專題4 PCR技術(shù)2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊(cè)同步教學(xué)設(shè)計(jì)（蘇教版2019）

專題4PCR技術(shù)2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊(cè)同步教學(xué)設(shè)計(jì)（蘇教版2019）授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為高中生物選擇性必修第三冊(cè)“專題4PCR技術(shù)”，涉及蘇教版2019年教材中的PCR技術(shù)的原理、操作步驟及其在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。具體內(nèi)容包括：PCR技術(shù)的發(fā)明背景、基本原理、反應(yīng)體系組成、循環(huán)參數(shù)設(shè)置、擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)以及PCR技術(shù)的衍生技術(shù)。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：學(xué)生在先前的生物學(xué)課程中學(xué)習(xí)了DNA的結(jié)構(gòu)與功能，了解了生物遺傳的基本原理，為本節(jié)課學(xué)習(xí)PCR技術(shù)原理及其應(yīng)用打下基礎(chǔ)。此外，學(xué)生在化學(xué)課程中接觸過(guò)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的相關(guān)概念，能夠更好地理解PCR技術(shù)中的反應(yīng)過(guò)程和條件控制。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以將已有知識(shí)與新學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，深入理解現(xiàn)代生物技術(shù)在生命科學(xué)研究中的重要地位。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究能力：能夠運(yùn)用PCR技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，掌握科學(xué)探究的方法和過(guò)程。

2.生命觀念：理解DNA復(fù)制和遺傳信息傳遞的重要性，認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，形成對(duì)生命現(xiàn)象的深刻認(rèn)識(shí)。

3.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和批判性思維，通過(guò)對(duì)PCR技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高科學(xué)思維能力。

4.責(zé)任擔(dān)當(dāng)：了解生物技術(shù)的倫理問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到科技發(fā)展對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和道德觀念。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中學(xué)生，他們已經(jīng)具備一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，理解DNA的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)生物遺傳有初步的認(rèn)識(shí)。在能力方面，學(xué)生具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察分析能力，但可能缺乏將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決的經(jīng)驗(yàn)。在素質(zhì)方面，學(xué)生具有較強(qiáng)的求知欲和好奇心，但在自主學(xué)習(xí)、合作探究方面有待提高。

在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)PCR技術(shù)可能僅限于聽(tīng)說(shuō)過(guò)，對(duì)其具體原理和操作步驟了解不多，這將對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生一定影響。在能力方面，學(xué)生可能面臨實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析等方面的挑戰(zhàn)，需要教師在教學(xué)過(guò)程中給予適當(dāng)引導(dǎo)。在行為習(xí)慣方面，部分學(xué)生可能存在依賴心理，習(xí)慣于被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏主動(dòng)探究和實(shí)踐操作的積極性。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都備有高中生物選擇性必修第三冊(cè)教材，以便于跟隨課堂教學(xué)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備PCR技術(shù)相關(guān)圖片、操作流程圖、應(yīng)用案例視頻等，以便于直觀展示PCR技術(shù)的原理和操作過(guò)程。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備PCR實(shí)驗(yàn)所需的試劑、儀器設(shè)備（如PCR擴(kuò)增儀、離心機(jī)等），確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。

4.教室布置：將教室劃分為講授區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作區(qū)及討論區(qū)，便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和小組合作學(xué)習(xí)。同時(shí)，設(shè)置多媒體展示設(shè)備，便于展示輔助教學(xué)材料。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)PCR技術(shù)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開(kāi)場(chǎng)提問(wèn)：“你們聽(tīng)說(shuō)過(guò)PCR技術(shù)嗎？它在我們生活中有什么作用？”

展示PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受PCR技術(shù)的魅力。

簡(jiǎn)短介紹PCR技術(shù)的基本概念和重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.PCR基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解PCR技術(shù)的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解PCR技術(shù)的定義，包括其基本原理和反應(yīng)體系組成。

使用圖表或示意圖詳細(xì)介紹PCR技術(shù)的操作步驟、循環(huán)參數(shù)設(shè)置等，幫助學(xué)生理解。

通過(guò)實(shí)際案例，讓學(xué)生更好地理解PCR技術(shù)在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。

3.PCR案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解PCR技術(shù)的特性和重要性。

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的PCR技術(shù)應(yīng)用案例進(jìn)行分析，如基因檢測(cè)、疾病診斷等。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、操作過(guò)程和意義，讓學(xué)生全面了解PCR技術(shù)的多樣性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用PCR技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論P(yáng)CR技術(shù)的未來(lái)發(fā)展或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與PCR技術(shù)相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)PCR技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)PCR技術(shù)的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括PCR技術(shù)的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)PCR技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用PCR技術(shù)。

7.布置課后作業(yè)

讓學(xué)生撰寫(xiě)一篇關(guān)于PCR技術(shù)的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。要求涵蓋PCR技術(shù)的原理、操作步驟、應(yīng)用案例及未來(lái)發(fā)展方向等內(nèi)容。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與技能：

學(xué)生掌握了PCR技術(shù)的基本原理、操作步驟和反應(yīng)體系組成，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋PCR技術(shù)在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。此外，學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的PCR實(shí)驗(yàn)方案，具備初步的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析能力。

學(xué)生了解了PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，能夠分析這些案例的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)際意義，將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合。

2.過(guò)程與方法：

學(xué)生在小組討論和課堂展示中，鍛煉了合作能力、表達(dá)能力和批判性思維。通過(guò)分析案例和實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生學(xué)會(huì)了運(yùn)用科學(xué)探究方法，提高了解決問(wèn)題的能力。

