江蘇省常熟市高中生物 基因工程基因工程的基本操作程序教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修3

江蘇省常熟市高中生物基因工程基因工程的基本操作程序教學(xué)實(shí)錄新人教版選修3主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱(chēng)：基因工程基因工程的基本操作程序教學(xué)實(shí)錄

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：江蘇省常熟市高中二年級(jí)1班

3.授課時(shí)間：2023年4月15日星期五上午第二節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作理解基因工程的基本步驟。

2.增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維，學(xué)會(huì)運(yùn)用邏輯推理和批判性思維分析基因工程操作的科學(xué)性和合理性。

3.提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性。

4.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和倫理道德的約束。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在本節(jié)課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物學(xué)的基本概念，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳規(guī)律、DNA復(fù)制等。此外，他們還應(yīng)該對(duì)分子生物學(xué)的基本原理有所了解，如基因表達(dá)、蛋白質(zhì)合成等。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高二學(xué)生普遍對(duì)生物科學(xué)有著濃厚的興趣，尤其對(duì)基因工程這樣前沿的科技領(lǐng)域表現(xiàn)出較高的好奇心。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和理論講解來(lái)掌握新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生既有喜歡動(dòng)手操作的，也有偏好理論學(xué)習(xí)的，因此在教學(xué)過(guò)程中需要兼顧這兩種風(fēng)格。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生對(duì)基因工程的基本操作程序可能感到抽象和難以理解，尤其是在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中可能會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)技能不足的問(wèn)題。此外，學(xué)生可能對(duì)基因工程的應(yīng)用和倫理問(wèn)題產(chǎn)生困惑，需要教師引導(dǎo)他們正確認(rèn)識(shí)這些問(wèn)題。在課堂討論中，部分學(xué)生可能因?yàn)槿狈A(chǔ)知識(shí)而難以跟上討論的節(jié)奏。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都具備新人教版選修3《現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題》教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與基因工程基本操作程序相關(guān)的圖片、圖表和視頻，以多媒體形式輔助教學(xué)。

3.實(shí)驗(yàn)器材：包括DNA提取、PCR擴(kuò)增、DNA重組等實(shí)驗(yàn)所需的器材和試劑，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保學(xué)生能夠有序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和討論。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)基因工程的基本操作程序的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開(kāi)場(chǎng)提問(wèn)：“同學(xué)們，你們知道什么是基因工程嗎？它在我們的生活中有什么應(yīng)用？”

展示一些關(guān)于基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受基因工程的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹基因工程的基本概念和重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.基因工程基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解基因工程的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解基因工程的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹基因工程的組成部分，如基因載體、限制酶、DNA連接酶等，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.基因工程案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解基因工程的特性和重要性。

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的基因工程案例進(jìn)行分析，如CRISPR-Cas9技術(shù)在基因編輯中的應(yīng)用。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解基因工程的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用基因工程解決實(shí)際問(wèn)題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與基因工程相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如基因工程倫理問(wèn)題。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)基因工程的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基因工程的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括基因工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)基因工程在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用基因工程。

7.布置課后作業(yè)（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生查閱資料，撰寫(xiě)一篇關(guān)于基因工程在某一領(lǐng)域應(yīng)用的文章或報(bào)告，要求結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析和討論。

提醒學(xué)生注意作業(yè)的格式和字?jǐn)?shù)要求，并鼓勵(lì)他們提出自己的觀點(diǎn)和創(chuàng)新性思考。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握方面：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解基因工程的基本操作程序，包括DNA提取、基因克隆、基因編輯等關(guān)鍵步驟。

-學(xué)生掌握了基因工程常用的工具和技術(shù)，如限制酶、DNA連接酶、PCR技術(shù)等。

-學(xué)生對(duì)基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用有了深入的了解。

2.能力培養(yǎng)方面：

-學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，提高了動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)了在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行基因工程實(shí)驗(yàn)的基本技能。

