2024-2025學年新教材高中生物 第3章 基因工程 第2節(jié) 基因工程的基本操作程序教案 新人教版選擇性必修3

2024-2025學年新教材高中生物第3章基因工程第2節(jié)基因工程的基本操作程序教案新人教版選擇性必修3授課內容授課時數授課班級授課人數授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：基因工程的基本操作程序

2.教學年級和班級：高中生物選擇性必修3年級

3.授課時間：2024-2025學年第二學期第8周星期四上午第3節(jié)課

4.教學時數：1課時（45分鐘）核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)，使學生理解基因工程的基本操作程序，掌握基因克隆、基因編輯等基本技能，并能夠將這些知識應用于實際問題的解決。通過本節(jié)課的學習，學生將能夠：

1.理解基因工程的概念及其在生物技術和醫(yī)學領域的應用。

2.掌握基因克隆的基本步驟，包括DNA提取、酶切、連接、轉化和篩選。

3.理解基因編輯技術的原理及其在基因治療和功能基因組學中的應用。

4.培養(yǎng)學生的實驗設計和數據分析能力，能夠運用基因工程知識解決實際問題。

5.提升學生的科學思維和創(chuàng)新能力，能夠結合基因工程知識進行科學研究和技術創(chuàng)新。學習者分析1.學生在之前的學習中已經掌握了生物學的基本知識，如細胞結構、遺傳學原理和DNA的結構與功能。他們對基因的概念和基因表達調控有一定的了解，這為學習基因工程奠定了基礎。

2.學生的學習興趣主要集中在生物技術、醫(yī)學和科學研究方面。他們對于能夠動手操作的實驗和實際應用案例更感興趣，因此，通過展示基因工程在實際問題中的應用，可以激發(fā)他們的學習熱情。

3.學生在學習能力和學習風格方面存在差異。有的學生善于理論學習和邏輯思維，能夠較好地掌握基因工程的原理和操作程序；而有的學生更擅長實驗操作和動手實踐，需要通過實驗教學來提高他們的理論水平。

4.學生在學習基因工程時可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：對基因編輯技術原理的理解、實驗操作的技巧以及數據分析的方法。因此，在教學過程中需要加強對基因編輯技術原理的講解，提供實驗操作的指導，并教授數據分析的方法。

5.針對學生的學習興趣和能力差異，需要采用多種教學方法和資源，如實驗演示、小組討論、案例分析和在線學習平臺等，以滿足不同學生的學習需求。同時，通過設置具有挑戰(zhàn)性的問題和實際案例，激發(fā)學生的思考和創(chuàng)新能力。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有《2024-2025學年新教材高中生物第3章基因工程》的教材或學習資料。教材中應包括本節(jié)課所需的基本概念、原理和操作程序的相關內容。

2.輔助材料：準備與教學內容相關的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。這些資源可以用來幫助學生更好地理解和記憶基因工程的基本操作程序。例如，可以準備基因克隆和基因編輯的動畫或示意圖，以直觀地展示實驗操作的步驟和原理。

3.實驗器材：如果本節(jié)課涉及實驗，需要提前準備實驗器材，并確保其完整性和安全性。實驗器材應包括DNA提取試劑盒、酶切酶、連接酶、轉化試劑、篩選培養(yǎng)基等。同時，還需要準備實驗操作所需的儀器設備，如PCR儀器、離心機、電泳儀等。

4.教室布置：根據教學需要，對教室進行布置?？梢栽O置分組討論區(qū)，供學生進行小組討論和實驗操作。同時，還可以布置實驗操作臺，供學生進行實驗實踐。確保教室內有足夠的實驗操作空間，并保證實驗操作的安全性。

5.教學工具：準備投影儀、計算機、白板等教學工具，以便進行多媒體演示和板書教學內容。同時，確保教學工具的正常運行，以保證教學順利進行。

6.在線學習資源：如果學校有在線學習平臺，可以準備相關的在線學習資源，如教學視頻、PPT課件、實驗操作指導等。這些資源可以供學生在線學習和復習，提高學生的學習效果。

7.教學指導資料：準備教師指導用書或教學參考資料，以便教師在教學過程中參考和指導學生。這些資料應包括實驗操作的步驟、原理和注意事項，以及學生可能遇到的問題和解答。

8.安全指南：如果實驗涉及生物安全或化學安全，需要準備安全指南，并向學生講解實驗操作中的安全注意事項，確保學生的安全。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對基因工程的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道基因工程是什么嗎？它與我們的生活有什么關系？”

展示一些關于基因工程的圖片或視頻片段，讓學生初步感受基因工程的魅力或特點。

簡短介紹基因工程的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎。

2.基因工程基礎知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解基因工程的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解基因工程的定義，包括其主要組成元素或結構。

詳細介紹基因工程的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學生理解。

3.基因工程案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解基因工程的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的基因工程案例進行分析。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解基因工程的多樣性或復雜性。

引導學生思考這些案例對實際生活或學習的影響，以及如何應用基因工程解決實際問題。

小組討論：讓學生分組討論基因工程的未來發(fā)展或改進方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與基因工程相關的主題進行深入討論。

小組內討論該主題的現狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對基因工程的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內容，強調基因工程的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內容，包括基因工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調基因工程在現實生活或學習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應用基因工程。

布置課后作業(yè)：讓學生撰寫一篇關于基因工程的短文或報告，以鞏固學習效果。學生學習效果1.理解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、基因克隆、基因編輯等。

