江苏省新沂市高中生物 第四章 生物化学与分子生物学技术实践 4.2 分子生物学技术二教学设计（选修1）

江苏省新沂市高中生物第四章生物化学与分子生物学技术实践4.2分子生物学技术二教学设计（选修1）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容江苏省新沂市高中生物教材第四章“生物化学与分子生物学技术实践”中，4.2节“分子生物学技术二”的教学内容，主要包括DNA提取、PCR扩增技术和DNA测序技术等分子生物学实验方法。通过学习这些技术，使学生了解分子生物学技术在现代生物学研究中的应用，并掌握相关实验操作技能。二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生科学探究能力、生物科学思维和创新意识。学生将通过实际操作，学会运用分子生物学技术解决生物学问题，提高实验设计和操作技能。同时，培养学生严谨的科学态度和团队合作精神，为未来从事生物学相关领域的研究打下坚实基础。三、学情分析本节课面向的是高中一年级学生，他们在进入高中阶段后，已经具备了一定的生物学基础，对生物学的兴趣和好奇心也较为强烈。然而，由于分子生物学技术实践内容涉及较为复杂的实验操作和理论知识，学生在以下方面可能存在一定的挑战：

1.知识基础：学生在初中阶段接触的生物学知识相对较为基础，对分子生物学的基本概念和原理了解有限，因此需要教师引导他们从宏观生物学向微观生物学过渡。

2.实验能力：高中一年级学生虽然已经接触过一些基础的生物学实验，但对于分子生物学实验中的精细操作和复杂步骤可能缺乏经验，需要教师在实验过程中进行详细指导和示范。

3.思维素质：分子生物学技术实践要求学生具备一定的逻辑思维和问题解决能力，能够根据实验结果分析问题，并设计合理的实验方案。

4.行为习惯：学生在实验过程中可能存在实验操作不规范、实验记录不完整等问题，这些不良习惯会影响实验结果的准确性和可靠性。

5.学习态度：由于分子生物学技术实践课程具有一定的挑战性，部分学生可能因为难度大而感到挫败，需要教师关注学生的心理状态，激发他们的学习兴趣。

-通过生动有趣的案例引入，激发学生的学习兴趣。

-在实验教学中，注重实验操作的规范性和安全性教育。

-加强对学生实验技能的指导，逐步提高他们的实验操作能力。

-鼓励学生积极思考，培养他们的科学探究精神和创新意识。

-关注学生的心理状态，提供必要的支持和鼓励。四、教学资源-软硬件资源：分子生物学实验设备（离心机、PCR仪、凝胶成像系统等），显微镜、实验台、实验室安全用品等。

-课程平台：学校生物实验室管理系统、在线实验指导手册。

-信息化资源：分子生物学实验视频教程、在线实验数据分析软件、相关学术论文数据库。

-教学手段：实物模型、分子生物学实验操作演示、多媒体课件、实验报告模板。五、教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示自然界中生物多样性的图片，提问学生如何研究不同生物之间的相似性和差异性，引发学生对分子生物学技术的兴趣。

-回顾旧知：简要回顾DNA结构、基因表达等基础知识，为后续学习分子生物学技术奠定基础。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：

