2024-2025學(xué)年高中生物 專題1 1.2 基因工程的基本操作程序教學(xué)實錄 新人教版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物專題11.2基因工程的基本操作程序教學(xué)實錄新人教版選修3課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容為新教材《高中生物選修3》專題1的1.2節(jié)“基因工程的基本操作程序”。主要內(nèi)容包括基因工程的定義、目的、基本工具及其應(yīng)用，以及基因工程的操作程序，如目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞和目的基因的檢測與鑒定。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解基因工程的基本概念和操作程序，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過實驗操作和問題解決，提高學(xué)生的實驗設(shè)計和分析能力。

2.增強學(xué)生的生物技術(shù)應(yīng)用意識，理解基因工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用價值。

3.提升學(xué)生的科學(xué)思維，通過分析基因工程的基本操作程序，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和批判性思維能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：學(xué)生在進入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物學(xué)的基本概念，如細胞結(jié)構(gòu)、遺傳規(guī)律等，以及分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，如DNA結(jié)構(gòu)、基因表達等。這些知識為理解基因工程提供了必要的背景。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中學(xué)生對生物科學(xué)通常抱有較高的興趣，他們具有較強的求知欲和好奇心。在學(xué)習(xí)能力方面，學(xué)生已具備一定的實驗操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生既有偏好獨立思考的，也有喜歡合作學(xué)習(xí)的，因此在教學(xué)過程中需要兼顧不同風(fēng)格的學(xué)生。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：部分學(xué)生可能對基因工程的概念和操作程序感到陌生，難以理解其復(fù)雜性和實際應(yīng)用。此外，實驗操作中的精確度和細節(jié)處理可能會讓學(xué)生感到挑戰(zhàn)。此外，對于理論知識的理解和實驗操作的結(jié)合也可能是一大難點，需要教師通過多種教學(xué)手段幫助學(xué)生克服。四、教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，通過講解基因工程的基本概念和操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生思考。

2.設(shè)計實驗?zāi)M活動，讓學(xué)生分組進行基因工程操作流程的模擬，提高學(xué)生的實踐操作能力。

3.利用多媒體教學(xué)，展示基因工程的實際應(yīng)用案例，增強學(xué)生的直觀理解和興趣。

4.通過角色扮演，讓學(xué)生扮演科學(xué)家角色，討論基因工程倫理問題，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細內(nèi)容：以“生物技術(shù)的應(yīng)用”為主題，展示一系列與基因工程相關(guān)的實際應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程在現(xiàn)代社會中的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。用時5分鐘。

2.新課講授

（1）基因工程的定義和目的

詳細內(nèi)容：通過PPT展示基因工程的定義和目的，結(jié)合實際案例，如杜邦公司的轉(zhuǎn)基因玉米，讓學(xué)生理解基因工程的基本概念。用時10分鐘。

（2）基因工程的基本工具

詳細內(nèi)容：介紹基因工程中的基本工具，如限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒等，通過動畫演示工具的作用原理，讓學(xué)生掌握這些工具的使用方法。用時10分鐘。

（3）基因工程的操作程序

詳細內(nèi)容：講解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(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞和目的基因的檢測與鑒定。以轉(zhuǎn)基因抗蟲棉為例，分析每個步驟的具體操作。用時15分鐘。

3.實踐活動

（1）模擬基因工程操作

詳細內(nèi)容：將學(xué)生分成小組，每組發(fā)放模擬基因工程操作的材料，如DNA片段、限制酶、質(zhì)粒等，讓學(xué)生按照基因工程的操作程序進行模擬實驗。用時20分鐘。

（2）基因工程倫理討論

詳細內(nèi)容：組織學(xué)生進行基因工程倫理討論，讓學(xué)生從倫理角度分析基因工程在實際應(yīng)用中可能遇到的問題，如基因歧視、生物安全等。用時15分鐘。

（3）基因工程應(yīng)用案例分析

詳細內(nèi)容：讓學(xué)生分組，每組選擇一個基因工程應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因食品等，進行案例分析，總結(jié)基因工程在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢和局限性。用時15分鐘。

