2024-2025學(xué)年高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù) 第2節(jié) 分子生物學(xué)技術(shù)教學(xué)實錄 蘇教版選修1

2024-2025學(xué)年高中生物第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)第2節(jié)分子生物學(xué)技術(shù)教學(xué)實錄蘇教版選修1主備人備課成員設(shè)計思路本節(jié)課以蘇教版選修1第四章第二節(jié)“分子生物學(xué)技術(shù)”為主題，通過結(jié)合實際案例，引導(dǎo)學(xué)生了解分子生物學(xué)技術(shù)的基本原理和應(yīng)用。課程設(shè)計注重理論與實踐相結(jié)合，通過實驗操作和案例分析，使學(xué)生掌握分子生物學(xué)技術(shù)的基本操作方法，提高學(xué)生的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

-明確DNA提取原理：重點講解DNA在細胞中的分布、提取過程中使用的試劑和步驟，以及如何通過觀察DNA在氯化鈉溶液中的溶解度變化來提取DNA。

-掌握PCR技術(shù)原理：強調(diào)DNA復(fù)制的原理，包括引物、模板DNA、Taq酶等關(guān)鍵因素，以及PCR循環(huán)過程中的變性、退火和延伸步驟。

-理解凝膠電泳原理：講解凝膠電泳的基本原理，包括電場對DNA分子的作用、不同大小DNA分子的遷移速度差異，以及如何通過電泳結(jié)果判斷DNA片段的大小。

2.教學(xué)難點

-DNA提取過程中的細節(jié)操作：難點在于如何精確控制實驗條件，如試劑的比例、溫度和時間，以確保DNA提取的效率和純度。

-PCR操作技巧：難點在于正確設(shè)置PCR循環(huán)參數(shù)，包括溫度、時間等，以及如何避免污染和錯誤擴增。

-凝膠電泳結(jié)果分析：難點在于如何準(zhǔn)確讀取電泳結(jié)果，識別DNA片段的大小，并解釋結(jié)果背后的生物學(xué)意義。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：PCR儀器、電泳儀、紫外燈、顯微鏡、DNA提取試劑盒、PCR試劑、電泳試劑、DNA模板、凝膠板、載玻片、滴管、移液器、計時器等。

-課程平臺：多媒體教學(xué)平臺、在線實驗室模擬軟件。

-信息化資源：分子生物學(xué)技術(shù)相關(guān)視頻資料、實驗操作步驟圖解、科學(xué)論文數(shù)據(jù)庫。

-教學(xué)手段：實物展示、PPT演示、互動問答、小組討論、實驗操作指導(dǎo)。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：教師通過在線平臺發(fā)布PPT和視頻資料，要求學(xué)生預(yù)習(xí)DNA提取的原理和步驟。

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：如“DNA提取過程中有哪些關(guān)鍵步驟？如何避免DNA降解？”

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進度：通過在線平臺監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進度，確保學(xué)生能夠按時完成預(yù)習(xí)。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀DNA提取的相關(guān)資料，理解實驗原理。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對預(yù)習(xí)問題進行思考，記錄疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和疑問提交至平臺。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過自主閱讀和思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺進行資源共享和進度監(jiān)控。

2.課中強化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過展示DNA提取實驗的視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識點：詳細講解PCR技術(shù)的基本原理和操作步驟。

-組織課堂活動：進行PCR實驗操作，分組進行，學(xué)生實際操作。

-解答疑問：針對學(xué)生在實驗中遇到的問題進行解答。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：學(xué)生認真聽講，思考PCR技術(shù)的關(guān)鍵點。

-參與課堂活動：學(xué)生積極參與實驗操作，體驗PCR技術(shù)的應(yīng)用。

-提問與討論：學(xué)生在實驗過程中提出問題，進行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：教師通過講解，幫助學(xué)生理解PCR技術(shù)的原理。

-實踐活動法：通過實驗操作，讓學(xué)生掌握PCR技術(shù)的技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過分組實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：布置關(guān)于DNA提取和PCR技術(shù)的相關(guān)練習(xí)題。

-提供拓展資源：推薦相關(guān)書籍和在線資源，供學(xué)生進一步學(xué)習(xí)。

-反饋作業(yè)情況：批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：學(xué)生完成課后練習(xí)，鞏固所學(xué)知識。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦資源進行深入學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)：學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，總結(jié)經(jīng)驗。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提升自我。

-反思總結(jié)法：學(xué)生通過反思，提升自我學(xué)習(xí)能力。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

