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)設(shè)計(jì) 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)設(shè)計(jì)新人教版選修3科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）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)設(shè)計(jì)新人教版選修3教材分析親愛的同學(xué)們，咱們今天要一起探索一個(gè)神奇的世界——基因工程。這就是我們高中生物選修3中的內(nèi)容啦！在這里，我們會(huì)揭開基因工程的神秘面紗，了解它的基本操作程序。這可是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心，對(duì)于我們理解生命科學(xué)，甚至是未來(lái)的科學(xué)研究都有重要的意義呢！準(zhǔn)備好了嗎？讓我們一起開啟這趟奇妙的旅程吧！??????核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)。

2.增強(qiáng)學(xué)生的生物技術(shù)應(yīng)用意識(shí)，理解基因工程在解決實(shí)際問題中的作用。

3.強(qiáng)化學(xué)生的批判性思維，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)基因工程的安全性、倫理問題進(jìn)行思考。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

同學(xué)們已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)，包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳規(guī)律等。在之前的課程中，大家對(duì)DNA、基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系有了初步的了解，這為今天學(xué)習(xí)基因工程奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

大部分同學(xué)對(duì)生物科學(xué)抱有濃厚的興趣，喜歡探索生命現(xiàn)象背后的奧秘。在能力方面，同學(xué)們已經(jīng)具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能和邏輯思維能力。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，有的同學(xué)喜歡通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀感受知識(shí)，有的則更傾向于理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

基因工程涉及的概念較為復(fù)雜，如限制性內(nèi)切酶、基因克隆等，可能會(huì)讓一些同學(xué)感到難以理解。此外，實(shí)驗(yàn)操作步驟繁瑣，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和操作技巧要求較高，可能會(huì)讓部分同學(xué)感到困惑。在倫理和安全性問題上，同學(xué)們可能會(huì)對(duì)基因工程產(chǎn)生質(zhì)疑，需要引導(dǎo)他們進(jìn)行深入思考。教學(xué)資源-軟硬件資源：顯微鏡、離心機(jī)、PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)、電腦、投影儀

-課程平臺(tái)：學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)

-信息化資源：基因工程相關(guān)視頻教程、實(shí)驗(yàn)操作步驟PPT、在線數(shù)據(jù)庫(kù)訪問權(quán)限

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)演示、小組討論、案例分析教學(xué)過(guò)程**一、導(dǎo)入新課**

同學(xué)們，大家好！今天我們要一起探索一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的領(lǐng)域——基因工程。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，很多現(xiàn)象都和生物科學(xué)息息相關(guān)，而基因工程則是這個(gè)領(lǐng)域中最為神奇的一環(huán)。那么，基因工程究竟是什么呢？它有哪些基本操作程序呢？讓我們一起揭開這個(gè)神秘的面紗吧！

**二、新課導(dǎo)入**

1.**播放視頻片段**：首先，我會(huì)播放一段關(guān)于基因工程的科普視頻，讓大家對(duì)基因工程有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。同學(xué)們，你們?cè)谝曨l中看到了哪些內(nèi)容？你們對(duì)基因工程有什么樣的印象？

2.**提問互動(dòng)**：接下來(lái)，我會(huì)提出一些問題，讓大家思考并討論。比如：“基因工程有什么應(yīng)用？”“基因工程有哪些潛在的風(fēng)險(xiǎn)？”通過(guò)這些問題，激發(fā)同學(xué)們的興趣，引導(dǎo)他們思考。

**三、課堂講解**

1.**基因工程的基本概念**：

-我會(huì)從基因、DNA、蛋白質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí)講起，幫助同學(xué)們理解基因工程的基本概念。

-例如，我會(huì)解釋什么是基因、DNA，以及它們之間的關(guān)系。

2.**基因工程的基本操作程序**：

-接下來(lái)，我會(huì)詳細(xì)講解基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表達(dá)、基因編輯等。

-例如，我會(huì)介紹限制性內(nèi)切酶的作用，以及如何使用PCR技術(shù)進(jìn)行基因擴(kuò)增。

3.**案例分析**：

-為了讓同學(xué)們更好地理解基因工程的應(yīng)用，我會(huì)選取一些典型案例進(jìn)行分析。

-例如，我會(huì)介紹基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

**四、實(shí)驗(yàn)演示**

1.**演示實(shí)驗(yàn)**：

-我會(huì)進(jìn)行基因工程實(shí)驗(yàn)的演示，讓同學(xué)們直觀地看到實(shí)驗(yàn)操作的全過(guò)程。

-例如，我會(huì)演示如何使用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。

2.**實(shí)驗(yàn)分析**：

-演示完畢后，我會(huì)引導(dǎo)同學(xué)們分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓他們理解實(shí)驗(yàn)原理。