4.學(xué)生小組討論

（1）討論基因工程的基本工具及其作用

舉例回答：學(xué)生可能會討論限制酶在切割DNA中的作用，DNA連接酶在連接DNA片段中的作用，以及質(zhì)粒在基因工程中的載體作用。

（2）討論基因工程操作程序中的難點

舉例回答：學(xué)生可能會討論在構(gòu)建基因表達載體時，如何確保目的基因的正確插入，以及在將目的基因?qū)胧荏w細胞時，如何提高轉(zhuǎn)化效率。

（3）討論基因工程倫理問題

舉例回答：學(xué)生可能會討論基因編輯技術(shù)在治療遺傳疾病中的應(yīng)用，以及可能引發(fā)的倫理問題，如基因編輯導(dǎo)致的不平等和社會分層。

5.總結(jié)回顧

詳細內(nèi)容：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強調(diào)基因工程的基本概念、操作程序和倫理問題。針對本節(jié)課的重難點，如基因表達載體的構(gòu)建和基因編輯技術(shù)，進行具體分析和舉例?？偨Y(jié)基因工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。用時5分鐘。

總用時：45分鐘六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-基因工程的歷史與發(fā)展：介紹基因工程的發(fā)展歷程，從早期的分子克隆技術(shù)到現(xiàn)代的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，讓學(xué)生了解基因工程領(lǐng)域的重大突破和進展。

-基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域：探討基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域的應(yīng)用，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、生物制藥等，展示基因工程對社會發(fā)展的影響。

-基因工程的倫理問題：討論基因工程引發(fā)的倫理問題，包括基因歧視、生物安全、基因編輯的道德邊界等，引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的社會責(zé)任。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍和文獻：推薦學(xué)生閱讀《基因工程的原理與應(yīng)用》、《基因編輯技術(shù)》等書籍，以及最新的科學(xué)期刊文章，了解基因工程的最新研究進展。

-觀看科普視頻和紀錄片：推薦學(xué)生觀看《基因工程：改變生命的科學(xué)》、《解碼生命》等科普視頻和紀錄片，通過直觀的方式了解基因工程的實際應(yīng)用。

-參與科學(xué)實踐活動：鼓勵學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)組織的科學(xué)實踐活動，如基因工程實驗、生物技術(shù)競賽等，通過實踐提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。

-參考在線課程和講座：推薦學(xué)生在線學(xué)習(xí)相關(guān)的MOOC課程，如《基因工程與生物技術(shù)》、《分子生物學(xué)》等，通過在線資源拓寬知識面。

-組織小組討論和辯論：引導(dǎo)學(xué)生就基因工程的倫理問題進行小組討論和辯論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和溝通能力。

-參觀科研機構(gòu)和企業(yè)：組織學(xué)生參觀基因工程相關(guān)的科研機構(gòu)和企業(yè)，了解基因工程在實際工作中的應(yīng)用場景和技術(shù)發(fā)展。

-關(guān)注科學(xué)新聞和科技動態(tài)：鼓勵學(xué)生關(guān)注科學(xué)新聞和科技動態(tài)，了解基因工程領(lǐng)域的最新研究成果和社會影響。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①基因工程的定義和目的

-重點知識點：基因工程、生物技術(shù)、遺傳信息

-重點詞句：基因工程是指通過分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的方法，對生物體的基因進行操作，以達到改變生物體性狀的目的。

②基因工程的基本工具

-重點知識點：限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒、載體

-重點詞句：限制酶能夠識別特定的DNA序列并切割，DNA連接酶用于連接DNA片段，質(zhì)粒是常用的載體，用于攜帶目的基因。

③基因工程的操作程序

-重點知識點：目的基因的獲取、基因表達載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測與鑒定

-重點詞句：目的基因的獲取可以通過PCR技術(shù)或基因合成等方法，基因表達載體的構(gòu)建需要將目的基因插入到載體中，導(dǎo)入受體細胞可以通過轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染等方法，檢測與鑒定則包括分子生物學(xué)技術(shù)和生物化學(xué)技術(shù)。八、課堂1.課堂評價

（1）提問環(huán)節(jié)

在課堂教學(xué)中，教師通過提問的方式，檢驗學(xué)生對基因工程基本概念、操作程序的理解程度。具體評價方法如下：

-提問頻率：根據(jù)教學(xué)進度，適時提問，確保每個學(xué)生都有機會回答問題。

-問題類型：設(shè)計不同難度的問題，包括事實性問題、分析性問題、應(yīng)用性問題等，以全面評估學(xué)生的知識掌握情況。

-評價標準：關(guān)注學(xué)生的回答是否準確、完整，是否能夠結(jié)合實際案例進行分析。

（2）觀察環(huán)節(jié)