-《分子克隆實驗指南》：詳細介紹了分子生物學(xué)實驗的基本原理和操作步驟，適合學(xué)生深入了解實驗技術(shù)。

-《基因工程》：探討基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，幫助學(xué)生了解分子生物學(xué)技術(shù)的實際應(yīng)用。

-《現(xiàn)代分子生物學(xué)》：全面介紹了分子生物學(xué)的基本理論和技術(shù)，適合對分子生物學(xué)有較高興趣的學(xué)生。

-《生物技術(shù)》：介紹生物技術(shù)在環(huán)境保護、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，拓展學(xué)生的知識視野。

2.鼓勵學(xué)生進行課后自主學(xué)習(xí)和探究

-DNA序列分析：引導(dǎo)學(xué)生利用在線DNA序列分析工具，分析已知基因序列，了解基因的功能和調(diào)控機制。

-基因編輯技術(shù)：介紹CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)，探討其在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

-生物信息學(xué)：介紹生物信息學(xué)的基本概念和方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何利用生物信息學(xué)工具分析生物數(shù)據(jù)。

-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測：介紹蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的基本原理和方法，引導(dǎo)學(xué)生了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

-分子生物學(xué)實驗設(shè)計：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計簡單的分子生物學(xué)實驗，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力和科學(xué)思維。

-生物技術(shù)倫理：探討生物技術(shù)倫理問題，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物技術(shù)在發(fā)展過程中的道德和社會責(zé)任。

3.實踐活動與項目

-組織學(xué)生參與學(xué)?；蛏鐓^(qū)的科學(xué)展覽，展示分子生物學(xué)實驗成果。

-鼓勵學(xué)生參加生物奧林匹克競賽，提升學(xué)生的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)。

-開展分子生物學(xué)實驗課程，讓學(xué)生親自動手進行DNA提取、PCR等實驗操作。

-建立學(xué)生實驗興趣小組，定期組織討論和實驗交流活動。

4.課題研究

-選取與分子生物學(xué)相關(guān)的熱點問題，如基因編輯、生物制藥等，引導(dǎo)學(xué)生進行課題研究。

-鼓勵學(xué)生查閱文獻資料，學(xué)習(xí)相關(guān)研究方法，撰寫研究報告。

-組織學(xué)生參加學(xué)術(shù)會議，展示研究成果，提升學(xué)生的學(xué)術(shù)交流能力。

5.跨學(xué)科學(xué)習(xí)

-結(jié)合化學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科知識，探討分子生物學(xué)技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

-組織學(xué)生參與跨學(xué)科項目，如生物技術(shù)與計算機科學(xué)相結(jié)合的課題研究。

-鼓勵學(xué)生關(guān)注生物技術(shù)在其他學(xué)科中的應(yīng)用，如生物技術(shù)與環(huán)境科學(xué)、生物技術(shù)與材料科學(xué)等。教學(xué)反思同學(xué)們，今天這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了分子生物學(xué)技術(shù)，這真是一個既神奇又充滿挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。回想起來，我覺得有幾個方面值得我反思。

首先，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在DNA提取實驗中的操作細節(jié)掌握得不夠好。有些同學(xué)在添加試劑時不夠精準(zhǔn)，導(dǎo)致提取的DNA純度不高。這說明我在實驗操作的教學(xué)中，可能需要更加細致地指導(dǎo)學(xué)生，比如通過視頻、圖片等方式展示每個步驟的細節(jié)，確保他們能夠正確理解并操作。

其次，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們在理解PCR技術(shù)原理時遇到了一些困難。特別是對于PCR循環(huán)過程中的變性、退火和延伸步驟，一些學(xué)生難以理解。這讓我意識到，在講解復(fù)雜的概念時，我需要更加注重邏輯性和層次性，或許可以通過類比的方法，比如將DNA復(fù)制過程比作復(fù)制一份文件，讓學(xué)生更容易理解。

然后，我注意到在小組討論環(huán)節(jié)，一些學(xué)生參與度不高，可能是由于他們對實驗內(nèi)容不夠熟悉，或者是性格內(nèi)向。為了提高學(xué)生的參與度，我決定在未來的教學(xué)中更多地采用小組合作的形式，并鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的觀點，通過討論和交流來加深理解。

此外，我還發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生對分子生物學(xué)技術(shù)的實際應(yīng)用了解不多。為了拓寬他們的視野，我計劃在課程結(jié)束后提供一些相關(guān)的拓展閱讀材料，并鼓勵他們進行課后自主學(xué)習(xí)和探究，比如閱讀《基因工程》或《生物技術(shù)》等書籍。

