3.2.3基因工程的基本操作程序教學(xué)設(shè)計-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）3.2.3基因工程的基本操作程序教學(xué)設(shè)計-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3課程基本信息1.課程名稱：基因工程的基本操作程序教學(xué)設(shè)計

2.教學(xué)年級和班級：高二（1）班

3.授課時間：2024年9月20日星期五第2節(jié)課

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維和實踐創(chuàng)新能力。通過學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序，學(xué)生能夠理解基因編輯技術(shù)在現(xiàn)代生物技術(shù)中的應(yīng)用，培養(yǎng)對科學(xué)研究的興趣和探究精神，同時提升運用科學(xué)方法分析和解決問題的能力。此外，通過實踐操作，學(xué)生將學(xué)會合作交流，提高實驗技能，增強社會責(zé)任感。重點難點及解決辦法重點：

1.基因工程的基本操作程序：包括基因克隆、基因表達(dá)和基因修飾等基本步驟。

2.基因工程工具的使用：限制酶、DNA連接酶、載體等工具的作用和操作方法。

難點：

1.基因編輯技術(shù)的原理和操作步驟的復(fù)雜性。

2.實驗操作的精確性和安全性。

解決辦法：

1.通過案例分析，引導(dǎo)學(xué)生理解基因工程操作程序的邏輯性和必要性。

2.逐步講解實驗工具的使用方法，并輔以視頻演示，確保學(xué)生掌握操作技巧。

3.安排實驗操作練習(xí)，讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下親自操作，鞏固理論知識。

4.強調(diào)實驗操作的規(guī)范性和安全性，通過實驗前的安全教育，降低實驗風(fēng)險。教學(xué)方法與策略1.采用講授法結(jié)合案例研究，通過實際案例分析基因工程操作程序的步驟和注意事項，幫助學(xué)生理解抽象概念。

2.組織小組討論，讓學(xué)生針對基因編輯技術(shù)的倫理問題進(jìn)行辯論，培養(yǎng)批判性思維和溝通能力。

3.實施實驗操作環(huán)節(jié)，通過模擬基因工程實驗，讓學(xué)生親自動手，加深對操作流程的理解和記憶。

4.利用多媒體教學(xué)，如動畫演示基因編輯的過程，幫助學(xué)生直觀理解復(fù)雜步驟。

5.設(shè)計項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生分組完成一個小型基因工程項目，提升學(xué)生的綜合運用能力和團(tuán)隊合作精神。教學(xué)過程設(shè)計**用時：45分鐘**

**一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘**）

1.**情境創(chuàng)設(shè)**：展示一系列基因工程在實際應(yīng)用中的圖片或視頻，如基因編輯治療遺傳病、轉(zhuǎn)基因作物等，引發(fā)學(xué)生對基因工程的興趣。

2.**提出問題**：引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的意義和潛在風(fēng)險，例如，“基因工程有哪些應(yīng)用？它可能會帶來哪些好處和挑戰(zhàn)？”

3.**學(xué)生討論**：分組討論，讓學(xué)生分享他們對基因工程的理解，并鼓勵他們提出問題。

**二、講授新課（20分鐘**）

1.**基因工程概述**：介紹基因工程的定義、發(fā)展歷程和基本概念，用時5分鐘。

2.**基因克隆**：講解基因克隆的原理和步驟，包括選擇合適的載體、使用限制酶切割DNA等，用時7分鐘。

3.**基因表達(dá)**：介紹基因表達(dá)調(diào)控的相關(guān)知識，如啟動子、終止子等，用時5分鐘。

4.**基因修飾**：講解基因修飾的方法，如CRISPR-Cas9技術(shù)，并分析其優(yōu)缺點，用時3分鐘。

**三、鞏固練習(xí)（10分鐘**）

1.**案例分析**：提供一份基因工程相關(guān)的案例，讓學(xué)生分析案例中的技術(shù)細(xì)節(jié)和倫理問題，用時5分鐘。

2.**小組討論**：分組討論如何將所學(xué)知識應(yīng)用于實際問題的解決，如設(shè)計一個簡單的基因工程實驗方案，用時5分鐘。

**四、課堂提問與互動（5分鐘**）

1.**提問環(huán)節(jié)**：針對新課內(nèi)容，提出幾個問題，如“基因克隆的關(guān)鍵步驟是什么？”等，讓學(xué)生回答，檢查他們的理解程度。

2.**師生互動**：鼓勵學(xué)生提出疑問，教師針對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答，強化重點知識。