教師通過觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和參與度。具體評價方法如下：

-觀察學(xué)生參與實驗操作的熟練程度，評估學(xué)生的實踐能力。

-觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，如是否積極發(fā)言、能否提出有建設(shè)性的意見等，評估學(xué)生的合作能力和溝通能力。

-觀察學(xué)生在課堂上的注意力集中程度，評估學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（3）測試環(huán)節(jié)

在課程結(jié)束后，教師可以通過小測驗或隨堂測試，檢驗學(xué)生對本節(jié)課知識點的掌握情況。具體評價方法如下：

-測試形式：設(shè)計選擇題、填空題、簡答題等多種題型，全面評估學(xué)生的知識掌握情況。

-測試難度：根據(jù)學(xué)生的實際水平，設(shè)置不同難度的測試題目。

-評價標準：關(guān)注學(xué)生的答題速度、準確率，以及是否能夠靈活運用所學(xué)知識解決問題。

2.作業(yè)評價

（1）作業(yè)內(nèi)容

教師布置的作業(yè)應(yīng)與課程內(nèi)容緊密相關(guān)，包括以下幾方面：

-復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)知識，如基因工程的基本概念、操作程序等。

-分析基因工程在實際應(yīng)用中的案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。

-討論基因工程的倫理問題，如基因歧視、生物安全等。

（2）作業(yè)批改

教師對學(xué)生的作業(yè)進行認真批改和點評，具體評價方法如下：

-批改標準：關(guān)注學(xué)生的作業(yè)是否完整、準確，是否能夠結(jié)合實際案例進行分析。

-點評內(nèi)容：針對學(xué)生的優(yōu)點和不足，給出具體的評價和建議，鼓勵學(xué)生繼續(xù)努力。

-反饋方式：及時將批改結(jié)果反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況。

（3）作業(yè)反饋

教師通過作業(yè)反饋，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，具體評價方法如下：

-作業(yè)完成情況：關(guān)注學(xué)生是否按時完成作業(yè)，以及作業(yè)的質(zhì)量。

-學(xué)習(xí)效果：通過作業(yè)內(nèi)容，了解學(xué)生對本節(jié)課知識點的掌握程度。

-鼓勵學(xué)生：對表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生給予表揚，對存在困難的學(xué)生給予指導(dǎo)和幫助。典型例題講解1.例題：

假設(shè)你正在進行基因工程操作，需要將一個特定的基因片段插入到質(zhì)粒載體中。已知該基因片段的5'端序列為ATGCGT，3'端序列為GCACTG。請設(shè)計一個合適的限制酶切割位點，并寫出該限制酶的名稱。

答案：設(shè)計限制酶切割位點為GATC，該限制酶的名稱為BamHI。

2.例題：

在基因表達載體的構(gòu)建過程中，需要將目的基因插入到載體中。已知目的基因的序列為5'-ATCGTACG-3'，載體的序列為5'-GCACTG-3'。請寫出連接酶連接目的基因和載體后的序列。

答案：連接后的序列為5'-GCACTGATCGTACG-3'。

3.例題：

在進行基因工程操作時，需要將目的基因?qū)氲绞荏w細胞中。已知受體細胞為大腸桿菌，請寫出一種常用的轉(zhuǎn)化方法，并簡述其原理。

答案：常用的轉(zhuǎn)化方法為電穿孔法。原理是通過電場使細胞膜暫時破裂，使目的基因進入細胞內(nèi)部。

4.例題：

在基因工程操作中，為了檢測目的基因是否成功導(dǎo)入受體細胞，可以進行PCR擴增。已知目的基因的序列為5'-ATCGTACG-3'，請設(shè)計一對引物，并寫出PCR擴增的預(yù)期結(jié)果。

答案：設(shè)計的引物為：

上游引物：5'-GCCATG-3'

下游引物：5'-GCACTG-3'

預(yù)期結(jié)果：PCR擴增后，應(yīng)在目的基因的位置出現(xiàn)一條特異性條帶。

5.