a.详细讲解DNA提取的原理和步骤，包括细胞破碎、蛋白质去除、DNA纯化等环节。

b.介绍PCR扩增技术的原理，包括变性、退火、延伸等过程，以及PCR仪的使用方法。

c.讲解DNA测序技术的原理，包括Sanger测序法和高通量测序技术。

-举例说明：

a.以DNA提取为例，展示实际操作步骤和注意事项。

b.通过实际案例，说明PCR技术在基因克隆、疾病诊断等领域的应用。

c.以人类基因组计划为例，介绍DNA测序技术在生物学研究中的重要性。

-互动探究：

a.组织学生讨论DNA提取过程中可能遇到的问题及解决方法。

b.分组进行PCR实验操作，观察实验结果，分析实验误差。

c.引导学生思考DNA测序技术在生物进化研究中的作用。

3.巩固练习（约30分钟）

-学生活动：

a.学生分组进行DNA提取实验，记录实验步骤和结果。

b.学生独立完成PCR实验，分析实验结果，总结实验规律。

c.学生利用所学知识，设计一个简单的DNA测序实验方案。

-教师指导：

a.教师巡视实验现场，解答学生在实验过程中遇到的问题。

b.教师对实验结果进行分析，总结实验中的成功经验和不足之处。

c.教师引导学生思考实验方案的设计和优化。

4.总结与反思（约10分钟）

-教师总结本节课的主要知识点，强调分子生物学技术在生物学研究中的重要性。

-学生分享实验心得，总结实验过程中的收获和不足。

-教师引导学生思考如何将所学知识应用于实际生活。

5.课后作业（约10分钟）

-学生完成课后练习题，巩固所学知识。

-教师布置相关实验报告，要求学生在课后进行实验数据的整理和分析。

-教师提醒学生关注相关学术论文，了解分子生物学领域的最新研究进展。六、知识点梳理1.分子生物学技术概述

-分子生物学技术的定义和重要性

-分子生物学技术在生物学研究中的应用领域

2.DNA提取技术

-DNA提取的原理和步骤

-细胞破碎的方法和注意事项

-蛋白质去除的方法和试剂

-DNA纯化的方法和试剂

3.PCR扩增技术

-PCR扩增的原理和步骤

-PCR反应体系的组成

-引物设计和合成

-PCR仪的使用方法和注意事项

4.DNA测序技术

-DNA测序的原理和步骤

-Sanger测序法

-高通量测序技术

-DNA序列分析

5.分子生物学技术在生物学研究中的应用

-基因克隆和表达

-疾病诊断和基因治疗

-生物进化研究

-蛋白质结构预测和功能研究

6.实验操作和数据分析

-实验操作的规范性和安全性

-实验数据的记录和分析

-实验误差的来源和避免方法

-实验结果的可重复性和可靠性

7.分子生物学实验设计

-实验目的和原理

-实验方法和步骤

-实验结果的预期和分析

-实验方案的优化和改进

8.分子生物学实验报告撰写

-实验报告的结构和内容

-实验数据的整理和分析

-实验结果和讨论

-实验结论和建议

9.分子生物学领域的最新研究进展

-基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）

-单细胞测序技术

-转录组学和蛋白质组学

-生物信息学在分子生物学中的应用

10.分子生物学技术伦理和法规

-分子生物学实验的伦理问题

-分子生物学技术的法规和标准

-分子生物学技术在临床应用中的伦理考量七、板书设计①DNA提取技术

-原理：细胞破碎、蛋白质去除、DNA纯化

-步骤：细胞破碎、蛋白质去除剂处理、DNA沉淀、洗涤、溶解

-注意事项：防止DNA降解、选择合适的提取方法

②PCR扩增技术

-原理：变性、退火、延伸

-反应体系：模板DNA、引物、dNTPs、酶、缓冲液

-引物设计：特异性、长度、GC含量

-注意事项：避免非特异性扩增、优化反应条件

③DNA测序技术

-Sanger测序法：终止链法、电泳分离、峰图分析

-高通量测序技术：Illumina测序、SOLiD测序、454测序

-序列分析：比对、注释、功能预测

④分子生物学技术在生物学研究中的应用

-基因克隆和表达：目的基因的克隆、表达载体的构建、表达产物的检测

-疾病诊断和基因治疗：基因检测、基因治疗策略、分子诊断技术

-生物进化研究：分子钟、系统发育分析、分子进化模型

⑤实验操作和数据分析

-实验操作规范：无菌操作、精确量取、实验记录

-数据分析：图表制作、统计分析、结果解释

⑥分子生物学实验设计

-实验目的：明确实验目标

-实验方法：选择合适的实验技术

-实验步骤：详细描述实验流程

-实验结果：预期结果和分析

⑦分子生物学实验报告撰写

-实验目的和原理：阐述实验目的和理论基础

-实验方法和步骤：详细描述实验操作过程

-实验结果和讨论：展示实验结果和分析讨论

-实验结论和建议：总结实验结论和提出改进建议

⑧分子生物学领域的最新研究进展

-基因编辑技术：CRISPR-Cas9、编辑效率、脱靶效应

-单细胞测序技术：单细胞分离、高通量测序、细胞异质性

-转录组学和蛋白质组学：基因表达分析、蛋白质功能研究

-生物信息学：序列比对、功能注释、数据挖掘

⑨分子生物学技术伦理和法规

-伦理问题：人类基因编辑、基因歧视、隐私保护

-法规和标准：实验伦理审查、数据共享、知识产权保护八、课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾本节课的主要内容，包括DNA提取、PCR扩增技术、DNA测序技术等分子生物学实验方法。

2.强调分子生物学技术在生物学研究中的重要性和应用领域。

3.总结实验操作规范和数据分析方法，提高学生的实验技能。

4.讨论分子生物学领域的最新研究进展，激发学生的研究兴趣。

当堂检测：

1.选择题

-下列哪项不是DNA提取的步骤？

A.细胞破碎

B.蛋白质去除

C.DNA纯化

D.DNA测序

-PCR扩增技术中，下列哪项不是反应体系中的成分？

A.模板DNA

B.引物

C.dNTPs

D.实验室温度计

-DNA测序技术中，下列哪种方法不属于Sanger测序法？

A.终止链法

B.高通量测序

C.链终止法

D.电泳分离

2.判断题

-PCR扩增技术可以用于基因克隆和表达。（）

-DNA测序技术可以用于生物进化研究。（）

-分