**五、課堂互動(dòng)**

1.**小組討論**：

-我會(huì)將同學(xué)們分成小組，讓他們就基因工程的應(yīng)用、倫理等問題進(jìn)行討論。

-例如，討論基因工程在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

2.**學(xué)生提問**：

-在討論過(guò)程中，我會(huì)鼓勵(lì)同學(xué)們提出問題，并給予解答。

-例如，同學(xué)們可能會(huì)問：“基因編輯技術(shù)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？”我會(huì)結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。

**六、總結(jié)與作業(yè)**

1.**總結(jié)**：

-在課程結(jié)束前，我會(huì)對(duì)今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

-例如，我會(huì)強(qiáng)調(diào)基因工程的基本操作程序，以及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。

2.**作業(yè)布置**：

-我會(huì)布置一些課后作業(yè)，讓同學(xué)們鞏固所學(xué)知識(shí)。

-例如，要求同學(xué)們查閱資料，了解基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.**知識(shí)掌握**：

學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、蛋白質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí)。他們能夠描述基因工程的基本操作程序，如基因克隆、基因表達(dá)、基因編輯等，并且能夠區(qū)分這些操作程序的區(qū)別和應(yīng)用場(chǎng)景。

2.**實(shí)驗(yàn)技能**：

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和操作，掌握了基本的基因工程實(shí)驗(yàn)技能。他們學(xué)會(huì)了使用PCR技術(shù)進(jìn)行基因擴(kuò)增，了解了限制性內(nèi)切酶在基因操作中的作用，以及如何進(jìn)行基因克隆和表達(dá)。

3.**問題解決能力**：

學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和分析。他們能夠識(shí)別問題中的關(guān)鍵信息，并運(yùn)用科學(xué)的方法解決問題。

4.**批判性思維**：

學(xué)生在討論和案例分析中，對(duì)基因工程的應(yīng)用和倫理問題進(jìn)行了深入的思考。他們能夠從多個(gè)角度分析基因工程的優(yōu)勢(shì)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，形成自己的觀點(diǎn)。

5.**創(chuàng)新意識(shí)**：

通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于基因工程的應(yīng)用有了更廣闊的視野，激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識(shí)。他們能夠思考如何利用基因工程技術(shù)解決實(shí)際問題，如疾病治療、農(nóng)業(yè)改良等。

6.**合作能力**：

在小組討論中，學(xué)生學(xué)會(huì)了與他人合作，共同解決問題。他們能夠有效溝通，分工合作，共同完成實(shí)驗(yàn)和討論任務(wù)。

7.**自主學(xué)習(xí)能力**：

學(xué)生通過(guò)查閱資料、完成作業(yè)等方式，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。他們能夠獨(dú)立思考，尋找解決問題的方法，并且能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中。

8.**倫理意識(shí)**：

學(xué)生在學(xué)習(xí)基因工程的過(guò)程中，對(duì)基因編輯的倫理問題有了更深入的認(rèn)識(shí)。他們能夠理解基因編輯可能帶來(lái)的道德和社會(huì)影響，并思考如何在科學(xué)發(fā)展的同時(shí)，尊重和保護(hù)人的尊嚴(yán)。典型例題講解1.**例題**：某科學(xué)家想要將一個(gè)基因片段插入到質(zhì)粒載體中，以便在宿主細(xì)胞中表達(dá)。他使用了以下步驟：

-步驟1：使用限制性內(nèi)切酶EcoRI切割目的基因和質(zhì)粒載體。

-步驟2：將切割后的目的基因與質(zhì)粒載體連接。

-步驟3：將連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中。

-步驟4：通過(guò)抗生素篩選，得到含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞。

請(qǐng)問，這個(gè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是什么？

**答案**：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤包括：

-限制性內(nèi)切酶EcoRI切割不徹底，導(dǎo)致目的基因和質(zhì)粒載體未能完全分離。

-連接反應(yīng)中DNA連接酶活性不足，導(dǎo)致連接效率低。

-轉(zhuǎn)化過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞的比例低。

-抗生素篩選過(guò)程中，篩選條件不合適，導(dǎo)致未能有效篩選出含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞。

