專題5 基因工程的操作程序2023-2024學年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學設計（蘇教版2019）

專題5基因工程的操作程序2023-2024學年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學設計（蘇教版2019）主備人備課成員設計意圖本章節(jié)旨在通過深入淺出地解析基因工程的操作程序，幫助學生系統(tǒng)掌握基因工程的基本步驟和關鍵環(huán)節(jié)。結合選擇性必修第三冊高中生物課程內容，注重理論與實踐相結合，培養(yǎng)學生的實踐操作能力及科學探究精神。針對2023-2024學年新教材特點，本教學設計將引導學生理解基因工程在現(xiàn)實生活和生物技術中的應用，激發(fā)學生探索生命科學的興趣。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生科學探究與實踐能力，通過基因工程操作程序的學習，使其能夠運用生物學原理和方法，設計簡單的基因工程實驗方案，提高實驗操作技能。同時，發(fā)展學生的科學思維，培養(yǎng)其分析和解決實際問題的能力，以及科學態(tài)度與責任感，為未來從事生物科學領域工作打下堅實基礎。重點難點及解決辦法重點：基因工程的基本操作步驟，包括目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞以及目的基因的檢測與鑒定。

難點：基因表達載體的構建過程，以及目的基因導入不同受體細胞的方法。

解決辦法：通過詳細講解和案例分析，使用多媒體輔助教學，展示基因工程操作的動態(tài)過程，幫助學生形象理解。針對基因表達載體的構建，可以設計互動討論環(huán)節(jié)，讓學生參與構建過程的討論，加深理解。對于導入受體細胞的方法，可以通過實驗演示和模擬實驗，讓學生親自操作，突破難點，鞏固知識點。同時，布置針對性的練習題，加強鞏固和反饋。學具準備Xxx課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學資源準備1.教材：人手一冊《高中生物選擇性必修第三冊》（蘇教版2019）。

2.輔助材料：收集基因工程操作相關視頻、動畫及PPT課件。

3.實驗器材：準備DNA提取試劑盒、限制性內切酶、DNA連接酶、受體細胞等實驗材料，并檢查實驗器材的完整性與安全性。

4.教室布置：設置實驗操作區(qū)、討論區(qū)，確保教學環(huán)境整潔有序。教學過程設計1.導入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設情境：播放一段關于基因編輯技術的新聞視頻，讓學生了解基因工程在現(xiàn)實生活中的應用。

-提出問題：視頻中提到的基因編輯技術是如何操作的？它對我們生活有哪些影響？

-學生思考并回答，教師總結并引出本節(jié)課主題。

2.講授新課（20分鐘）

-講解基因工程操作的基本步驟：

-目的基因的獲取（5分鐘）：介紹基因克隆、PCR等技術。

-基因表達載體的構建（5分鐘）：講解質粒、噬菌體、病毒等載體的選擇和構建過程。

-將目的基因導入受體細胞（5分鐘）：介紹轉化、感染等導入方法。

-目的基因的檢測與鑒定（5分鐘）：講解PCR、酶切、電泳等檢測方法。

-結合多媒體資源（PPT、動畫等）進行講解，確保學生理解和掌握新知識。

3.鞏固練習（10分鐘）

-練習1（5分鐘）：給出一個簡單的基因工程實驗案例，讓學生根據所學知識設計實驗方案。

-練習2（5分鐘）：小組討論，分析實驗中可能遇到的問題及解決策略。

-教師選取部分學生分享答案，并進行點評和總結。

4.師生互動環(huán)節(jié)（10分鐘）

-提問1（3分鐘）：請學生復述基因工程操作的基本步驟。

-提問2（3分鐘）：針對某個具體步驟，讓學生提出疑問，教師解答。

-小組討論（4分鐘）：如何將所學知識應用于解決實際問題（如疾病治療、農業(yè)改良等）？

-各小組代表分享討論成果，教師點評并總結。

5.課堂小結（5分鐘）

-教師總結本節(jié)課的主要內容，強調基因工程操作的關鍵環(huán)節(jié)。

-強調學生在實際操作中應遵循的科學態(tài)度和責任感。

6.作業(yè)布置（5分鐘）

-布置一道關于基因工程操作的練習題，要求學生獨立完成并上交。

-提醒學生預習下一節(jié)課的內容，為深入學習基因工程做好鋪墊。

總用時：45分鐘學生學習效果學生在本節(jié)課學習后，取得了以下幾方面的效果：

1.知識掌握：學生能夠熟練掌握基因工程的操作程序，包括目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞以及目的基因的檢測與鑒定等基本步驟。