在教學(xué)過程中，我也意識到自己在課堂管理上還有待提高。有時候，課堂氣氛不夠活躍，學(xué)生參與度不高。為了解決這個問題，我打算在未來的教學(xué)中更多地使用互動式教學(xué)方法，比如提問、游戲等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課后作業(yè)1.實驗設(shè)計題

設(shè)計一個實驗方案，用于從植物葉片中提取DNA。請列出實驗步驟和所需試劑。

答案：

實驗步驟：

1.將植物葉片剪碎，放入研缽中。

2.加入一定量的緩沖液和洗滌劑，研磨葉片。

3.將研磨液過濾，收集濾液。

4.向濾液中加入等體積的95%乙醇，充分混勻。

5.將混合液靜置，待DNA沉淀。

6.用玻璃棒輕輕攪拌，收集DNA沉淀。

7.將DNA沉淀用70%乙醇洗滌，干燥后溶解于適量水中。

所需試劑：

-植物葉片

-研缽

-緩沖液

-洗滌劑

-95%乙醇

-70%乙醇

-玻璃棒

-濾紙

2.計算題

如果PCR反應(yīng)的退火溫度設(shè)置為55°C，計算在90°C變性后，DNA雙鏈在55°C下退火的時間。

答案：

根據(jù)DNA的Tm值計算公式，Tm=2(A+T)+4(G+C)，假設(shè)DNA序列中A+T和G+C的比例相等，則Tm=2*55+4*35=190°C。

在90°C變性后，DNA雙鏈需要降溫至55°C進行退火，降溫速率通常為1°C/秒，因此退火時間為190°C-55°C=135°C，所需時間為135秒。

3.應(yīng)用題

解釋為什么在PCR反應(yīng)中需要使用引物。

答案：

引物是一段與目標(biāo)DNA序列互補的短單鏈DNA分子，它們在PCR反應(yīng)中起到以下作用：

-作為DNA復(fù)制的起始點，使得PCR反應(yīng)能夠從特定的DNA序列開始。

-通過與目標(biāo)DNA序列的互補配對，確保PCR擴增的特異性。

-提高PCR反應(yīng)的效率，因為引物與目標(biāo)DNA的結(jié)合可以加速DNA復(fù)制的啟動。

4.分析題

分析凝膠電泳中DNA片段大小與遷移速率之間的關(guān)系。

答案：

在凝膠電泳中，DNA片段的大小與遷移速率之間存在以下關(guān)系：

-DNA片段越小，遷移速率越快，因為較小的片段在電場中的阻力較小。

-DNA片段越大，遷移速率越慢，因為較大的片段在電場中的阻力較大。

-因此，通過比較DNA片段在凝膠上的遷移距離，可以推斷出它們的大小。

5.創(chuàng)新題

設(shè)計一個實驗方案，用于檢測某種植物中特定基因的表達水平。

答案：

實驗步驟：

1.提取植物的總RNA。

2.通過RT-PCR將RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。

3.設(shè)計針對目標(biāo)基因的特異性引物。

4.進行PCR擴增，檢測目標(biāo)基因的cDNA。

5.通過凝膠電泳分析PCR產(chǎn)物，比較目標(biāo)基因與內(nèi)參基因的表達水平。

6.根據(jù)目標(biāo)基因與內(nèi)參基因的擴增條帶強度，計算目標(biāo)基因的表達水平。

所需試劑：

-植物樣本

-RNA提取試劑盒

-RT-PCR試劑盒

-特異性引物

-PCR試劑

-凝膠電泳試劑

-紫外燈

-凝膠成像系統(tǒng)板書設(shè)計①分子生物學(xué)技術(shù)概述

-定義：分子生物學(xué)技術(shù)是研究生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互作用的實驗技術(shù)。

-應(yīng)用：基因工程、蛋白質(zhì)工程、疾病診斷、生物制藥等。

②DNA提取

-原理：利用化學(xué)或物理方法從細胞中分離純化DNA。

-方法：研磨、破碎細胞，加入緩沖液和洗滌劑，過濾，沉淀，洗滌，溶解。

③PCR技術(shù)

-原理：利用DNA復(fù)制的原理，通過體外循環(huán)擴增特定DNA片段。

-步驟：變性、退火、延伸。

④凝膠電泳

-原理：利用DNA片段在電場中的遷移速率差異進行分離。

-操作：制備凝膠，加樣，電泳，染色，觀察。

⑤基因克隆

-原理