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片段教学实录3 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片段教学实录3新人教版选修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：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片段教学实录3

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年9月20日星期五上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.科学思维：培养学生运用科学方法分析DNA扩增过程，理解多聚酶链式反应（PCR）的原理和步骤，提高逻辑推理和实验设计能力。

2.科学探究：通过实验操作，让学生亲身体验PCR技术，培养实验操作技能，学会从实验中获取数据、分析数据并得出结论。

3.科学态度与责任：引导学生认识到DNA技术在生物科学领域的应用价值，激发学生对科学研究的兴趣，培养严谨的科学态度和责任感。教学难点与重点1.教学重点

-重点理解PCR技术的原理，包括DNA复制的酶促反应和温度循环过程。

-熟悉PCR的三个主要步骤：变性、退火和延伸，并了解每个步骤的具体温度和目的。

-掌握PCR反应混合物的组成及其在扩增过程中的作用。

2.教学难点

-难点在于理解PCR技术中DNA模板的特异性扩增。学生需要理解引物设计的重要性，以及如何通过引物确保扩增的特异性。

-难点在于操作过程中的细节，如PCR仪器的使用、温度控制的精确性以及防止污染的措施。

-难点在于分析PCR结果，包括如何判断扩增是否成功，如何处理扩增条带，以及如何解释扩增产物。例如，学生需要学会识别非特异性扩增条带，并理解它们可能对实验结果的影响。教学资源-软硬件资源：PCR仪、电脑、投影仪、多媒体教学平台、实验室显微镜、凝胶成像系统

-课程平台：生物学科教学资源库、学校网络教学平台

-信息化资源：PCR技术原理动画、PCR操作流程视频、PCR实验数据处理的电子表格模板

-教学手段：实物演示、实验操作指导、小组讨论、课堂提问、PPT演示、实验报告反馈教学过程设计1.导入环节（用时5分钟）

-提出问题：向学生展示一段关于DNA技术在法医学应用的视频片段，提出问题：“DNA是如何被提取和鉴定的？这些技术在现实生活中有哪些应用？”

-情境创设：结合真实案例，描述PCR技术在疾病诊断和基因研究中的重要作用，激发学生对DNA扩增技术的兴趣。

2.讲授新课（用时20分钟）

-引入PCR技术概念：介绍PCR技术的基本原理，解释DNA复制的过程以及PCR技术如何实现DNA的快速扩增。

-步骤讲解：详细讲解PCR技术的三个步骤：变性、退火和延伸，并展示每个步骤的温度和时间控制。

-实验原理：阐述PCR反应混合物的组成及其在扩增过程中的作用，如DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶等。

-案例分析：通过分析具体实验案例，让学生理解PCR技术在实际研究中的应用。

3.巩固练习（用时10分钟）

-练习题：分发练习题，要求学生根据所学知识完成PCR实验方案的设计，包括引物设计、反应体系配置等。

-小组讨论：将学生分成小组，讨论练习题，分享各自的设计思路和实验步骤，教师巡视指导。

4.课堂提问（用时5分钟）

-提问环节：针对练习题中的问题，随机提问学生，检查他们对PCR技术的理解和掌握情况。

-反馈与总结：针对学生的回答，给予及时反馈和总结，强调关键知识点。

5.师生互动环节（用时5分钟）

-实物演示：展示PCR仪器的操作流程，让学生直观了解PCR实验的操作步骤。

-学生操作：指导学生进行PCR实验操作，观察实验现象，分析实验结果。

-反馈与讨论：针对实验过程中遇到的问题，引导学生进行讨论，共同寻找解决方案。

6.核心素养拓展（用时5分钟）

-创新思维：引导学生思考PCR技术在生物科学领域的创新应用，如基因编辑、基因治疗等。

-社会责任：让学生认识到DNA技术在医学、农业、环境保护等领域的应用价值，激发他们对科学研究的责任感。

教学过程设计总共用时45分钟，各环节时间分配合理，符合实际学情，紧扣教学过程中的重难点，有助于学生掌握PCR技术的核心知识，培养学生的科学思维、探究能力和责任感。教学资源拓展1.拓展资源：