2.實踐能力：通過本節(jié)課的學習，學生能夠運用所學知識設計簡單的基因工程實驗方案，提高實驗操作技能。

3.科學思維：學生在學習過程中，逐漸形成了科學思維，能夠分析實際問題，提出解決方案，并運用生物學原理進行推理和論證。

4.核心素養(yǎng)：學生在本節(jié)課中，培養(yǎng)了以下核心素養(yǎng)：

（1）科學探究與實踐：學生能夠運用所學知識，設計實驗方案，進行實驗操作，并從中獲取實驗結果。

（2）科學態(tài)度與責任感：學生在實驗過程中，遵循科學態(tài)度，嚴謹對待每一個實驗步驟，并對實驗結果負責。

（3）信息獲取與處理：學生能夠從教材、多媒體資源等途徑獲取基因工程相關資料，并進行有效處理。

（4）團隊合作與溝通：學生在小組討論和分享環(huán)節(jié)，積極與他人合作，溝通實驗方案和成果，提高團隊協(xié)作能力。

5.創(chuàng)新能力：學生在本節(jié)課中，不僅掌握了基因工程的基本操作程序，還能夠在實際應用中提出創(chuàng)新性思路，為解決實際問題提供新方法。

6.情感態(tài)度：學生對生物學產生濃厚的興趣，對基因工程在實際生活中的應用充滿好奇，激發(fā)了探索生命科學的熱情。板書設計①基因工程操作基本步驟：

-目的基因的獲取

-基因表達載體的構建

-將目的基因導入受體細胞

-目的基因的檢測與鑒定

②關鍵概念：

-基因克隆

-質粒

-噬菌體

-轉化

-感染

-PCR

-酶切

-電泳

③核心句子：

-基因工程是利用生物學技術對生物體基因進行操作和改造的過程。

-目的基因的獲取是基因工程的第一步，關鍵在于選擇合適的方法。

-基因表達載體的構建是連接目的基因與受體細胞的重要橋梁。

-將目的基因導入受體細胞需要考慮細胞類型及導入方法的適用性。

-目的基因的檢測與鑒定是驗證基因工程成功與否的關鍵步驟。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：學生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，對基因工程的操作程序表現(xiàn)出濃厚的興趣。在講授新課環(huán)節(jié)，學生能夠跟隨教師的講解思路，理解和掌握關鍵知識點。

2.小組討論成果展示：小組討論環(huán)節(jié)，學生能夠積極交流，共同探討實驗方案設計。各小組代表在分享討論成果時，展示了對基因工程操作步驟的深入理解和創(chuàng)新性思考。

3.隨堂測試：隨堂測試結果顯示，大部分學生能夠準確回答關于基因工程操作程序的問題，表明學生對課堂所學知識有了較好的掌握。但仍有少數(shù)學生對某些細節(jié)知識點理解不夠深入，需要進一步鞏固。

4.作業(yè)完成情況：學生能夠按時完成作業(yè)，作業(yè)質量較高。通過作業(yè)，教師發(fā)現(xiàn)學生在基因工程實驗方案設計方面有了明顯提高，但個別學生在實驗操作步驟的描述上還存在一定的模糊性。

5.教師評價與反饋：針對學生的課堂表現(xiàn)、小組討論成果、隨堂測試和作業(yè)完成情況，教師給予以下評價與反饋：

（1）對學生在課堂上的積極表現(xiàn)給予肯定，鼓勵他們繼續(xù)參與課堂討論，提高自己的生物學素養(yǎng)。

（2）對小組討論成果給予肯定，指出學生在實驗方案設計方面的優(yōu)點，同時提出改進意見，以便學生進一步完善實驗方案。

（3）針對隨堂測試結果，教師對學生的掌握情況進行分析，對易錯知識點進行講解，幫助學生鞏固理解。

（4）在作業(yè)批改過程中，教師對學生的進步給予肯定，對存在的問題提出具體的改進建議，幫助學生提高作業(yè)質量。

（5）總體來說，學生在本節(jié)課中表現(xiàn)良好，對基因工程操作程序有了較好的掌握。但仍有提升空間，教師將針對學生的實際情況，調整教學方法，提高教學質量，幫助學生更好地學習生物學知識。課后作業(yè)1.設計一個實驗方案，利用基因工程技術將一個抗病基因導入到水稻中，使其具有抗病性。請詳細描述實驗步驟及所需材料。

