_聚合酶链反应_PCR_原理_的教学设计

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1、2013年第48卷第11期生物学通报29“聚合酶链反应（PCR）原理”的教学设计张瑾（北京市第四中学北京100034）摘要试将“聚合酶链反应（PCR）技术”选修内容，移到必修的“DNA的复制”之后，引导学生由DNA体内扩增类比推理DNA体外扩增，构建单元知识结构框架。运用科学史料，引导学生体验PCR原理和技术的形成过程，认同从科学灵感到技术实践是科学家的智慧结晶。关键词PCR技术DNA体外扩增教学设计中国图书分类号：G633.91文献标识码：C聚合酶链反应技术，是在DNA聚合酶作用下将“聚合酶链反应（PCR）技术”教学内容，进进行体外DNA扩增的一种

2、分子生物学技术，简称行梳理后可用思维导图概括如图1，安排2课时：为PCR技术。这种技术具有简便、快速、灵敏的特第1课时介绍PCR技术史、揭示PCR技术原理、点，已广泛应用于基因获取、基因定点突变、DNA介绍PCR技术应用；第2课时组织学生参与PCR序列分析、医学诊断、基因检测等方面。在高中生技术操作。本文只涉及第1课时教学设计，其中，物学选修内容中，“聚合酶链反应（PCR）技术”是PCR技术发展史对培养学生的生物科学素养有重教学难点。笔者将这部分内容移到必修模块“DNA要意义。首先，PCR技术是在一切理论基础都具备的复制”之后，通过合理的教学设计引导

3、学生逐步的前提下提出的，是后置成熟的典型案例。1971生成核心概念，取得理想的教学效果。年，曾经有科学家提出类似PCR的设想，大家都1学习需要分析觉得如此简单的构想不可能创新，因此没有后续PCR扩增是“基因工程”专题的重点内容之一。的实验和文献。直到1985年，穆利斯发明了PCR这种技术不仅为基因工程拓展了目的基因的获取技术。学生从穆利斯的成功应体会到科学研究不途径，而且让基因工程具有实际生产力。但是，PCR仅要勇于思考，更要大胆尝试。其次，PCR技术史扩增原理让学生感到深奥而抽象，既是学习重点，也是由科学灵感—技术研发—生产力—推动社会也是学习难点

4、，教师帮助学生突破这个学习重点和进步的经典例子。穆利斯仅仅提出了理论的可行难点,有助于激发学生对基因工程的学习兴趣。性，真正将PCR技术完善的是才木等众多技术人2学习内容分析员和科学家。PCR技术发展史，有助于学生认识笔者将选修模块3中有关PCR技术的内容PCR技术研发并转化为生产力，推动社会进步是抽出来，安排在必修模块2“DNA的复制”之后。这很多科学家和技术人员艰苦努力的结果。样调整知识顺序有3点好处：①PCR技术原理是基于对体内DNA复制的模仿，但如果两者的教学时间相隔过久，教学中就不得不花费时间先组织学生复习已有知识。②调整后的知识结构具有连

5、贯性，有关DNA复制的基本知识点是学生继续习得PCR技术原理的理论基础，PCR技术原理则是DNA复制知识的迁移和应用。学生真正认同沃森-克里克提出的“DNA分子结构及复制模型”具有划时代的重要意义，有助于强化学生的学习动机。③“基因工程”专题的难点过于集中，将PCR图1PCR技术教学内容的思维导图挪到“遗传的分子基础”单元，可降低“基因工程”3学情分析专题的知识难度，有利于学生理解和内化。学生习得的体内DNA复制知识，为学习体外30生物学通报2013年第48卷第11期DNA扩增打下必要基础。学生通过类比分析法能在概念教学过程中，一方面需要向学生提供够

6、推测出体外扩增需要模板、原料、聚合酶，以及丰富的、有代表性的事实性知识，为学生形成概念基本过程等；另外，学生通过各种媒体接触一些有提供支撑，另一方面要启发学生通过对事实的抽关DNA鉴定等事例，但不知其原理和技术方法。象和概括，揭示其本质特征而生成概念，进而引导所以，学生对本节课内容有一定的学习期待和热学生能够在新情境下应用概念解决有关问题。因情；以往的教学实践表明，恰当地运用科学发现史此，教学活动的选择和组织也应围绕着PCR概念话，能激发学生的学习兴趣，促进情感态度和科学的生成过程展开。随着教学过程的推进，笔者组织观念的转变。的学生活动如下：4教学目

7、标表述活动1:展示犯罪现场的图片，一把匕首上的1）知识性目标：知道PCR技术发展的大体过血迹中DNA含量很少，不够进行检验。引导学生程，说出PCR技术的基本原理要点、反应体系和思考如何获得大量的DNA样品？导入核心概念：循环过程，举例说出PCR技术在基因工程、医学体外DNA复制———PCR。诊断、基因检测等方面的应用。活动2：教师出示体内DNA复制的图片，促2）技能目标：以体内DNA复制为参照，用类使学生在回忆细胞内DNA复制条件的基础上，类比法推断PCR技术的原理和过程，提高科学思维比推断体外DNA复制所需的条件——模板、原能力；分析、讨论、交流P

8、CR技术发展史料，提高料、能量、酶和引物等，进而教师加以认定并以表获取有关知识和处理信息的能力；领悟PCR技