**五、實踐操作（5分鐘**）

1.**實驗演示**：展示基因工程實驗的基本操作，如DNA提取、電泳等，用時3分鐘。

2.**學(xué)生模擬**：讓學(xué)生分組模擬實驗操作，用時2分鐘。

**六、總結(jié)與反思（5分鐘**）

1.**總結(jié)**：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)基因工程的基本操作程序和注意事項。

2.**反思**：引導(dǎo)學(xué)生反思基因工程的應(yīng)用前景和潛在風(fēng)險，思考作為未來科學(xué)家或公民應(yīng)如何對待基因工程。

**七、作業(yè)布置（5分鐘**）

1.**課后閱讀**：推薦閱讀相關(guān)書籍或文章，如《基因工程的未來》等。

2.**思考題**：布置思考題，如“你認(rèn)為基因工程在哪些領(lǐng)域有巨大的潛力？”

3.**實驗報告**：要求學(xué)生撰寫模擬實驗的報告，總結(jié)實驗過程和結(jié)果。

**注意**：以上時間分配僅供參考，教師可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。在教學(xué)過程中，要注重學(xué)生的參與和互動，確保教學(xué)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)效果六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.**知識掌握**：學(xué)生能夠理解和掌握基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表達(dá)和基因修飾等步驟，以及限制酶、DNA連接酶、載體等工具的使用。

2.**技能提升**：學(xué)生在實驗操作環(huán)節(jié)中，通過模擬基因工程實驗，學(xué)會了基本的實驗技能，如DNA提取、電泳等，提高了動手能力和實驗操作技巧。

3.**思維發(fā)展**：通過案例分析和小組討論，學(xué)生的批判性思維和問題解決能力得到了提升。他們能夠分析基因編輯技術(shù)的倫理問題，并從多個角度思考基因工程的應(yīng)用。

4.**合作能力**：在小組討論和項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人合作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會了傾聽、表達(dá)和協(xié)調(diào)，提高了團(tuán)隊合作能力。

5.**科學(xué)素養(yǎng)**：學(xué)生對基因工程在現(xiàn)代生物技術(shù)中的應(yīng)用有了更深入的理解，增強了科學(xué)探究的興趣和熱情，提高了科學(xué)素養(yǎng)。

6.**社會責(zé)任感**：在討論基因編輯技術(shù)的潛在風(fēng)險時，學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)家和公民在應(yīng)用基因工程時應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，增強了社會責(zé)任感。

7.**終身學(xué)習(xí)能力**：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生意識到終身學(xué)習(xí)的重要性。他們學(xué)會了如何自主學(xué)習(xí)，如何利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

8.**情感態(tài)度**：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對科學(xué)有了更深的熱愛，對未來的科學(xué)探索充滿期待，培養(yǎng)了積極向上的情感態(tài)度。板書設(shè)計①基因工程基本操作程序

-基因克隆

-限制酶切割DNA

-連接酶連接DNA片段

-載體選擇和構(gòu)建

-基因表達(dá)

-啟動子、終止子

-轉(zhuǎn)錄和翻譯過程

-基因修飾

-CRISPR-Cas9技術(shù)

-基因編輯原理

②基因工程工具

-限制酶

-切割特定序列

-類型：限制性內(nèi)切酶、修飾性內(nèi)切酶

-DNA連接酶

-連接DNA片段

-類型：T4DNA連接酶

-載體

-真核表達(dá)載體

-原核表達(dá)載體

③基因工程應(yīng)用

-遺傳病治療

-轉(zhuǎn)基因作物

-生物制藥

-生物反應(yīng)器

-人類基因組計劃反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.結(jié)合實際案例：在教學(xué)中，我嘗試將抽象的基因工程理論與學(xué)生熟悉的生活實例相結(jié)合，如轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題，這樣能讓學(xué)生更直觀地理解基因工程的應(yīng)用和影響。

2.實驗?zāi)M教學(xué)：我引入了模擬實驗的教學(xué)方法，讓學(xué)生通過模擬操作來理解基因工程的基本步驟，這種實踐性強的教學(xué)方式能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對于復(fù)雜的基因工程操作步驟理解困難，參與課堂討論的積極性不高。

2.理論與實踐脫節(jié)：雖然實驗?zāi)M有助于理解，但學(xué)生對于實際操作的掌握程度仍有待提高，理論與實踐的結(jié)合需要進(jìn)一步加強。

3.評價方式單一：目前的評價主要依賴于課堂表現(xiàn)和期末考試，缺乏對學(xué)生實際操作能力和創(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：

-在課堂中增加互動環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生提問和表達(dá)自己的觀點。

-設(shè)計小組討論和角色扮演活動，讓學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)，提高他們的溝通和合作能力。

2.加強理論與實踐結(jié)合：

-定期組織學(xué)生參與真實的實驗操作，讓學(xué)生在實驗室環(huán)境中學(xué)習(xí)。

-邀請專業(yè)人士來校講座，讓學(xué)生了解基因工程在實際工作中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。