學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，針對(duì)與PCR技術(shù)相關(guān)的主題進(jìn)行深入探討，提出創(chuàng)新性的想法和改進(jìn)建議，為未來(lái)研究方向和實(shí)際應(yīng)用提供了有益參考。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：

學(xué)生對(duì)PCR技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生表現(xiàn)出了積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。

學(xué)生在了解PCR技術(shù)倫理問(wèn)題的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到科技發(fā)展對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響，培養(yǎng)了社會(huì)責(zé)任感和道德觀念。

4.創(chuàng)新與拓展：

學(xué)生在小組討論中，針對(duì)PCR技術(shù)的未來(lái)發(fā)展提出了創(chuàng)新性的想法，如改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、優(yōu)化反應(yīng)體系等。這些想法有助于推動(dòng)PCR技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用拓展。

學(xué)生通過(guò)課后作業(yè)的撰寫(xiě)，鞏固了所學(xué)知識(shí)，提高了寫(xiě)作能力和綜合分析能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.在本節(jié)課中，我嘗試將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，通過(guò)展示PCR技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的具體案例，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論和課堂展示，不僅提高了他們的合作能力和表達(dá)能力，還促進(jìn)了師生之間的互動(dòng)交流，使課堂氛圍更加活躍。

（二）存在主要問(wèn)題

1.在教學(xué)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)PCR技術(shù)的基本原理理解不夠深入，需要我在今后的教學(xué)中更加注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的講解和鞏固。

2.學(xué)生在小組討論時(shí)，部分小組存在討論主題不夠明確、時(shí)間分配不合理的問(wèn)題，導(dǎo)致討論效果不佳。

（三）改進(jìn)措施

1.針對(duì)學(xué)生對(duì)基本原理理解不足的問(wèn)題，我將在后續(xù)教學(xué)中增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，通過(guò)提問(wèn)、討論等方式，幫助學(xué)生更好地理解PCR技術(shù)的基本原理。

2.為了提高小組討論的效果，我將在分組時(shí)更加注意成員搭配，明確討論主題和目標(biāo)，并在討論過(guò)程中適時(shí)給予指導(dǎo)，確保討論能夠有序進(jìn)行。

此外，我還將關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，以提高教學(xué)效果。同時(shí)，加強(qiáng)與實(shí)際科研工作的聯(lián)系，邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行講座，讓學(xué)生更加直觀地了解PCR技術(shù)在實(shí)際科研中的應(yīng)用和發(fā)展前景。通過(guò)以上改進(jìn)措施，我相信能夠進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為他們的未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課后作業(yè)1.請(qǐng)簡(jiǎn)述PCR技術(shù)的原理及其在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。

答案：PCR技術(shù)是一種在生物體外復(fù)制特定DNA片段的方法，其原理是通過(guò)DNA聚合酶在特定溫度下對(duì)模板DNA進(jìn)行復(fù)制。PCR技術(shù)在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用包括基因克隆、突變檢測(cè)、DNA指紋鑒定、病原體檢測(cè)等。

2.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的PCR實(shí)驗(yàn)方案，用于檢測(cè)某樣本中是否含有特定的基因。

答案：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簷z測(cè)某樣本中是否含有特定的基因。

實(shí)驗(yàn)原理：利用特異性引物對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行擴(kuò)增。

實(shí)驗(yàn)步驟：

a.樣本DNA提取

b.PCR反應(yīng)體系配制

c.PCR擴(kuò)增（包括預(yù)變性、變性、退火、延伸等步驟）

d.PCR產(chǎn)物分析（如瓊脂糖凝膠電泳）

3.請(qǐng)闡述PCR技術(shù)中涉及的三個(gè)關(guān)鍵溫度及其作用。

答案：

a.預(yù)變性溫度：94-98℃，使DNA雙鏈解開(kāi)，變?yōu)閱捂湣?/p>

b.退火溫度：50-65℃，使引物與目標(biāo)DNA序列結(jié)合。

c.延伸溫度：72℃，DNA聚合酶沿模板鏈合成新的DNA鏈。

4.請(qǐng)舉例說(shuō)明PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

答案：

a.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：利用PCR技術(shù)進(jìn)行基因診斷，如檢測(cè)遺傳性疾病、病原體感染等。

b.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：利用PCR技術(shù)進(jìn)行基因克隆、基因突變檢測(cè)、種子品種鑒定等。

c.法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：利用PCR技術(shù)進(jìn)行DNA指紋鑒定，輔助犯罪偵查。

5.請(qǐng)分析PCR技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。

答案：

問(wèn)題：PCR擴(kuò)增過(guò)程中可能出現(xiàn)的非特異性擴(kuò)增。

解決方案：優(yōu)化引物設(shè)計(jì)，提高引物特異性；調(diào)整反應(yīng)體系中試劑濃度；使用高品質(zhì)的DNA模板等。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了PCR技術(shù)的基本原理、操作步驟、反應(yīng)體系組成以及在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。通過(guò)案例分析和小組討論，我們深入了解了PCR技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和價(jià)值。以下是本節(jié)課的要點(diǎn)小結(jié)：

1.PCR技術(shù)原理：DNA雙鏈復(fù)制，包括預(yù)變性、變性、退火、延伸等步驟。

2.PCR反應(yīng)體系：模板DNA、引物、DNA聚合酶、dNTPs等。

3.PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的PCR實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)堂檢測(cè)：

一、填空題

1.PCR全稱為_(kāi)_________。

2.PCR技術(shù)中