江蘇省新沂市高中生物第四章生物化學與分子生物學技術實踐4.2分子生物學技術二教學設計（選修1）課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內容江蘇省新沂市高中生物教材第四章“生物化學與分子生物學技術實踐”中，4.2節“分子生物學技術二”的教學內容，主要包括DNA提取、PCR擴增技術和DNA測序技術等分子生物學實驗方法。通過學習這些技術，使學生了解分子生物學技術在現代生物學研究中的應用，并掌握相關實驗操作技能。二、核心素養目標分析本節課旨在培養學生科學探究能力、生物科學思維和創新意識。學生將通過實際操作，學會運用分子生物學技術解決生物學問題，提高實驗設計和操作技能。同時，培養學生嚴謹的科學態度和團隊合作精神，為未來從事生物學相關領域的研究打下堅實基礎。三、學情分析本節課面向的是高中一年級學生，他們在進入高中階段后，已經具備了一定的生物學基礎，對生物學的興趣和好奇心也較為強烈。然而，由于分子生物學技術實踐內容涉及較為復雜的實驗操作和理論知識，學生在以下方面可能存在一定的挑戰：

1.知識基礎：學生在初中階段接觸的生物學知識相對較為基礎，對分子生物學的基本概念和原理了解有限，因此需要教師引導他們從宏觀生物學向微觀生物學過渡。

2.實驗能力：高中一年級學生雖然已經接觸過一些基礎的生物學實驗，但對于分子生物學實驗中的精細操作和復雜步驟可能缺乏經驗，需要教師在實驗過程中進行詳細指導和示范。

3.思維素質：分子生物學技術實踐要求學生具備一定的邏輯思維和問題解決能力，能夠根據實驗結果分析問題，并設計合理的實驗方案。

4.行為習慣：學生在實驗過程中可能存在實驗操作不規范、實驗記錄不完整等問題，這些不良習慣會影響實驗結果的準確性和可靠性。

5.學習態度：由于分子生物學技術實踐課程具有一定的挑戰性，部分學生可能因為難度大而感到挫敗，需要教師關注學生的心理狀態，激發他們的學習興趣。

-通過生動有趣的案例引入，激發學生的學習興趣。

-在實驗教學中，注重實驗操作的規范性和安全性教育。

-加強對學生實驗技能的指導，逐步提高他們的實驗操作能力。

-鼓勵學生積極思考，培養他們的科學探究精神和創新意識。

-關注學生的心理狀態，提供必要的支持和鼓勵。四、教學資源-軟硬件資源：分子生物學實驗設備（離心機、PCR儀、凝膠成像系統等），顯微鏡、實驗臺、實驗室安全用品等。

-課程平臺：學校生物實驗室管理系統、在線實驗指導手冊。

-信息化資源：分子生物學實驗視頻教程、在線實驗數據分析軟件、相關學術論文數據庫。

-教學手段：實物模型、分子生物學實驗操作演示、多媒體課件、實驗報告模板。五、教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發興趣：展示自然界中生物多樣性的圖片，提問學生如何研究不同生物之間的相似性和差異性，引發學生對分子生物學技術的興趣。