3.優(yōu)化評價方式：

-建立多元化的評價體系，包括課堂表現(xiàn)、實驗報告、項目成果和個人反思等多個方面。

-引入學(xué)生互評和自評機(jī)制，鼓勵學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.**閱讀作業(yè)**：

-閱讀教材中關(guān)于基因工程基本操作程序的相關(guān)章節(jié)，重點理解基因克隆、基因表達(dá)和基因修飾的基本原理和步驟。

-額外閱讀一篇關(guān)于基因編輯技術(shù)最新進(jìn)展的科普文章，思考基因工程在未來的應(yīng)用前景。

2.**思考題**：

-設(shè)計一個簡單的基因工程實驗方案，包括目的、原理、方法、步驟和預(yù)期結(jié)果。

-思考并討論基因編輯技術(shù)可能帶來的倫理問題，如基因隱私、基因歧視等。

3.**實驗報告**：

-根據(jù)模擬實驗的結(jié)果，撰寫一份實驗報告，包括實驗?zāi)康?、材料、方法、結(jié)果和討論。

作業(yè)反饋：

1.**批改作業(yè)**：

-對學(xué)生的閱讀作業(yè)進(jìn)行批改，檢查他們是否理解了基因工程的基本操作程序。

-評估學(xué)生的思考題回答，關(guān)注他們對基因編輯技術(shù)的理解深度和批判性思維。

2.**反饋與建議**：

-對于實驗報告，重點檢查實驗步驟的準(zhǔn)確性、結(jié)果分析的合理性以及討論的深度。

-對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)的批改，指出他們在實驗設(shè)計、操作步驟、數(shù)據(jù)分析等方面的錯誤或不足。

3.**個別輔導(dǎo)**：

-對于作業(yè)中表現(xiàn)不佳的學(xué)生，提供個別輔導(dǎo)，幫助他們理解和掌握相關(guān)知識。

-針對共性問題，組織課堂講解或小組討論，幫助學(xué)生解決困惑。

4.**評價與鼓勵**：

-在作業(yè)反饋中給予學(xué)生積極的評價，鼓勵他們在學(xué)習(xí)中取得進(jìn)步。

-對于表現(xiàn)出色的學(xué)生，給予表揚和獎勵，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力。

5.**持續(xù)跟蹤**：

-通過定期檢查學(xué)生的作業(yè)，持續(xù)跟蹤他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。

-在下一節(jié)課的開頭，簡要回顧上節(jié)課布置的作業(yè)，檢查學(xué)生的完成情況，確保每個人都跟上教學(xué)進(jìn)度。課后作業(yè)1.**實驗設(shè)計題**：

設(shè)計一個實驗方案，旨在通過基因克隆技術(shù)將特定基因片段插入到載體中，并表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。請詳細(xì)描述實驗?zāi)康?、原理、材料、步驟和預(yù)期結(jié)果。

答案：

-實驗?zāi)康模嚎寺√囟ɑ蚱尾⒈磉_(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。

-原理：利用限制酶切割目的基因和載體，然后用DNA連接酶連接，最終轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中表達(dá)。

-材料：目的基因、載體、限制酶、DNA連接酶、宿主細(xì)胞等。

-步驟：

1.提取目的基因。

2.切割載體和目的基因。

3.連接載體和目的基因。

4.轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞。

5.檢測重組質(zhì)粒。

6.表達(dá)目的蛋白質(zhì)。

-預(yù)期結(jié)果：成功克隆并表達(dá)出目的蛋白質(zhì)。

2.**案例分析題**：

分析以下案例，討論基因編輯技術(shù)在治療遺傳病中的應(yīng)用及其潛在風(fēng)險。

案例背景：某遺傳病患者的基因突變導(dǎo)致其體內(nèi)缺乏某種關(guān)鍵酶，導(dǎo)致疾病發(fā)生。

答案：

-應(yīng)用：通過基因編輯技術(shù)，可以修復(fù)患者的基因突變，使其體內(nèi)能夠正常合成關(guān)鍵酶，從而治療遺傳病。

-潛在風(fēng)險：基因編輯可能引入新的突變，導(dǎo)致不可預(yù)測的副作用；倫理問題，如基因編輯可能導(dǎo)致基因歧視。

3.**計算題**：

假設(shè)一個DNA片段長度為1000堿基對，請計算在基因克隆過程中，使用限制酶切割后可能產(chǎn)生的DNA片段數(shù)量。

答案：

-計算方法：如果限制酶切割位點平均每100堿基對出現(xiàn)一次，則可能產(chǎn)生的DN