2.**例題**：在基因表達(dá)過(guò)程中，以下哪個(gè)步驟是錯(cuò)誤的？

-A.轉(zhuǎn)錄：DNA模板被RNA聚合酶識(shí)別并合成mRNA。

-B.裂解：mRNA從DNA模板上分離。

-C.翻譯：mRNA在核糖體上被翻譯成蛋白質(zhì)。

-D.酶解：蛋白質(zhì)被特定的酶切割成多肽鏈。

**答案**：錯(cuò)誤的步驟是D.酶解。在正常的基因表達(dá)過(guò)程中，蛋白質(zhì)的合成是通過(guò)翻譯步驟完成的，而不是通過(guò)酶解。

3.**例題**：以下哪種酶在基因工程中用于切割DNA？

**答案**：限制性內(nèi)切酶。限制性內(nèi)切酶能夠識(shí)別特定的DNA序列，并在這些序列上切割DNA。

4.**例題**：在基因工程中，以下哪種方法可以用來(lái)檢測(cè)目的基因是否成功插入到載體中？

**答案**：PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）。通過(guò)PCR可以擴(kuò)增目的基因，從而檢測(cè)其是否存在。

5.**例題**：基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9在基因工程中的應(yīng)用是什么？

**答案**：CRISPR-Cas9技術(shù)可以用來(lái)精確地編輯DNA序列，包括插入、刪除或替換特定的基因片段。這在基因治療、基因敲除和基因功能研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。教學(xué)反思與改進(jìn)親愛的同學(xué)們，今天我們的基因工程課程就到這里結(jié)束了。在這節(jié)課中，我們一起探索了基因工程的奧秘，學(xué)習(xí)了它的基本操作程序和應(yīng)用?，F(xiàn)在，我想和大家一起回顧一下這節(jié)課，反思一下我們的教學(xué)效果，并討論一下如何改進(jìn)。

首先，我想聽聽大家的反饋。這節(jié)課你們覺得怎么樣？有沒有什么地方覺得不太明白的？或者有什么地方特別感興趣，想要進(jìn)一步探討的？通過(guò)你們的反饋，我可以更好地了解教學(xué)效果，也能知道哪些地方需要改進(jìn)。

在教學(xué)過(guò)程中，我注意到以下幾點(diǎn)：

1.**學(xué)生參與度**：同學(xué)們?cè)谟懻摵蛯?shí)驗(yàn)操作中表現(xiàn)得非常積極，這讓我感到非常高興。但是，我也注意到有些同學(xué)在討論時(shí)比較內(nèi)向，不太愿意表達(dá)自己的觀點(diǎn)。在未來(lái)的教學(xué)中，我會(huì)嘗試設(shè)計(jì)更多互動(dòng)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)所有同學(xué)參與到討論中來(lái)。

2.**實(shí)驗(yàn)操作**：在實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)步驟的理解不夠清晰，操作時(shí)有些猶豫。這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)步驟較為復(fù)雜，需要一定的操作技巧。為了改進(jìn)這一點(diǎn)，我計(jì)劃在下次實(shí)驗(yàn)課前，提供一份詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作指南，并提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的預(yù)演。

3.**知識(shí)深度**：在講解基因工程的基本概念和操作程序時(shí)，我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)對(duì)于一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)的理解不夠深入。為了解決這個(gè)問題，我會(huì)在課堂上加入更多的實(shí)例和案例分析，幫助同學(xué)們更好地理解抽象的概念。

4.**課堂氛圍**：在課堂氛圍方面，我覺得我們可以做得更好。有時(shí)候，課堂氣氛可能會(huì)顯得比較嚴(yán)肅，這可能會(huì)讓一些同學(xué)感到緊張。我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中，嘗試更多的教學(xué)手段，如小組討論、角色扮演等，以活躍課堂氣氛，讓同學(xué)們?cè)谳p松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)。

針對(duì)以上反思，我制定了以下改進(jìn)措施：

-**增加互動(dòng)環(huán)節(jié)**：設(shè)計(jì)更多的小組討論和角色扮演活動(dòng)，鼓勵(lì)所有同學(xué)積極參與，分享自己的觀點(diǎn)。

