江蘇省新沂市高中生物 第四章 生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐 4.2 分子生物學(xué)技術(shù)二教學(xué)設(shè)計(jì)（選修1）

江蘇省新沂市高中生物第四章生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐4.2分子生物學(xué)技術(shù)二教學(xué)設(shè)計(jì)（選修1）課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容江蘇省新沂市高中生物教材第四章“生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐”中，4.2節(jié)“分子生物學(xué)技術(shù)二”的教學(xué)內(nèi)容，主要包括DNA提取、PCR擴(kuò)增技術(shù)和DNA測(cè)序技術(shù)等分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)學(xué)習(xí)這些技術(shù)，使學(xué)生了解分子生物學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代生物學(xué)研究中的應(yīng)用，并掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作技能。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、生物科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生將通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)會(huì)運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神，為未來(lái)從事生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中一年級(jí)學(xué)生，他們?cè)谶M(jìn)入高中階段后，已經(jīng)具備了一定的生物學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)生物學(xué)的興趣和好奇心也較為強(qiáng)烈。然而，由于分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容涉及較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作和理論知識(shí)，學(xué)生在以下方面可能存在一定的挑戰(zhàn)：

1.知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生在初中階段接觸的生物學(xué)知識(shí)相對(duì)較為基礎(chǔ)，對(duì)分子生物學(xué)的基本概念和原理了解有限，因此需要教師引導(dǎo)他們從宏觀生物學(xué)向微觀生物學(xué)過(guò)渡。

2.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ焊咧幸荒昙?jí)學(xué)生雖然已經(jīng)接觸過(guò)一些基礎(chǔ)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，但對(duì)于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的精細(xì)操作和復(fù)雜步驟可能缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行詳細(xì)指導(dǎo)和示范。

3.思維素質(zhì)：分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐要求學(xué)生具備一定的邏輯思維和問(wèn)題解決能力，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析問(wèn)題，并設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)記錄不完整等問(wèn)題，這些不良習(xí)慣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.學(xué)習(xí)態(tài)度：由于分子生物學(xué)技術(shù)實(shí)踐課程具有一定的挑戰(zhàn)性，部分學(xué)生可能因?yàn)殡y度大而感到挫敗，需要教師關(guān)注學(xué)生的心理狀態(tài)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

-通過(guò)生動(dòng)有趣的案例引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和安全性教育。

-加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的指導(dǎo)，逐步提高他們的實(shí)驗(yàn)操作能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識(shí)。

-關(guān)注學(xué)生的心理狀態(tài)，提供必要的支持和鼓勵(lì)。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（離心機(jī)、PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)等），顯微鏡、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室安全用品等。

-課程平臺(tái)：學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)。

-信息化資源：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻教程、在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析軟件、相關(guān)學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫(kù)。

-教學(xué)手段：實(shí)物模型、分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作演示、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示自然界中生物多樣性的圖片，提問(wèn)學(xué)生如何研究不同生物之間的相似性和差異性，引發(fā)學(xué)生對(duì)分子生物學(xué)技術(shù)的興趣。

-回顧舊知：簡(jiǎn)要回顧DNA結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)等基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)分子生物學(xué)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

2.新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

-講解新知：

a.詳細(xì)講解DNA提取的原理和步驟，包括細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)去除、DNA純化等環(huán)節(jié)。

b.介紹PCR擴(kuò)增技術(shù)的原理，包括變性、退火、延伸等過(guò)程，以及PCR儀的使用方法。

c.講解DNA測(cè)序技術(shù)的原理，包括Sanger測(cè)序法和高通量測(cè)序技術(shù)。

-舉例說(shuō)明：

a.以DNA提取為例，展示實(shí)際操作步驟和注意事項(xiàng)。

b.通過(guò)實(shí)際案例，說(shuō)明PCR技術(shù)在基因克隆、疾病診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用。

c.以人類(lèi)基因組計(jì)劃為例，介紹DNA測(cè)序技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要性。

-互動(dòng)探究：

a.組織學(xué)生討論DNA提取過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題及解決方法。

b.分組進(jìn)行PCR實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)誤差。

c.引導(dǎo)學(xué)生思考DNA測(cè)序技術(shù)在生物進(jìn)化研究中的作用。

3.鞏固練習(xí)（約30分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：

a.學(xué)生分組進(jìn)行DNA提取實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。

b.學(xué)生獨(dú)立完成PCR實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

c.學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的DNA測(cè)序?qū)嶒?yàn)方案。

-教師指導(dǎo)：

a.教師巡視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

b.教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處。

c.教師引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

4.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的主要知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)分子生物學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要性。

-學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)心得，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的收獲和不足。

-教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。

5.課后作業(yè)（約10分鐘）

-學(xué)生完成課后練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-教師布置相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求學(xué)生在課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析。

-教師提醒學(xué)生關(guān)注相關(guān)學(xué)術(shù)論文，了解分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.分子生物學(xué)技術(shù)概述

-分子生物學(xué)技術(shù)的定義和重要性

-分子生物學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的應(yīng)用領(lǐng)域

2.DNA提取技術(shù)