2.掌握基因工程的基本操作程序，如DNA提取、酶切、連接、轉化和篩選等。

3.了解基因工程在生物技術、醫(yī)學和科學研究領域的應用，并能夠分析其優(yōu)缺點。

4.掌握實驗操作技巧，提高實驗設計和數據分析能力，能夠運用基因工程知識解決實際問題。

5.培養(yǎng)科學思維和創(chuàng)新能力，能夠結合基因工程知識進行科學研究和技術創(chuàng)新。

此外，學生還將通過小組討論和課堂展示，提高合作能力和表達能力，培養(yǎng)解決實際問題的能力。通過課后作業(yè)，學生將能夠鞏固課堂所學知識，提高寫作和表達能力。內容邏輯關系1.基因工程基本概念的引入與闡述

-知識點①：基因工程的定義

-知識點②：基因、DNA與基因工程的關系

-知識點③：基因工程的重要性和應用領域

2.基因工程基本操作程序的講解與演示

-知識點①：DNA提取的原理與方法

-知識點②：酶切、連接、轉化和篩選的操作步驟

-知識點③：實驗操作技巧和注意事項

3.基因工程應用案例的分析與討論

-知識點①：基因治療案例的分析

-知識點②：基因編輯技術的應用案例

-知識點③：案例對實際生活和學習的影響及解決方案的探討

4.小組討論與課堂展示

-知識點①：小組討論的主題與要求

-知識點②：課堂展示的內容與形式

-知識點③：教師與學生之間的互動與點評

5.課堂小結與課后作業(yè)布置

-知識點①：本節(jié)課主要內容的回顧與總結

-知識點②：基因工程在實際應用中的重要性和意義

-知識點③：課后作業(yè)的要求與評價標準課堂小結，當堂檢測課堂小結：

1.基因工程的基本概念：基因工程是一種利用重組DNA技術對生物體的遺傳信息進行改造和調控的技術。它涉及到基因、DNA和蛋白質等生物大分子的操作。

2.基因工程的基本操作程序：基因工程的基本操作程序包括DNA提取、酶切、連接、轉化和篩選等步驟。這些步驟是實現基因克隆、基因編輯等基因工程目標的關鍵。

3.基因工程的實際應用：基因工程在生物技術、醫(yī)學和科學研究等領域有著廣泛的應用。例如，基因工程可以用于生產重組蛋白藥物、基因治療、功能基因組學等。

4.基因工程的倫理和安全問題：基因工程技術的應用引發(fā)了一系列倫理和安全問題，如基因歧視、生物安全和生物武器等。在教學中，應引導學生正確看待和處理這些問題。

當堂檢測：

1.選擇題：

a)基因工程的定義是什么？

A)利用生物體內的遺傳信息進行改造和調控的技術

B)利用計算機技術對生物體的遺傳信息進行模擬和分析的技術

C)利用化學物質對生物體的遺傳信息進行改造和調控的技術

D)利用放射性物質對生物體的遺傳信息進行改造和調控的技術

b)以下哪個步驟不屬于基因工程的基本操作程序？

A)DNA提取

B)酶切

C)連接

D)轉錄

2.簡答題：

a)請簡述基因工程的基本操作程序。

b)請列舉兩個基因工程的實際應用案例。

c)請談談你對基因工程倫理和安全問題的看法。

3.案例分析題：

a)閱讀以下案例，并回答問題：

案例：某科研團隊利用基因工程技術成功克隆了一種抗病蟲害的作物。

問題：這個案例中，基因工程技術的應用對農業(yè)產生了哪些影響？

b)閱讀以下案例，并回答問題：

案例：某醫(yī)療機構利用基因工程技術為患者提供了定制化的基因治療方案。

問題：這個案例中，基因工程技術的應用對醫(yī)學產生了哪些影響？課后拓展1.拓展內容：

-閱讀材料：

a)《基因工程：原理與實踐》（作者：詹姆士·D.沃森）

b)《基因編輯：CRISPR-Cas9技術的應用與挑戰(zhàn)》（作者：艾曼紐爾·查爾加夫）

c)《基因治療：從理論到臨床》（作者：托馬斯·J.默里）

-視頻資源：

a)TED演講：《基因編輯：我們是否應該修改人類的DNA？》（演講者：珍妮弗·杜德納）

b)BBC紀錄片：《基因工程：未來之路》（系列紀錄片）

c)國家地理頻道紀錄片：《基因編輯：CRISPR的奇跡》（紀錄片）

2.拓展要求：

-鼓勵學生利用課后時間進行自主學習和拓展，深入理解基因工程的基本概念、操作程序和實際應用。

-學生可以閱讀推薦閱讀材料，了解基因工程的歷史、現狀和未來發(fā)展趨勢。

-學生可以觀看推薦視頻資源，通過視覺和聽覺的方式進一步了解基因工程的應用和挑戰(zhàn)。

-學生可以參與在線課程和討論區(qū)，與其他同學交流學習心得和問題。

-教師可提供必要的指導和幫助，如推薦閱讀材料、解答疑問等。

-學生可以結合自己的興趣和所學知識，進行實驗設計或研究項目，深入探索基因工程的應用領域。

-學生可以參加相關學術會議或講座，與專家和學者交流，拓寬視野和知識面。

-學生可以利用網絡資源，如學術期刊、科研論文等，進行更深入的文獻閱讀和分析。

-學生可以結合所學知識，參與社區(qū)服務或公益活動，將基因工程知識應用于實際問題解決。教學反思與改進在完成本節(jié)課的教學后，我進行了教學反思，以評估教學效果并識別需要改進的地方。

首先，我注意到學生在理解和掌握基因工程的基本概念和操作程序方面存在一定難度。為了提高學生的理解程度，我計劃在未來的教學中增加更多的實例和案例分析，以幫助學生更好地將理論知識與實際應用相結合。

其次，我在課堂討論和小組活動中觀察到，一些學生參與度不高，缺乏積極的發(fā)言和互動。為了提高學生的參與度，我計劃