-**提供實(shí)驗(yàn)操作指南**：在實(shí)驗(yàn)課前提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作指南，并提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的預(yù)演，確保同學(xué)們能夠順利完成實(shí)驗(yàn)。

-**豐富教學(xué)案例**：在講解理論知識(shí)時(shí)，加入更多的實(shí)例和案例分析，幫助同學(xué)們深入理解抽象的概念。

-**活躍課堂氛圍**：嘗試不同的教學(xué)手段，如游戲、視頻等，以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

最后，我想說(shuō)，教學(xué)是一個(gè)不斷反思和改進(jìn)的過(guò)程。我會(huì)根據(jù)大家的反饋和自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷調(diào)整教學(xué)策略，力求讓每一節(jié)課都能讓你們有所收獲。同學(xué)們，讓我們一起期待下一次的課堂吧！??????板書設(shè)計(jì)①基因工程基本概念

-基因：攜帶遺傳信息的DNA片段

-DNA：脫氧核糖核酸，生物體的遺傳物質(zhì)

-蛋白質(zhì)：由基因編碼，執(zhí)行生物體功能

②基因工程基本操作程序

-基因克隆：將目的基因插入載體中，復(fù)制并表達(dá)

-基因表達(dá)：目的基因在宿主細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯成蛋白質(zhì)

-基因編輯：精確修改基因序列，改變基因功能

③限制性內(nèi)切酶

-識(shí)別特定DNA序列

-在特定位置切割DNA

④質(zhì)粒載體

-常用的基因工程載體

-包含復(fù)制起點(diǎn)、選擇標(biāo)記等

⑤轉(zhuǎn)化

-將重組質(zhì)粒導(dǎo)入宿主細(xì)胞

-常用的轉(zhuǎn)化方法：電穿孔、鈣磷酸法等

⑥抗生素篩選

-通過(guò)抗生素選擇含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞

-選擇標(biāo)記：抗生素抗性基因

⑦PCR技術(shù)

-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，擴(kuò)增目的基因

-應(yīng)用：基因檢測(cè)、基因克隆等

⑧基因編輯技術(shù)

-CRISPR-Cas9：精確編輯DNA序列

-應(yīng)用：基因治療、基因敲除等課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)親愛的同學(xué)們，今天我們一起探索了基因工程的奇妙世界，了解了它的基本概念、操作程序和應(yīng)用。現(xiàn)在，讓我們來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)要的小結(jié)，回顧一下今天所學(xué)的內(nèi)容。

首先，我們學(xué)習(xí)了基因工程的基本概念?；蚴菙y帶遺傳信息的DNA片段，DNA是生物體的遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)是由基因編碼的，執(zhí)行生物體功能的重要分子。基因工程就是通過(guò)操作基因來(lái)改變生物體的遺傳特性。

在講解過(guò)程中，我們提到了限制性內(nèi)切酶，這是一種能夠識(shí)別特定DNA序列并在特定位置切割DNA的酶。質(zhì)粒載體是常用的基因工程載體，它包含復(fù)制起點(diǎn)、選擇標(biāo)記等。轉(zhuǎn)化是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入宿主細(xì)胞的過(guò)程，常用的轉(zhuǎn)化方法有電穿孔和鈣磷酸法。抗生素篩選則是通過(guò)抗生素選擇含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞，選擇標(biāo)記通常是抗生素抗性基因。

我們還學(xué)習(xí)了PCR技術(shù)，這是一種聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可以擴(kuò)增目的基因，用于基因檢測(cè)、基因克隆等。最后，我們了解了CRISPR-Cas9這種基因編輯技術(shù)，它能夠精確編輯DNA序列，應(yīng)用于基因治療、基因敲除等領(lǐng)域。

現(xiàn)在，讓我們通過(guò)一些當(dāng)堂檢測(cè)的問題來(lái)鞏固今天所學(xué)的內(nèi)容：

1.基因工程的目的是什么？

-A.改變生物體的遺傳特性

-B.增加生物體的生長(zhǎng)速度

-C.提高生物體的免疫力

-D.減少生物體的代謝產(chǎn)物

2.以下哪個(gè)是基因工程中常用的載體？

-A.線粒體

-B.質(zhì)粒

-C.染色體

-D.核酸

3