第3章 動物細胞工程 素養(yǎng)檢測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（浙科版2019）

第3章動物細胞工程素養(yǎng)檢測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（浙科版2019）課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學內(nèi)容為“動物細胞工程”，主要包括動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、單克隆抗體等章節(jié)內(nèi)容，重點介紹動物細胞培養(yǎng)的原理、技術和應用，以及單克隆抗體的制備和應用。

2.教學內(nèi)容與學生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與高中生物選擇性必修第三冊第3章動物細胞工程相關，學生在之前的學習中已掌握了細胞的結構和功能、細胞的生長和分裂等基礎知識。本節(jié)課將幫助學生了解動物細胞工程在實際應用中的重要性，進一步拓展學生對生物科學領域的認識。二、核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課核心素養(yǎng)目標旨在培養(yǎng)學生的科學思維與實踐創(chuàng)新能力。通過學習動物細胞工程，學生將能夠理解并運用科學原理解決實際問題，提高實驗操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。學生將學會設計實驗方案，進行動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備，培養(yǎng)科學探究和問題解決能力。同時，通過討論動物細胞工程在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等領域的應用，學生將增強社會責任感和倫理意識，形成對生物科學技術的正確認識和價值判斷。三、教學難點與重點1.教學重點

-動物細胞培養(yǎng)技術：掌握細胞培養(yǎng)的基本原理、操作步驟及其在生物科學研究中的應用。例如，詳細講解細胞培養(yǎng)液的配置、細胞的接種和傳代等關鍵環(huán)節(jié)。

-單克隆抗體的制備：理解單克隆抗體的制備過程，包括雜交瘤細胞的制備、篩選和抗體純化等步驟。例如，重點介紹如何通過細胞融合技術制備雜交瘤細胞，以及如何進行有效的抗體篩選。

2.教學難點

-細胞培養(yǎng)中的無菌操作：學生在實際操作中容易忽視無菌操作的重要性，導致細胞污染。例如，講解如何正確使用酒精燈、無菌手套和培養(yǎng)箱，以及如何避免交叉污染。

-單克隆抗體的篩選與鑒定：單克隆抗體的篩選和鑒定是技術難點，需要學生掌握特定的實驗技能。例如，詳細解釋如何利用ELISA方法進行抗體篩選，以及如何通過Westernblot確認抗體特異性。

-動物細胞融合技術：理解細胞融合的原理和實際操作步驟是本節(jié)課的難點之一。例如，介紹如何使用聚乙二醇（PEG）或電融合技術進行細胞融合，以及如何判斷融合是否成功。四、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》（浙科版2019）。

2.輔助材料：準備動物細胞培養(yǎng)、細胞融合和單克隆抗體相關的教學視頻、動畫和PPT。

3.實驗器材：超凈工作臺、培養(yǎng)皿、移液器、細胞培養(yǎng)液、融合劑、ELISA試劑盒等。

4.教室布置：設置實驗操作區(qū)，配備實驗桌椅和實驗器材，同時劃分討論區(qū)域以便學生分組討論。五、教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預習資料，包括《高中生物選擇性必修第三冊》第3章的相關內(nèi)容摘要、動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備的基礎知識PPT。

-設計預習問題：圍繞“動物細胞培養(yǎng)技術”和“單克隆抗體制備過程”，設計問題如“描述動物細胞培養(yǎng)的基本步驟”和“解釋單克隆抗體的制備原理”。

-監(jiān)控預習進度：通過在線平臺的預習任務提交功能和學生的預習反饋，監(jiān)控學生的預習進度。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：學生根據(jù)預習要求，閱讀相關資料，理解動物細胞培養(yǎng)的基本技術和單克隆抗體制備的基本過程。

-思考預習問題：學生針對預習問題進行獨立思考，記錄下自己的理解和疑問。

-提交預習成果：學生將預習筆記或思維導圖等成果提交至在線平臺。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主探索，培養(yǎng)獨立思考能力。

-信息技術手段：利用在線平臺和微信群，實現(xiàn)資源的共享和預習進度監(jiān)控。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過展示動物細胞培養(yǎng)在醫(yī)學研究中的應用案例，激發(fā)學生的學習興趣。