答案：實驗方案如下：

步驟：

（1）獲取目的基因：從已知抗病性植物中提取抗病基因。

（2）構建基因表達載體：將目的基因插入到質粒中，構建基因表達載體。

（3）轉化受體細胞：將構建好的基因表達載體通過轉化方法導入到水稻細胞中。

（4）篩選轉化細胞：利用選擇性培養(yǎng)基篩選成功轉化的水稻細胞。

（5）轉化細胞再生：將篩選出的轉化細胞進行組織培養(yǎng)，誘導其再生為完整植株。

所需材料：抗病基因、質粒、轉化試劑、選擇性培養(yǎng)基、組織培養(yǎng)試劑等。

2.描述基因工程中常用的兩種目的基因獲取方法，并比較它們的優(yōu)缺點。

答案：兩種常用的目的基因獲取方法如下：

（1）基因克隆：通過PCR技術擴增目標基因片段，然后將其插入到載體中。優(yōu)點是操作簡單、快速，缺點是依賴于已知基因序列。

（2）cDNA文庫篩選：構建含有目標基因的cDNA文庫，然后通過篩選方法獲取目的基因。優(yōu)點是能夠獲取未知基因，缺點是操作較為復雜，需要大量的起始材料。

3.解釋基因表達載體的構建過程，并說明其在基因工程中的作用。

答案：基因表達載體的構建過程是將目的基因插入到載體中，使其能夠在受體細胞中自我復制和表達。構建過程一般包括以下步驟：

（1）選擇合適的載體：根據實驗需求選擇適合的質粒、噬菌體或病毒等載體。

（2）目的基因的插入：通過限制酶切割載體和目的基因，將目的基因插入到載體中。

（3）載體的自我復制和表達：將構建好的基因表達載體導入到受體細胞中，使其自我復制并在受體細胞中表達目的基因。

基因表達載體在基因工程中的作用是將目的基因引入受體細胞，并使其在受體細胞中穩(wěn)定傳遞和表達。

4.針對將目的基因導入植物細胞的常用方法，進行比較并說明各自的應用場景。

答案：將目的基因導入植物細胞的常用方法如下：

（1）農桿菌轉化法：利用農桿菌的自然轉化特性，將目的基因導入植物細胞。適用于大多數(shù)雙子葉植物。

（2）基因槍法：利用高速微粒子將目的基因導入植物細胞。適用于難以轉化的植物或植物組織。

（3）電轉化法：利用電脈沖瞬間打開細胞膜通道，將目的基因導入植物細胞。適用于植物原生質體或懸浮細胞。

應用場景：

-農桿菌轉化法適用于大多數(shù)雙子葉植物，如擬南芥、番茄等。

-基因槍法適用于難以轉化的植物或植物組織，如小麥、水稻等。

-電轉化法適用于植物原生質體或懸浮細胞，如煙草、胡蘿卜等。

5.解釋目的基因檢測與鑒定的意義，并列舉兩種常用的檢測方法。

答案：目的基因檢測與鑒定是驗證基因工程成功與否的重要步驟，其意義在于確認目的基因是否成功導入受體細胞，并表達出預期的性狀。兩種常用的檢測方法如下：

（1）PCR檢測：通過PCR技術擴增目的基因片段，然后進行電泳分析，檢測目的基因是否存在。

（2）酶切檢測：利用限制酶切割目的基因所在的載體，然后進行電泳分析，檢測目的基因是否正確插入到載體中。教學反思與改進在完成了關于基因工程操作程序的教學后，我進行了以下反思活動，以評估教學效果并識別需要改進的地方。

首先，我回顧了學生在課堂上的表現(xiàn)。他們積極參與討論，對基因工程的概念和操作步驟表現(xiàn)出濃厚的興趣。然而，我也注意到在一些關鍵知識點上，學生的理解并不深入，比如在基因表達載體的構建過程中，一些學生對于載體的選擇和構建方法還存在困惑。

為了更準確地評估學生對知識的掌握程度，我設計了一個簡單的課后測試，讓學生獨立完成。測試結果顯示，雖然大部分學生能夠回憶起課堂上的內容，但在實際應用方面，比如設計一個具體的基因工程實驗方案，一些學生仍然感到困難。

基于這些反思，我制定了以下改進措施，計劃在未來的教學中實施：

1.強化關鍵知識點的講解：在課堂上，我將更多地使用具體案例和圖示來解釋基因表達載體的構建過程，確保學生能夠清晰地理解每一步的目的和方法。

2.增加互動環(huán)節(jié)：為了提高學生的參與度，我計劃在課堂上增加更多的互動環(huán)節(jié)，比如小組討論和角色扮演活動。這樣不僅能夠讓學生更加積極地參與到學習中，還能夠