-回顧舊知：簡要回顧DNA結構、基因表達等基礎知識，為后續學習分子生物學技術奠定基礎。

2.新課呈現（約20分鐘）

-講解新知：

a.詳細講解DNA提取的原理和步驟，包括細胞破碎、蛋白質去除、DNA純化等環節。

b.介紹PCR擴增技術的原理，包括變性、退火、延伸等過程，以及PCR儀的使用方法。

c.講解DNA測序技術的原理，包括Sanger測序法和高通量測序技術。

-舉例說明：

a.以DNA提取為例，展示實際操作步驟和注意事項。

b.通過實際案例，說明PCR技術在基因克隆、疾病診斷等領域的應用。

c.以人類基因組計劃為例，介紹DNA測序技術在生物學研究中的重要性。

-互動探究：

a.組織學生討論DNA提取過程中可能遇到的問題及解決方法。

b.分組進行PCR實驗操作，觀察實驗結果，分析實驗誤差。

c.引導學生思考DNA測序技術在生物進化研究中的作用。

3.鞏固練習（約30分鐘）

-學生活動：

a.學生分組進行DNA提取實驗，記錄實驗步驟和結果。

b.學生獨立完成PCR實驗，分析實驗結果，總結實驗規律。

c.學生利用所學知識，設計一個簡單的DNA測序實驗方案。

-教師指導：

a.教師巡視實驗現場，解答學生在實驗過程中遇到的問題。

b.教師對實驗結果進行分析，總結實驗中的成功經驗和不足之處。

c.教師引導學生思考實驗方案的設計和優化。

4.總結與反思（約10分鐘）

-教師總結本節課的主要知識點，強調分子生物學技術在生物學研究中的重要性。

-學生分享實驗心得，總結實驗過程中的收獲和不足。

-教師引導學生思考如何將所學知識應用于實際生活。

5.課后作業（約10分鐘）

-學生完成課后練習題，鞏固所學知識。

-教師布置相關實驗報告，要求學生在課后進行實驗數據的整理和分析。

-教師提醒學生關注相關學術論文，了解分子生物學領域的最新研究進展。六、知識點梳理1.分子生物學技術概述

-分子生物學技術的定義和重要性

-分子生物學技術在生物學研究中的應用領域

2.DNA提取技術

-DNA提取的原理和步驟

-細胞破碎的方法和注意事項

-蛋白質去除的方法和試劑

-DNA純化的方法和試劑

3.PCR擴增技術

-PCR擴增的原理和步驟

-PCR反應體系的組成

-引物設計和合成

-PCR儀的使用方法和注意事項

4.DNA測序技術

-DNA測序的原理和步驟

-Sanger測序法

-高通量測序技術

-DNA序列分析

5.分子生物學技術在生物學研究中的應用

-基因克隆和表達

-疾病診斷和基因治療

-生物進化研究

-蛋白質結構預測和功能研究

6.實驗操作和數據分析

-實驗操作的規范性和安全性

-實驗數據的記錄和分析

-實驗誤差的來源和避免方法

-實驗結果的可重復性和可靠性

7.分子生物學實驗設計

-實驗目的和原理

-實驗方法和步驟

-實驗結果的預期和分析

-實驗方案的優化和改進

8.分子生物學實驗報告撰寫

-實驗報告的結構和內容

-實驗數據的整理和分析

-實驗結果和討論

-實驗結論和建議

9.分子生物學領域的最新研究進展

-基因編輯技術（如CRISPR-Cas9）

-單細胞測序技術

-轉錄組學和蛋白質組學

-生物信息學在分子生物學中的應用

10.分子生物學技術倫理和法規

-分子生物學實驗的倫理問題

-分子生物學技術的法規和標準

-分子生物學技術在臨床應用中的倫理考量七、板書設計①DNA提取技術

-原理：細胞破碎、蛋白質去除、DNA純化

-步驟：細胞破碎、蛋白質去除劑處理、DNA沉淀、洗滌、溶解

-注意事項：防止DNA降解、選擇合適的提取方法

②PCR擴增技術

-原理：變性、退火、延伸

-反應體系：模板DNA、引物、dNTPs、酶、緩沖液

-引物設計：特異性、長度、GC含量

-注意事項：避免非特異性擴增、優化反應條件

③DNA測序技術

-Sanger測序法：終止鏈法、電泳分離、峰圖分析

-高通量測序技術：Illumina測序、SOLiD測序、454測序

-序列分析：比對、注釋、功能預測

④分子生物學技術在生物學研究中的應用

-基因克隆和表達：目的基因的克隆、表達載體的構建、表達產物的檢測

-疾病診斷和基因治療：基因檢測、基因治療策略、分子診斷技術

-生物進化研究：分子鐘、系統發育分析、分子進化模型

⑤實驗操作和數據分析

-實驗操作規范：無菌操作、精確量取、實驗記錄

-數據分析：圖表制作、統計分析、結果解釋

⑥分子生物學實驗設計

-實驗目的：明確實驗目標

-實驗方法：選擇合適的實驗技術

-實驗步驟：詳細描述實驗流程

-實驗結果：預期結果和分析

⑦分子生物學實驗報告撰寫

-實驗目的和原理：闡述實驗目的和理論基礎

-實驗方法和步驟：詳細描述實驗操作過程

-實驗結果和討論：展示實驗結果和分析討論

-實驗結論和建議：總結實驗結論和提出改進建議

⑧分子生物學領域的最新研究進展

-基因編輯技術：CRISPR-Cas9、編輯效率、脫靶效應

-單細胞測序技術：單細胞分離、高通量測序、細胞異質性

-轉錄組學和蛋白質組學：基因表達分析、蛋白質功能研究

-生物信息學：序列比對、功能注釋、數據挖掘

⑨分子生物學技術倫理和法規

-倫理問題：人類基因編輯、基因歧視、隱私保護

-法規和標準：實驗倫理審查、數據共享、知識產權保護八、課堂小結，當堂檢測課堂小結：

1.回顧本節課的主要內容，包括DNA提取、PCR擴增技術、DNA測序技術等分子生物學實驗方法。

2.強調分子生物學技術在生物學研究中的重要性和應用領域。

3.總結實驗操作規范和數據分析方法，提高學生的實驗技能。

4.討論分子生物學領域的最新研究進展，激發學生的研究興趣。

當堂檢測：

1.選擇題

-下列哪項不是DNA提取的步驟？

A.細胞破碎

B.蛋白質去除

C.DNA純化

D.DNA測序

-PCR擴增技術中，下列哪項不是反應體系中的成分？

A.模板DNA

B.引物

C.dNTPs

D.實驗室溫度計

-DNA測序技術中，下列哪種方法不屬于Sanger測序法？

A.終止鏈法

B.高通量測序

C.鏈終止法

D.電泳分離

2.判斷題

-PCR擴增技術可以用于基因克隆和表達。（）

-DNA測序技術可以用于生物進化研究。（）

-分