-講解知識點：詳細講解動物細胞培養(yǎng)的步驟和單克隆抗體制備的關鍵環(huán)節(jié)，結合實際操作視頻幫助學生理解。

-組織課堂活動：設計小組討論，讓學生探討如何優(yōu)化細胞培養(yǎng)條件；進行角色扮演，模擬單克隆抗體制備過程。

-解答疑問：針對學生在學習中產(chǎn)生的疑問，如細胞污染的預防和抗體篩選的技巧，進行及時解答和指導。

學生活動：

-聽講并思考：學生認真聽講，對老師提出的問題積極思考并回答。

-參與課堂活動：學生積極參與小組討論，通過角色扮演等活動，實踐動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備的技能。

-提問與討論：學生在討論中提出問題，與同學和老師進行交流和探討。

教學方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細講解，幫助學生理解動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備的理論知識。

-實踐活動法：通過小組討論和角色扮演，讓學生在實踐中掌握相關技能。

-合作學習法：通過小組合作，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據(jù)課堂學習內(nèi)容，布置作業(yè)，如設計一個簡單的動物細胞培養(yǎng)實驗方案。

-提供拓展資源：提供相關領域的學術論文、視頻講座等資源，供學生進一步學習。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，針對學生的完成情況給予反饋和指導。

學生活動：

-完成作業(yè)：學生根據(jù)所學知識，完成作業(yè)任務，鞏固學習效果。

-拓展學習：利用老師提供的資源，進行更深入的學習和研究。

-反思總結：學生對自己的學習過程進行反思，總結學習中的收獲和不足。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主完成作業(yè)和拓展學習。

