多聚酶链式反应扩增DNA片段-教学设计

1/6课题高二选修一5.2《多聚酶链式反应扩增DNA片段》第一课时教学设计河北安国中学张艳丽一、教学内容和学情分析本节课主要讲述DNA的体外复制，也就是多聚酶链式反应的原理和过程。课本以体外扩增DNA能够解决的好多生活问题为切入点引入PCR，极大的提高了学生学习本节知识的兴趣。对本节知识的学习需要学生掌握体内DNA的复制，由于必修二中已经学过相应的知识，但是相隔时间较长，需要老师帮助学生回忆。同时本节课的学习也使学生对必修二体内DNA分子的复制理解更深刻。也能提升学生探究生物奥秘的兴趣。二、教学目标1.知识与能力目标（1）通过师生互动、观看视频，能够概述PCR的原理和反应过程；（2）通过阅读文本、资料分析，能够比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程的异同。2.学科素养（1）基础知识（PCR的原理和反应过程；细胞内DNA复制和PCR扩增过程）；（2）基本技能（通过本节课的学习，能够分析PCR技术与细胞内DNA复制区别）；（3）基本思想（通过对PCR的原理和反应过程以及细胞内DNA复制和PCR扩增过程，锻炼科学的思维方法，培养实事求是的科学态度）；三、教学重点和难点1.PCR的原理；2.比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程。四、教学方法1.合作探究法2.任务型教学法2/6五、教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图1.新课导入2.基础知识回顾（1）展示课题背景，导入新课在刑事侦破案件中常需要对样品DNA进行分析，PCR技术能快速扩增DNA片段，在几个小时内复制出上百万份的DNA拷贝，有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的问题。现在PCR技术已广泛应用于遗传病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和基因测序。展示发明PCR的科学家慕斯里，提高学生的科学素养（2）展示学习目标①理解PCR的原理和反应过程；②比较细胞内DNA复制和PCR扩增过程。1、DNA组成结构提问学生：①DNA组成元素、基本单位及结构。②核苷酸分子的结构（展示核苷酸的分子结构模式图）2、讲述DNA分子的方向性：即DNA的3´端和5´端3、回忆复习体内DNA分子的复制（1）学生写出DNA复制的概念，时期，场所，条件，特点，原则，准确复制的原因，意阅读、倾听。回忆、回答。倾听并思考学生在作业本上写出答案并相互交情景导入，并且解读本节课目标。回顾必修1中学习相关的知识。认识DNA的方向性检查学生基础知识是否牢固为学习3/63、讲授新课与探究问题义（2）教师小结细胞内DNA复制的基本体系一、引物和DNA复制的方向1、讲引物(1)本质，作用，需要引物的原因(2)DNA双链方向与复制关系（结合多媒体投影图）2、学生讨论：DNA复制的方向引导学生根据DNA聚合酶的特性并观察教材图5-6DNA复制方向的示意图得出结论3、小结：（1）DNA的羟基“－OH”末端称为3’端，而磷酸基团的末端称为5’端。（2）DNA聚合酶只能从3´端延伸DNA链，故DNA复制需要引物。（3）DNA合成总是从子链的5´端向3´端伸。流讨论倾听、思考、回答问题讨论并展示回答记笔记PCR做准备体内DNA复制没有讲过引物这里需要重点说明帮助学生理解PCR复制的方向。方便复习4/6二、多聚酶链式反应（PCR）1、联系DNA复制相关知识，讲解PCR原理（1）DNA的热变性原理通过控制温度来控制双链的解聚与结合。①变性：80－100℃的温度范围内，DNA双螺旋结构解体，双链分开。②复性：温度缓慢降低后，两条彼此分离的DNA链重新结合成双链。提问学生：为什么复性不是让变性解链的DNA分子重新形成双螺旋结构，引导学生理解PCR复性的作用是让引物和模板DNA相结合2、讲述PCR的过程变性复性延伸重点讲延伸温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。观察、思考、记笔记讨论、回答。阅读课本将DNA分子的特性和PCR的原理结合到一起加强必修知识与选修知识之间的联系让学生理解引物与模板结合的原因理解过程5/64、知识总结比较5、课堂小结6、当堂测试PCR一般要经历三十多次循环【视频演示】PCR的过程讲解(1)72℃左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5′端向3′端延伸。(2)DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使该段固定长度的序列呈“指数式”扩增。列表比较PCR技术与体内DNA复制的区别。一、PCR原理二、PCR反应过程及条件1、过程：变性—复性—延伸2、条件：模板、酶、引物、原料及反应环境三、细胞内DNA复制与PCR技术比较四、展示下节课教学基本内容学生完成课件中当堂测试部分习题教师进行引导和点评观看视频倾听、思考、回答。学生进行思考后进行展示答案，教师进行点评并引导规范回答。呼应、回答思考、回答。深刻形象的理解PCR的原理和反应过程。突出本节重点突出基础知识题。6/6七、教学反思在教学过程中，先引导学生回忆必修一和必修二的有关DNA复制的知识，在此基础上，让学生加深对于PCR原理的认识。对于PCR反应过程的教学，应以读图识图为主。教材中反应过程图解详细的描绘了参与PCR的各种组成成分；每一轮反应的三个基本步骤—变性、复性、延伸。在教学过程中应加强与学生的沟通和交流，提高学生学习热情和学习知识的准确性。附：板书设计5.2多聚酶链式反应PCR一DNA分子二、PCR1.结构1.原理：DNA双链复制2.复制2.过程：变性—复性—延伸引物（1）本质：DNA或RNA三、比较体内DNA复制和PCR（2）作用：引导DNA的合成（3）需要引物的原因