：

实验目的：检测某样本中是否含有特定的基因。

实验原理：利用特异性引物对目标基因进行扩增。

实验步骤：

a.样本DNA提取

b.PCR反应体系配制

c.PCR扩增（包括预变性、变性、退火、延伸等步骤）

d.PCR产物分析（如琼脂糖凝胶电泳）

3.请阐述PCR技术中涉及的三个关键温度及其作用。

答案：

a.预变性温度：94-98℃，使DNA双链解开，变为单链。

b.退火温度：50-65℃，使引物与目标DNA序列结合。

c.延伸温度：72℃，DNA聚合酶沿模板链合成新的DNA链。

4.请举例说明PCR技术在医学、农业、法医学等领域的应用。

答案：

a.医学领域：利用PCR技术进行基因诊断，如检测遗传性疾病、病原体感染等。

b.农业领域：利用PCR技术进行基因克隆、基因突变检测、种子品种鉴定等。

c.法医学领域：利用PCR技术进行DNA指纹鉴定，辅助犯罪侦查。

5.请分析PCR技术在实际应用中可能存在的问题，并提出相应的解决方案。

答案：

问题：PCR扩增过程中可能出现的非特异性扩增。

解决方案：优化引物设计，提高引物特异性；调整反应体系中试剂浓度；使用高品质的DNA模板等。课堂小结，当堂检测课堂小结：

本节课我们学习了PCR技术的基本原理、操作步骤、反应体系组成以及在生物科学研究中的应用。通过案例分析和小组讨论，我们深入了解了PCR技术的实际应用和价值。以下是本节课的要点小结：

1.PCR技术原理：DNA双链复制，包括预变性、变性、退火、延伸等步骤。

2.PCR反应体系：模板DNA、引物、DNA聚合酶、dNTPs等。

3.PCR技术在医学、农业、法医学等领域的应用。

4.学生能够设计简单的PCR实验方案，进行实验操作和数据分析。

当堂检测：

一、填空题

1.PCR全称为__________。

2.PCR技术中