-反思總結法：引導學生對自己的學習過程和成果進行反思，促進自我提升。六、知識點梳理1.動物細胞培養(yǎng)的基本原理

-細胞培養(yǎng)的定義：在體外模擬體內(nèi)環(huán)境，提供適宜的營養(yǎng)和條件，使細胞生長、繁殖的技術。

-細胞培養(yǎng)的必要性：用于研究細胞生物學、遺傳學、藥物篩選等領域。

-細胞培養(yǎng)的基本條件：無菌環(huán)境、適宜的溫度和濕度、營養(yǎng)供應、氣體供應等。

2.動物細胞培養(yǎng)的步驟

-細胞來源的選擇：通常選擇胚胎細胞或分化程度較低的細胞。

-細胞的接種：將細胞懸液接種到培養(yǎng)容器中。

-細胞的培養(yǎng)：定期更換培養(yǎng)液，提供營養(yǎng)和清除代謝廢物。

-細胞的傳代：將細胞轉移到新的培養(yǎng)容器中繼續(xù)培養(yǎng)。

3.動物細胞培養(yǎng)的注意事項

-無菌操作：防止細胞污染。

-營養(yǎng)供應：提供充足的氨基酸、維生素、無機鹽等。

-氣體供應：維持適宜的氧氣和二氧化碳濃度。

-觀察記錄：定期觀察細胞形態(tài)和生長狀態(tài)，記錄數(shù)據(jù)。

4.動物細胞融合的原理

-細胞融合的定義：兩個或多個細胞合并形成一個細胞的過程。

-細胞融合的方法：物理法（如電融合）、化學法（如聚乙二醇PEG）。

-細胞融合的應用：制備單克隆抗體、基因工程等。

5.單克隆抗體的制備

-單克隆抗體的定義：由單個B細胞克隆產(chǎn)生的抗體，具有高度的特異性和均一性。

-制備過程：

-誘導B細胞雜交瘤：將B細胞與腫瘤細胞融合，形成具有無限繁殖能力的雜交瘤細胞。

-篩選單克隆雜交瘤細胞：通過ELISA等方法篩選出分泌特定抗體的雜交瘤細胞。

-擴大培養(yǎng)和純化抗體：將篩選出的單克隆雜交瘤細胞擴大培養(yǎng)，純化其分泌的抗體。

6.單克隆抗體的應用

-醫(yī)學領域：用于疾病診斷、治療和疫苗研究。

-農(nóng)業(yè)領域：用于植物病毒檢測、抗病育種等。

-生物科學研究：作為研究工具，用于分析蛋白質(zhì)結構和功能等。

7.動物細胞工程的應用

-藥物開發(fā)：利用動物細胞生產(chǎn)重組蛋白和疫苗。

-基因治療：將正?；驅氩∪梭w內(nèi)，修復或替換異?；?。

-組織工程：利用細胞培養(yǎng)技術制備人工組織或器官。

8.動物細胞工程的倫理問題

-生物安全：防止實驗室生物安全事件，保護環(huán)境和人類健康。

-基因隱私：保護個人基因信息，防止濫用。

-動物權利：在實驗中合理使用動物，尊重動物權利。

9.實驗操作技能

-細胞培養(yǎng)操作：掌握細胞接種、換液、傳代等基本操作。

-ELISA實驗：學會ELISA實驗的基本步驟，用于抗體篩選。

-電融合實驗：掌握電融合儀器的使用方法，進行細胞融合實驗。

10.數(shù)據(jù)分析與處理

-統(tǒng)計分析：運用統(tǒng)計學方法分析實驗數(shù)據(jù)，得出結論。

-圖形表達：利用圖表、曲線等圖形表達實驗結果，便于理解和分析。

本節(jié)課的知識點梳理旨在幫助學生全面掌握動物細胞培養(yǎng)、細胞融合和單克隆抗體制備的基本原理、步驟和應用，培養(yǎng)學生在生物科學研究中的實踐能力和創(chuàng)新思維。通過學習，學生應能夠理解并運用所學知識解決實際問題，提高實驗操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。同時，學生還應關注動物細胞工程領域的倫理問題，形成正確的科學態(tài)度和價值觀。七、課后作業(yè)1.請簡述動物細胞培養(yǎng)的基本步驟及其在生物科學中的應用。

作業(yè)答案：

動物細胞培養(yǎng)的基本步驟包括：細胞來源的選擇、細胞的接種、細胞的培養(yǎng)和細胞的傳代。細胞培養(yǎng)在生物科學中的應用廣泛，如用于研究細胞生長和分化、病毒復制、藥物篩選等。

2.描述單克隆抗體制備的過程，并解釋其重要性。

作業(yè)答案：

單克隆抗體制備的過程包括：誘導B細胞雜交瘤、篩選單克隆雜交瘤細胞、擴大培養(yǎng)和純化抗體。單克隆抗體具有高度的特異性和均一性，對于疾病診斷、治療和疫苗研究具有重要意義。

3.請設計一個簡單的動物細胞培養(yǎng)實驗方案，包括實驗目的、材料、步驟和預期結果。

作業(yè)答案：

實驗目的：觀察不同營養(yǎng)條件下動物細胞的生長情況。

材料：細胞懸液、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)液、移液器等。

步驟：

-接種細胞：將細胞懸液接種到培養(yǎng)皿中。

-換液：每隔一天更換一次培養(yǎng)液。

-觀察記錄：每天觀察細胞的生長情況，記錄細胞形態(tài)和數(shù)量。

-實驗結束：在一定時間后結束實驗，分析結果。

預期結果：在不同營養(yǎng)條件下，細胞的生長速度和形態(tài)可能有所不同。

4.分析動物細胞工程在醫(yī)學、農(nóng)業(yè)和生物科學研究領域的具體應用實例。

作業(yè)答案：

醫(yī)學領域：利用動物細胞生產(chǎn)重組蛋白和疫苗，如利用CHO細胞生產(chǎn)乙型肝炎疫苗。

農(nóng)業(yè)領域：利用單克隆抗體檢測植物病毒，進行抗病育種。

生物科學研究：利用細胞培養(yǎng)技術研究細胞信號傳導、基因表達調(diào)控等生物學問題。

5.討論在動物細胞工程領域可能出現(xiàn)的倫理問題，并提出相應的解決措施。

作業(yè)答案：

倫理問題可能包括：生物安全風險、基因隱私泄露、動物權利侵犯等。解決措施：加強實驗室安全管理，保護個人基因信息，合理使用動物，遵循倫理原則等。八、反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.互動式教學：在課堂上，我嘗試通過小組討論、角色扮演等方式，讓學生在互動中學習，這樣可以提高學生的參與度和學習興趣。

2.實踐教學結合：在講解動物細胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備等理論內(nèi)容時，我盡量結合實驗室操作，讓學生在實踐中理解理論知識。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生參與度不足：部分學生在課堂上的參與度不高，可能是因為對理論知識的興趣不濃或者對實驗操作不熟悉。

2.實驗教學安排不合理：在實驗課中，我發(fā)現(xiàn)部分學生由于實驗準備不足或者操作不當，導致實驗效果不佳。

3.教學評價單一：目前的評價方式主要依賴于學生的實驗報告和考試成績，缺乏對學生實際操作能力和創(chuàng)新思維的評估。

反思改進措施（三）改進措施

1.提高學生參與度：為了提高學生的參與度，我計劃在課堂上設計更多互動環(huán)節(jié)，如小組競賽、實驗操作演示等，激發(fā)學生的學習興趣