谁是凶手-PCR技术的应用教学设计 (2)

2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 1 教学基本信息 课题谁是凶手 PCR 技术的应用 是否属于 地方课程或校本课程 不属于 学科生物学段 高中三年级 年级高中三年级 相关领域 分子克隆技术 教材书名 普通高中课程标准实验教科书选修一生物技术实践 出版社 人民教育出版社 出版日期 2015 年 6 月 教学设计参与人员 姓名单位联系方式 设计者靳思北京市第八十中学实施者靳思北京市第八十中学指导者白建秀朝阳区教研中心指导者黄蔚朝阳区教研中心课件制作者靳思北京市第八十中学指导思想与理论依据 科学是人类对于未知事物的探询过程 同时又是将所学习的知识应用到实际案例分析中 因此 在高中生物教学中 教师逐步为学生提供破案线索 展开案例分析的教学 同时也将培养学生理性 思维习惯融入到教学课堂中 这样既符合人类对于事物认识的发展规律 同时也引导学生体会到学 以致用的乐趣和成就感 所以 教师在 谁是凶手 PCR 技术应用 这一节课的教学中 采用了以 谁是凶手 的犯罪现场调查展开 并在课堂上实施 取得了良好的教学效果 指导思想 指导思想 国家中长期教育改革和发展规划纲要 年 提出要 树立科学的质量 观 把促进人的全面发展 适应社会需要作为衡量教育质量的根本标准 从 以人为本 的角度 对我们的教育要培养什么样的人提出了要求 学生的核心素养是我国建立教育质量标准的基础与核 心 是在国家的教育目标和教育理念指导下建立起来的学生必须达到的能力素养 也是我国教育领 域与当前倡导培养学生核心素养的国际教育改革形势相接轨的重要环节 理论依据 理论依据 建构主义认为 知识不是通过教师传授得到 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下 借 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 2 助其他人 包括教师和学习伙伴 的帮助 利用必要的学习资料 通过意义建构的方式而获得 学 生要成为意义的主动建构者 就要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用 1 要用 探索法 发现法去建构知识的意义 2 在建构意义过程中要求学生主动去搜集并分析有关的信 息和资料 对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证 3 要把当前学习内容所反映的事 物尽量和自己已经知道的事物相联系 并对这种联系加以认真的思考 教师要成为学生建构意义的 帮助者 就要求教师在教学过程中从以下几个面发挥指导作用 激发学生的学习兴趣 帮助学生形 成学习动机 通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索 帮助学生建构当 前所学知识的意义 为了使意义建构更有效 教师应在可能的条件下组织协作学习 开展讨论与交 流 并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展 教学背景分析 学习内容分析学习内容分析 PCR 技术是生物选修一的内容 该部分教学内容属于分子生物学技术 是建立在之前的必修二 DNA 分子结构和 DNA 分子的复制基础上的延伸技术 同时在选修三的基因工程中也涉及到 PCR 技术 在新课标倡导培养学生的核心素养的大环境下 教师还要更多的关注学生学以致用的能力培养 在 本部分教学内容中 教师设计一个犯罪现场 让学生在逐渐发现线索的过程中 应用并体会到 PCR 技术是如何应用的 最后根据 PCR 技术特点 总结归纳出 PCR 技术的应用 学生情况分析学生情况分析 从知识基础上 学生在必修二的学习过程中 已经掌握了 DNA 分子结构和 DNA 分子的复制机理 等位基因产生原因等知识 在 PCR 技术学习的第一课时中 学生也已经学习了 PCR 技术的特点 引 物的作用 电泳的原理 从能力角度上讲 学生已经进行了近一年的生物学习 无论是学习方式如 合作式学习 还是思维能力如发散性思维 批判式思维 还是实验探究能力如设置对照分析解释问 题已经有了一定的基础 从情感态度上 学生日常对探案题材影视作品就非常有兴趣 有时看到剧 中涉及到一些生物学知识 也很有兴趣去试图解释这些问题 教学方法与教学手段说明教学方法与教学手段说明 本节课采用学生小组合作式学习的教学方法 学生自主探究体会 PCR 技术在案件展开过程中发 挥的作用 同时体会到技术特点与实际应用的关系 技术准备技术准备 依托生物情景教室 为学生学习创造全浸式学习环境 利用平板电脑作为学习工具 完成师生 生生之间的和谐交流 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 3 教学目标与重点 难点设计 一 知识与技能一 知识与技能 1 说出 PCR 技术的原理 2 举例说明 PCR 技术的应用 二 过程与方法二 过程与方法 1 利用 PCR 技术在生命科学中的案例分析 体会到生物技术在实际生活中的应用 2 提高动手 理解 分析等能力 三 情感态度与价值观三 情感态度与价值观 1 体验科学探究的过程 建立理性思维习惯 2 关注 PCR 技术和琼脂糖凝胶电泳技术等现代生物技术的应用 认同现代生物技术的价值 教学重点 教学重点 通过案例 学生总结归纳出 PCR 技术的应用 教学难点 教学难点 学生运用 PCR 技术原理分析解决相关问题 教学流程示意 可选项 教学过程 表格描述 教学内容 