-PCR技术在基因克隆中的应用：介绍PCR技术在基因克隆中的关键作用，包括目的基因的扩增和纯化。

-PCR技术在疾病诊断中的应用：探讨PCR技术在病原体检测、遗传疾病诊断等方面的应用案例。

-PCR技术在法医学中的应用：分析PCR技术在法医学中识别犯罪嫌疑人的作用，如DNA指纹分析。

-PCR技术在农业育种中的应用：介绍PCR技术在植物基因工程、转基因作物育种中的应用。

2.拓展建议：

-阅读相关文献：鼓励学生阅读关于PCR技术的学术论文和综述文章，了解该领域的最新研究进展。

-观看科普视频：推荐学生观看与PCR技术相关的科普视频，如实验操作流程、技术原理等。

-参与实验室实践：鼓励学生参与实验室的PCR实验，亲身体验PCR技术的操作过程。

-开展小组讨论：组织学生就PCR技术的应用展开小组讨论，分享各自的观点和见解。

-撰写实验报告：要求学生撰写PCR实验报告，总结实验过程、结果和结论。

-探索创新应用：引导学生思考PCR技术在其他领域的潜在应用，如环境监测、生物制药等。

-参加学术竞赛：鼓励学生参加与PCR技术相关的学术竞赛，提升他们的实践能力和创新能力。

-深入研究课题：鼓励学生选择与PCR技术相关的课题进行深入研究，撰写论文并发表。

-参观科研机构：组织学生参观科研机构，了解PCR技术在科研领域的应用情况。内容逻辑关系①DNA复制的原理

-DNA双螺旋结构

-DNA聚合酶的作用

-DNA半保留复制的特点

②PCR技术的原理

-变性、退火和延伸步骤

-Taq聚合酶的特性

-引物设计的重要性

③PCR技术的应用

-基因克隆

-疾病诊断

-法医学鉴定

-农业育种课后作业1.实验设计题：

设计一个PCR实验方案，用于扩增某基因片段。请说明以下内容：

-目的基因的名称和序列

-引物设计的原则和引物序列

-PCR反应体系配置

-PCR反应条件（变性、退火、延伸温度和时间）

-预期结果和数据分析方法

答案示例：

-目的基因：β-actin

-引物序列：上游引物：5'-ATGGTACGACTACGAGCACC-3'；下游引物：5'-TCTTCCACGACGCTCTAGA-3'

-PCR反应体系：模板DNA100ng，上下游引物各1μM，dNTPs200μM，Taq酶1U，10×PCR缓冲液10μl，加双蒸水至总体积50μl

-PCR反应条件：95℃变性5分钟，然后进行35个循环（95℃变性30秒，55℃退火30秒，72℃延伸1分钟），最后72℃延伸10分钟

-预期结果：通过凝胶电泳观察扩增产物，预期得到一条特异性条带

2.实验数据分析题：

在PCR实验中，你得到了两条扩增产物，一条是预期的目的基因片段，另一条是意外的非特异性条带。请分析可能的原因并提出改进措施。

答案示例：

-可能原因：引物设计不当，导致非特异性扩增；模板DNA污染；PCR反应条件设置不合理。

-改进措施：重新设计引物，确保引物特异性；对实验材料进行彻底的消毒处理；优化PCR反应条件，如调整退火温度、循环次数等。

3.应用题：

描述PCR技术在法医学中的应用，包括DNA指纹分析的过程和意义。

答案示例：

-PCR技术在法医学中的应用主要是通过DNA指纹分析来确定个体的身份。具体过程包括：

1.收集犯罪现场样本，如血液、毛发、精液等。

2.提取样本中的DNA。

3.使用PCR技术扩增特定的DNA片段。

4.通过凝胶电泳分离扩增产物，形成DNA指纹图谱。

5.将犯罪嫌疑人的DNA指纹与现场样本进行比对，以确定犯罪嫌疑人的身份。

-意义：PCR技术提高了DNA指纹分析的效率和准确性，有助于快速准确地解决犯罪案件。

4.案例分析题：

阅读以下案例，分析PCR技术在疾病诊断中的应用。

案例描述：某患者出现发热、咳嗽等症状，疑似感染了某种病毒。医生采集了患者的咽拭子样本，并使用PCR技术检测病毒核酸。

答案示例：

-PCR技术在疾病诊断中的应用：通过PCR技术检测病毒核酸，可以快速、准确地诊断患者是否感染了病毒。

-意义：PCR技术有助于早期发现病毒感染，为患者提供及时的治疗。

5.创新题：

设计一个基于PCR技术的实验，