-學(xué)生在小組討論和課堂展示中，提升了溝通協(xié)作能力，學(xué)會(huì)了如何與他人合作解決問(wèn)題。

-學(xué)生通過(guò)分析案例，培養(yǎng)了批判性思維和解決問(wèn)題的能力，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

3.思維方式方面：

-學(xué)生學(xué)會(huì)了從分子生物學(xué)角度思考問(wèn)題，能夠?qū)⒊橄蟮纳飳W(xué)術(shù)語(yǔ)與具體現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。

-學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的邏輯性。

-學(xué)生在討論倫理問(wèn)題時(shí)，學(xué)會(huì)了權(quán)衡利弊，樹(shù)立了正確的科學(xué)價(jià)值觀。

4.應(yīng)用能力方面：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，如理解基因工程在疾病治療、作物改良等方面的應(yīng)用。

-學(xué)生能夠關(guān)注基因工程領(lǐng)域的最新進(jìn)展，了解科技發(fā)展對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響。

-學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，參與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，如參與基因工程相關(guān)的科普講座或志愿服務(wù)。

5.學(xué)習(xí)興趣方面：

-學(xué)生對(duì)基因工程這一前沿科技領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣，愿意主動(dòng)探索相關(guān)知識(shí)。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，體驗(yàn)到了科學(xué)的樂(lè)趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

-學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科技創(chuàng)新產(chǎn)生了好奇心，激發(fā)了對(duì)未來(lái)職業(yè)的向往。課后作業(yè)1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用于從某種植物中提取DNA。請(qǐng)列出實(shí)驗(yàn)步驟和所需材料。

答案：

實(shí)驗(yàn)步驟：

a.取一定量的植物組織樣本。

b.將組織樣本破碎，釋放細(xì)胞內(nèi)容物。

c.使用緩沖溶液和洗滌劑去除蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜。

d.通過(guò)離心分離出細(xì)胞核。

e.在細(xì)胞核中加入鹽溶液和洗滌劑，進(jìn)行再次洗滌。

f.加入酒精，使DNA沉淀。

g.通過(guò)離心收集DNA沉淀。

h.洗滌沉淀，溶解DNA。

所需材料：

-植物組織樣本

-破碎器

-緩沖溶液

-洗滌劑

-鹽溶液

-酒精

-離心機(jī)

-離心管

-玻璃棒

2.應(yīng)用題：

假設(shè)你是一名農(nóng)業(yè)科學(xué)家，需要設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)基因作物，以提高其抗病能力。請(qǐng)描述你將如何進(jìn)行基因選擇和操作。

答案：

首先，我會(huì)選擇一種具有已知抗病基因的植物作為供體。然后，我會(huì)使用PCR技術(shù)擴(kuò)增該基因的DNA序列。接下來(lái)，我會(huì)選擇一種合適的基因載體，如質(zhì)粒，并將抗病基因插入載體中。通過(guò)DNA連接酶將載體與供體基因連接，得到重組DNA分子。最后，我將重組DNA分子導(dǎo)入目標(biāo)植物的受體細(xì)胞中，通過(guò)組織培養(yǎng)和選擇培養(yǎng)，最終獲得抗病轉(zhuǎn)基因作物。

3.案例分析題：

分析以下案例，討論基因編輯技術(shù)在治療遺傳性疾病中的應(yīng)用。

案例描述：一位患有囊性纖維化病的患者，通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)成功修復(fù)了導(dǎo)致該病的基因突變。

答案：

CRISPR-Cas9技術(shù)可以精確地定位并修改基因序列，這對(duì)于治療遺傳性疾病具有重要意義。在本案例中，通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)，科學(xué)家成功修復(fù)了患者體內(nèi)的突變基因，從而治愈了囊性纖維化病。這表明基因編輯技術(shù)有望為遺傳性疾病的治療提供新的解決方案。

4.論述題：

討論基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用及其潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

