第3章 動物細(xì)胞工程 素養(yǎng)檢測2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學(xué)設(shè)計（浙科版2019）

第3章動物細(xì)胞工程素養(yǎng)檢測2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學(xué)設(shè)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(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為“動物細(xì)胞工程”，主要包括動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合、單克隆抗體等章節(jié)內(nèi)容，重點(diǎn)介紹動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理、技術(shù)和應(yīng)用，以及單克隆抗體的制備和應(yīng)用。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)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(xì)胞工程相關(guān)，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已掌握了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的生長和分裂等基礎(chǔ)知識。本節(jié)課將幫助學(xué)生了解動物細(xì)胞工程在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，進(jìn)一步拓展學(xué)生對生物科學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)識。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過學(xué)習(xí)動物細(xì)胞工程，學(xué)生將能夠理解并運(yùn)用科學(xué)原理解決實(shí)際問題，提高實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。學(xué)生將學(xué)會設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備，培養(yǎng)科學(xué)探究和問題解決能力。同時，通過討論動物細(xì)胞工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生將增強(qiáng)社會責(zé)任感和倫理意識，形成對生物科學(xué)技術(shù)的正確認(rèn)識和價值判斷。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)：掌握細(xì)胞培養(yǎng)的基本原理、操作步驟及其在生物科學(xué)研究中的應(yīng)用。例如，詳細(xì)講解細(xì)胞培養(yǎng)液的配置、細(xì)胞的接種和傳代等關(guān)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(xì)胞的制備、篩選和抗體純化等步驟。例如，重點(diǎn)介紹如何通過細(xì)胞融合技術(shù)制備雜交瘤細(xì)胞，以及如何進(jìn)行有效的抗體篩選。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-細(xì)胞培養(yǎng)中的無菌操作：學(xué)生在實(shí)際操作中容易忽視無菌操作的重要性，導(dǎo)致細(xì)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(shù)難點(diǎn)，需要學(xué)生掌握特定的實(shí)驗(yàn)技能。例如，詳細(xì)解釋如何利用ELISA方法進(jìn)行抗體篩選，以及如何通過Westernblot確認(rèn)抗體特異性。

-動物細(xì)胞融合技術(shù)：理解細(xì)胞融合的原理和實(shí)際操作步驟是本節(jié)課的難點(diǎn)之一。例如，介紹如何使用聚乙二醇（PEG）或電融合技術(shù)進(jìn)行細(xì)胞融合，以及如何判斷融合是否成功。四、教學(xué)資源準(zhǔn)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(zhǔn)備動物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合和單克隆抗體相關(guān)的教學(xué)視頻、動畫和PPT。

3.實(shí)驗(yàn)器材：超凈工作臺、培養(yǎng)皿、移液器、細(xì)胞培養(yǎng)液、融合劑、ELISA試劑盒等。

4.教室布置：設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作區(qū)，配備實(shí)驗(yàn)桌椅和實(shí)驗(yàn)器材，同時劃分討論區(qū)域以便學(xué)生分組討論。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動：

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

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞“動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)”和“單克隆抗體制備過程”，設(shè)計問題如“描述動物細(xì)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(yù)習(xí)進(jìn)度：通過在線平臺的預(yù)習(xí)任務(wù)提交功能和學(xué)生的預(yù)習(xí)反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)要求，閱讀相關(guān)資料，理解動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本技術(shù)和單克隆抗體制備的基本過程。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對預(yù)習(xí)問題進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄下自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記或思維導(dǎo)圖等成果提交至在線平臺。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵學(xué)生自主探索，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群，實(shí)現(xiàn)資源的共享和預(yù)習(xí)進(jìn)度監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過展示動物細(xì)胞培養(yǎng)在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識點(diǎn)：詳細(xì)講解動物細(xì)胞培養(yǎng)的步驟和單克隆抗體制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合實(shí)際操作視頻幫助學(xué)生理解。

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

-解答疑問：針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，如細(xì)胞污染的預(yù)防和抗體篩選的技巧，進(jìn)行及時解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：學(xué)生認(rèn)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(xué)生積極參與小組討論，通過角色扮演等活動，實(shí)踐動物細(xì)胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備的技能。

-提問與討論：學(xué)生在討論中提出問題，與同學(xué)和老師進(jìn)行交流和探討。

教學(xué)方法/手段/資源：

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

-實(shí)踐活動法：通過小組討論和角色扮演，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握相關(guān)技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據(jù)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，布置作業(yè)，如設(shè)計一個簡單的動物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方案。

-提供拓展資源：提供相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)論文、視頻講座等資源，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時批改作業(yè)，針對學(xué)生的完成情況給予反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，完成作業(yè)任務(wù)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的資源，進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和研究。

-反思總結(jié)：學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)中的收獲和不足。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思，促進(jìn)自我提升。六、知識點(diǎn)梳理1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本原理

-細(xì)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(xì)胞生長、繁殖的技術(shù)。

-細(xì)胞培養(yǎng)的必要性：用于研究細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、藥物篩選等領(lǐng)域。