教学进程学生活动教学资源教学指导策略 导入 我们已经学习过了 PCR 技术的 相关知识 同学们先回忆一下 PCR 技术的原理和特点 今天我们利用所学知识 来进 回忆 PCR 技 术基本原理 ppt 温故知新 温故 引导学生回顾 PCR 技术相关知识 创设案发现场 激发兴趣 展开探案究 提供探案线索 学以致用 科学推理 锁定嫌疑结案 总结提升 理性思维 在探案过程中 疑问 线索 证实或证伪 新联系 得出结论 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 4 行一场犯罪现场调查 看看谁 是凶手 介绍案情 案情初展 死者 男性 Bata 病患者死亡 经法医检测死者很有可能是 死于 X 病毒 DNA 病毒 如果 你是法医 要用 PCR 的方法 如何快速检测 线索一 已知 x 病毒有一段 DNA 序列是 5 CCGTGT ATGCCT 3 3 GGCACA TACGGA 5 请从下列引物 选择合适的 引物组合并说明理由 选择的药品或者材料组合是 开始思考 讨论 上传分析结 果 表达本组结 果 小组间相互 评价 平板电脑 创设案发现场 激发兴趣 展开探究 1 PCR 反应的特点是可以 特异扩增 DNA 片段 实际 生活中常用 PCR 技术来进 行鉴定样品中是否存在某 种特定生物 2 学生总结出引物选择的 原则 3 学生可以准确选择 PCR 反应体系条件 明确 PCR 反应和体内 DNA 复制的区 别和联系 在这个活动环节中 学生 分组进行讨论 比较不同 的引物组合 进而在分享 过程中 学生自主得出了 引物选择的原则 聚焦嫌犯 线索二 经过 PCR 检测 表 明死者体内有 X 病毒存在 锁 定三名表现型正常的嫌疑人 三名嫌疑人 嫌疑人 A 嫌疑 人 B 嫌疑人 C 如果嫌疑人 讨论 确定死者死 因 表达本组结 果 平板电脑 1 PCR 技术可 DNA 片段的 差异而扩增出不同大小的 DNA 片段 2 基因中碱基的增添缺失 替换会导致等位基因的产 生 所以如果是由于碱基 数目改变导致的等位基因 可以通过基因片段大小不 同而在分子水平区分出来 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 5 身上有死者的 DNA 或者基因 则该人嫌疑性比较大 Beta 硫解酶缺乏症是 11 号染色体上的一个基因突变引 起的隐性遗传病 死者及三个 嫌疑人的基因型可能是 取回三人的生物材料样本 进行 PCR 扩增样品中的目的片 段 得到如下结果 根据电泳结果 嫌疑人 A 嫌 疑人 B 嫌疑人 C 的基因型分 别是 推测这个异常基因在结构上发 生什么变化 如果是由于碱基替换导致的基 因突变 通过 PCR 能否检测出 来 如果要检测出上述突变类型 可以采用什么技术方法 你们能排除谁的嫌疑 小组间相互 评价 3 学生可以从电泳结果中 有效获取信息 如个体的 基因型 4 学生分析并评价证据和 结论之间的逻辑关系 从 而培养学生的发散性思维 和辩证思维等创新思维 理性思维 案件探究遇到瓶颈 如何继续 探究 提出并表达 自己的想法 体会理性思维探究的过程 即找寻事物之间的相互联 系 不断地证实或证伪所提 出的假说 最终得出充要条 件 案情推进 锁定疑犯 线索三 给出 DNA 分子中特 定片段的 拷贝数变异 的 相关资料 用 PCR 技术检测体细胞中 R 讨论 表达本组结 果 平板电脑 1 PCR 技术可以检测基因 的拷贝数 这对学生是全 新的挑战 但学生在讨论 过程中能分析出拷贝数与 最终结果中条带明亮关系 这个环节可以培养学生获 取信息和分析解决问题的 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 6 基因的拷贝数时 需确保 R 基因和内参序列 每个细胞 中均有 2 个拷贝 且稳定存 在 的扩增效率一致 从 嫌疑人衣服上 嫌 疑人体细胞中 提取 DNA 进 行 PCR 技术检测 R 基因的拷 贝数 结果如下 你能确定 犯罪嫌疑人吗 小组间相互 评价 能力 2 学生深入了解 对照 实验的本质 对于内参基 因的作用不明白 教师有 效指导学生深入理解 对 照设置 的原则 评价 这是一次体验 PCR 技术在刑侦 学上的应用的过程 学习知识 是为了学以致用 生物技术现 在越来越广泛的应用在我们日 常生活的各个方面 所以同学 们可以多多搜集相关知识 丰 富自己的生活视野和思维视角 听讲 回顾本节课 所涉及到的 PCR 技术 Ppt 总结评价 学习效果评价设计 评价方式 学生自评 学生间互相评价 主要是对于三个线索问题的解释 教师对学生课堂参与度的评价 学生利用 pad 自主学习 并且将课堂自学记录保存 上传给教师终 端 教师对学生课堂活动过程进行评价 本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点 300 500 字数 2016 年 京教杯 青年教师教学基本功展示活动 7 一 突显学生核心素养培养 体会理性思维的学习乐趣 生物学的核心素养包括生命观念 理性思维 科学探究和社会责任四部分 在设计本节教学内 容 PCR 技术的应用 时 教师有意识的培养学生的理性思维和科学探究能力 比如在 探案 过 程中 每一个线索解开后 又会出现新的问题冲突 从而启发学生的理性逻辑思维和批判性思维 而且学生在分析每一个线索时都是基于实验探究结果分析基础上得出的结论 同时整个课堂渗透了 生物进化遗传变异等生物学思想 以及生物技术为人类健康生活提供精准有效的支持 最终体会到 生物学在人类生活中的价值 二 彰显师生和谐共建课堂 应用 教育是一门爱的艺术 和谐课堂无论