答案：

基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用包括生物降解、生物修復(fù)和生物控制等。例如，通過(guò)基因工程改造的微生物可以更有效地分解污染物，如石油和農(nóng)藥。然而，基因工程也可能帶來(lái)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如基因逃逸、生物多樣性影響和生態(tài)失衡等。因此，在使用基因工程進(jìn)行環(huán)境保護(hù)時(shí)，需要嚴(yán)格評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

5.創(chuàng)新題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基因工程實(shí)驗(yàn)，用于生產(chǎn)一種能夠抵抗極端溫度的轉(zhuǎn)基因作物。

答案：

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

a.選擇一種在低溫條件下生長(zhǎng)不良的植物作為受體。

b.從另一種能夠在低溫條件下生長(zhǎng)的植物中提取抗寒基因。

c.使用PCR技術(shù)擴(kuò)增抗寒基因的DNA序列。

d.選擇一種合適的基因載體，如質(zhì)粒，并將抗寒基因插入載體中。

e.通過(guò)DNA連接酶將載體與抗寒基因連接，得到重組DNA分子。

f.將重組DNA分子導(dǎo)入受體植物的受體細(xì)胞中。

g.通過(guò)組織培養(yǎng)和選擇培養(yǎng)，獲得能夠在極端溫度下生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因作物。

h.對(duì)轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行田間試驗(yàn)，驗(yàn)證其抗寒性能。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

在本節(jié)課中，我們學(xué)習(xí)了基因工程的基本操作程序，包括DNA提取、基因克隆、基因編輯等關(guān)鍵步驟。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和案例分析，學(xué)生們對(duì)基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深入的了解。

首先，我們回顧了DNA提取的實(shí)驗(yàn)步驟，包括組織樣本的處理、細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的去除、細(xì)胞核的分離、DNA的沉淀和溶解等。學(xué)生們通過(guò)實(shí)際操作，掌握了DNA提取的基本技能。

接著，我們討論了基因克隆的過(guò)程，包括選擇合適的基因載體、插入目的基因、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞、篩選和鑒定重組DNA等。學(xué)生們通過(guò)實(shí)例，理解了基因克隆在基因工程中的應(yīng)用。

在基因編輯部分，我們重點(diǎn)講解了CRISPR-Cas9技術(shù)，這是一種高效的基因編輯工具。學(xué)生們通過(guò)案例分析，了解了基因編輯在治療遺傳性疾病中的應(yīng)用。

為了鞏固所學(xué)知識(shí)，我們進(jìn)行了以下當(dāng)堂檢測(cè)：

1.實(shí)驗(yàn)操作題：

請(qǐng)簡(jiǎn)述DNA提取實(shí)驗(yàn)中，如何處理植物組織樣本以釋放細(xì)胞內(nèi)容物。

答案：使用破碎器將植物組織樣本破碎，釋放細(xì)胞內(nèi)容物。

2.應(yīng)用題：

假設(shè)你是一名農(nóng)業(yè)科學(xué)家，需要設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)基因作物，以提高其抗蟲(chóng)能力。請(qǐng)描述你將如何進(jìn)行基因選擇和操作。

答案：選擇一種已知具有抗蟲(chóng)基因的微生物作為供體，使用PCR技術(shù)擴(kuò)增該基因的DNA序列，插入到基因載體中，轉(zhuǎn)化受體植物細(xì)胞，篩選和鑒定抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物。

3.案例分析題：

分析以下案例，討論基因編輯技術(shù)在治療遺傳性疾病中的應(yīng)用。

案例描述：一位患有囊性纖維化病的患者，通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)成功修復(fù)了導(dǎo)致該病的基因突變。

答案：CRISPR-Cas9技術(shù)可以精確地定位并修改基因序列，這對(duì)于治療遺傳性疾病具有重要意義。在本案例中，通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)，科學(xué)家成功修復(fù)了患者體內(nèi)的突變基因，從而治愈了囊性纖維化病。

4.論述題：

討