-細(xì)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(yīng)、氣體供應(yīng)等。

2.動物細(xì)胞培養(yǎng)的步驟

-細(xì)胞來源的選擇：通常選擇胚胎細(xì)胞或分化程度較低的細(xì)胞。

-細(xì)胞的接種：將細(xì)胞懸液接種到培養(yǎng)容器中。

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

3.動物細(xì)胞培養(yǎng)的注意事項

-無菌操作：防止細(xì)胞污染。

-營養(yǎng)供應(yīng)：提供充足的氨基酸、維生素、無機(jī)鹽等。

-氣體供應(yīng)：維持適宜的氧氣和二氧化碳濃度。

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

4.動物細(xì)胞融合的原理

-細(xì)胞融合的定義：兩個或多個細(xì)胞合并形成一個細(xì)胞的過程。

-細(xì)胞融合的方法：物理法（如電融合）、化學(xué)法（如聚乙二醇PEG）。

-細(xì)胞融合的應(yīng)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(xì)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(dǎo)B細(xì)胞雜交瘤：將B細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，形成具有無限繁殖能力的雜交瘤細(xì)胞。

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

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

6.單克隆抗體的應(yīng)用

-醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：用于疾病診斷、治療和疫苗研究。

-農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：用于植物病毒檢測、抗病育種等。

-生物科學(xué)研究：作為研究工具，用于分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等。

7.動物細(xì)胞工程的應(yīng)用

-藥物開發(fā)：利用動物細(xì)胞生產(chǎn)重組蛋白和疫苗。

-基因治療：將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，修復(fù)或替換異?；?。

-組織工程：利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)制備人工組織或器官。

8.動物細(xì)胞工程的倫理問題

-生物安全：防止實(shí)驗(yàn)室生物安全事件，保護(hù)環(huán)境和人類健康。

-基因隱私：保護(hù)個人基因信息，防止濫用。

-動物權(quán)利：在實(shí)驗(yàn)中合理使用動物，尊重動物權(quán)利。

9.實(shí)驗(yàn)操作技能

-細(xì)胞培養(yǎng)操作：掌握細(xì)胞接種、換液、傳代等基本操作。

-ELISA實(shí)驗(yàn)：學(xué)會ELISA實(shí)驗(yàn)的基本步驟，用于抗體篩選。

-電融合實(shí)驗(yàn)：掌握電融合儀器的使用方法，進(jìn)行細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。

10.數(shù)據(jù)分析與處理

-統(tǒng)計分析：運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

-圖形表達(dá)：利用圖表、曲線等圖形表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，便于理解和分析。

本節(jié)課的知識點(diǎn)梳理旨在幫助學(xué)生全面掌握動物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合和單克隆抗體制備的基本原理、步驟和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生在生物科學(xué)研究中的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠理解并運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，提高實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。同時，學(xué)生還應(yīng)關(guān)注動物細(xì)胞工程領(lǐng)域的倫理問題，形成正確的科學(xué)態(tài)度和價值觀。七、課后作業(yè)1.請簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本步驟及其在生物科學(xué)中的應(yīng)用。

作業(yè)答案：

動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本步驟包括：細(xì)胞來源的選擇、細(xì)胞的接種、細(xì)胞的培養(yǎng)和細(xì)胞的傳代。細(xì)胞培養(yǎng)在生物科學(xué)中的應(yīng)用廣泛，如用于研究細(xì)胞生長和分化、病毒復(fù)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(dǎo)B細(xì)胞雜交瘤、篩選單克隆雜交瘤細(xì)胞、擴(kuò)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(shè)計一個簡單的動物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、材料、步驟和預(yù)期結(jié)果。

作業(yè)答案：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察不同營養(yǎng)條件下動物細(xì)胞的生長情況。

材料：細(xì)胞懸液、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)液、移液器等。

步驟：

-接種細(xì)胞：將細(xì)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(xì)胞的生長情況，記錄細(xì)胞形態(tài)和數(shù)量。

-實(shí)驗(yàn)結(jié)束：在一定時間后結(jié)束實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果。

預(yù)期結(jié)果：在不同營養(yǎng)條件下，細(xì)胞的生長速度和形態(tài)可能有所不同。

4.分析動物細(xì)胞工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)研究領(lǐng)域的具體應(yīng)用實(shí)例。

作業(yè)答案：

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：利用動物細(xì)胞生產(chǎn)重組蛋白和疫苗，如利用CHO細(xì)胞生產(chǎn)乙型肝炎疫苗。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：利用單克隆抗體檢測植物病毒，進(jìn)行抗病育種。

生物科學(xué)研究：利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)研究細(xì)胞信號傳導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控等生物學(xué)問題。

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

作業(yè)答案：

倫理問題可能包括：生物安全風(fēng)險、基因隱私泄露、動物權(quán)利侵犯等。解決措施：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全管理，保護(hù)個人基因信息，合理使用動物，遵循倫理原則等。八、反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

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

2.實(shí)踐教學(xué)結(jié)合：在講解動物細(xì)胞培養(yǎng)和單克隆抗體制備等理論內(nèi)容時，我盡量結(jié)合實(shí)驗(yàn)室操作，讓學(xué)生在實(shí)踐中理解理論知識。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：部分學(xué)生在課堂上的參與度不高，可能是因?yàn)閷碚撝R的興趣不濃或者對實(shí)驗(yàn)操作不熟悉。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排不合理：在實(shí)驗(yàn)課中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生由于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不足或者操作不當(dāng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳。

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

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.提高學(xué)生參與度：為了提高學(xué)生的參與度，我計劃在課堂上設(shè)計更多互動環(huán)節(jié)，如小組競賽、實(shí)驗(yàn)操作演示等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