-DNA提取的原理和步驟

-細(xì)胞破碎的方法和注意事項(xiàng)

-蛋白質(zhì)去除的方法和試劑

-DNA純化的方法和試劑

3.PCR擴(kuò)增技術(shù)

-PCR擴(kuò)增的原理和步驟

-PCR反應(yīng)體系的組成

-引物設(shè)計(jì)和合成

-PCR儀的使用方法和注意事項(xiàng)

4.DNA測(cè)序技術(shù)

-DNA測(cè)序的原理和步驟

-Sanger測(cè)序法

-高通量測(cè)序技術(shù)

-DNA序列分析

5.分子生物學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的應(yīng)用

-基因克隆和表達(dá)

-疾病診斷和基因治療

-生物進(jìn)化研究

-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和功能研究

6.實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析

-實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和安全性

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析

-實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源和避免方法

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性和可靠性

7.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?/p>

-實(shí)驗(yàn)方法和步驟

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期和分析

-實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化和改進(jìn)

8.分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

-實(shí)驗(yàn)結(jié)論和建議

9.分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展

-基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）

-單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)

-轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)

-生物信息學(xué)在分子生物學(xué)中的應(yīng)用

10.分子生物學(xué)技術(shù)倫理和法規(guī)

-分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的倫理問(wèn)題

-分子生物學(xué)技術(shù)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

-分子生物學(xué)技術(shù)在臨床應(yīng)用中的倫理考量七、板書(shū)設(shè)計(jì)①DNA提取技術(shù)

-原理：細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)去除、DNA純化

-步驟：細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)去除劑處理、DNA沉淀、洗滌、溶解

-注意事項(xiàng)：防止DNA降解、選擇合適的提取方法

②PCR擴(kuò)增技術(shù)

-原理：變性、退火、延伸

-反應(yīng)體系：模板DNA、引物、dNTPs、酶、緩沖液

-引物設(shè)計(jì)：特異性、長(zhǎng)度、GC含量

-注意事項(xiàng)：避免非特異性擴(kuò)增、優(yōu)化反應(yīng)條件

③DNA測(cè)序技術(shù)

-Sanger測(cè)序法：終止鏈法、電泳分離、峰圖分析

-高通量測(cè)序技術(shù)：Illumina測(cè)序、SOLiD測(cè)序、454測(cè)序

-序列分析：比對(duì)、注釋、功能預(yù)測(cè)

④分子生物學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的應(yīng)用

-基因克隆和表達(dá)：目的基因的克隆、表達(dá)載體的構(gòu)建、表達(dá)產(chǎn)物的檢測(cè)

-疾病診斷和基因治療：基因檢測(cè)、基因治療策略、分子診斷技術(shù)

-生物進(jìn)化研究：分子鐘、系統(tǒng)發(fā)育分析、分子進(jìn)化模型

⑤實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析

-實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范：無(wú)菌操作、精確量取、實(shí)驗(yàn)記錄

-數(shù)據(jù)分析：圖表制作、統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)果解釋

⑥分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

-實(shí)驗(yàn)方法：選擇合適的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

-實(shí)驗(yàn)步驟：詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)流程

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果：預(yù)期結(jié)果和分析

⑦分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚宏U述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮屠碚摶A(chǔ)

-實(shí)驗(yàn)方法和步驟：詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論：展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析討論

-實(shí)驗(yàn)結(jié)論和建議：總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和提出改進(jìn)建議

⑧分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展

-基因編輯技術(shù)：CRISPR-Cas9、編輯效率、脫靶效應(yīng)

-單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)：?jiǎn)渭?xì)胞分離、高通量測(cè)序、細(xì)胞異質(zhì)性

-轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)：基因表達(dá)分析、蛋白質(zhì)功能研究

-生物信息學(xué)：序列比對(duì)、功能注釋、數(shù)據(jù)挖掘

⑨分子生物學(xué)技術(shù)倫理和法規(guī)

-倫理問(wèn)題：人類(lèi)基因編輯、基因歧視、隱私保護(hù)

-法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)驗(yàn)倫理審查、數(shù)據(jù)共享、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)八、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

1.回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，包括DNA提取、PCR擴(kuò)增技術(shù)、DNA測(cè)序技術(shù)等分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。

2.強(qiáng)調(diào)分子生物學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域。

3.總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和數(shù)據(jù)分析方法，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

4.討論分子生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的研究興趣。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.選擇題

-下列哪項(xiàng)不是DNA提取的步驟？

A.細(xì)胞破碎

B.蛋白質(zhì)去除

C.DNA純化

D.DNA測(cè)序

-PCR擴(kuò)增技術(shù)中，下列哪項(xiàng)不是反應(yīng)體系中的成分？

A.模板DNA

B.引物

C.dNTPs

D.實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)

-DNA測(cè)序技術(shù)中，下列哪種方法不屬于Sanger測(cè)序法？

A.終止鏈法

B.高通量測(cè)序

C.鏈終止法

D.電泳分離

2.判斷題

-PCR擴(kuò)增技術(shù)可以用于基因克隆和表達(dá)。（）

-DNA測(cè)序技術(shù)可以用于生物進(jìn)化研究。（）

-分