3.2 基因工程的基本操作程序（教学设计）高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

3.2基因工程的基本操作程序（教学设计）高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析本节课的内容来自人教版2019选择性必修3《生物》教材第3章第2节，主要介绍了基因工程的基本操作程序。这部分内容对于高二学生来说，是生物学领域的一个重要知识点，也是高考的必考点。

本节课的主要内容分为五个部分：基因工程的定义、目的和意义；基因工程的基本工具和技术；基因工程的基本操作程序；基因工程的应用和前景；基因工程的安全性和伦理问题。通过本节课的学习，学生可以了解基因工程的基本概念和基本操作程序，掌握基因工程在实际生活中的应用，并能够理解基因工程可能带来的伦理和安全问题。

教学目标：

1.掌握基因工程的定义、目的和意义。

2.掌握基因工程的基本工具和技术。

3.理解基因工程的基本操作程序。

4.了解基因工程的应用和前景。

5.理解基因工程可能带来的伦理和安全问题。

教学方法：

1.采用讲授法，让学生了解基因工程的基本概念和基本操作程序。

2.采用案例教学法，通过具体的案例让学生了解基因工程在实际生活中的应用。

3.采用讨论法，让学生讨论基因工程可能带来的伦理和安全问题。

教学准备：

1.教师需要准备课件，包括基因工程的定义、目的和意义，基因工程的基本工具和技术，基因工程的基本操作程序，基因工程的应用和前景，基因工程可能带来的伦理和安全问题等内容。

2.教师需要准备一些具体的案例，用于案例教学法。

教学过程：

1.导入：通过提问的方式，让学生回顾上一节课的内容，引入本节课的主题。

2.讲授：教师通过课件，向学生介绍基因工程的定义、目的和意义，基因工程的基本工具和技术，基因工程的基本操作程序等内容。

3.案例教学：教师通过具体的案例，向学生介绍基因工程在实际生活中的应用。

4.讨论：教师组织学生讨论基因工程可能带来的伦理和安全问题。

5.小结：教师对本节课的内容进行总结，强调基因工程的重要性和可能带来的问题。

6.作业：教师布置相关的作业，巩固本节课的学习内容。教学目标分析本节课的教学目标主要从核心素养的角度进行设计，符合新教程的要求。具体包括以下几个方面：

1.培养学生的生命观念：通过学习基因工程的基本操作程序，使学生理解生命科学的基本原理，形成正确的生命观念。

2.提高学生的科学思维能力：通过分析基因工程的基本工具和技术，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。

3.培养学生的实践操作能力：通过案例教学，使学生了解基因工程在实际生活中的应用，提高学生的实践操作能力。

4.培养学生的社会责任感：通过讨论基因工程可能带来的伦理和安全问题，使学生认识到科学进步与社会责任之间的关系，培养学生的社会责任感。

5.培养学生的创新意识：通过学习基因工程的前景，激发学生的创新意识，培养学生的创新思维。教学难点与重点1.教学重点

本节课的核心内容是基因工程的基本操作程序，主要包括以下几个方面：

（1）基因工程的定义、目的和意义：通过学习基因工程的定义、目的和意义，使学生理解基因工程的基本概念和其在生物学领域的重要性。

（2）基因工程的基本工具和技术：通过学习基因工程的基本工具和技术，使学生了解基因工程的基本操作方法和技术手段。

（3）基因工程的基本操作程序：通过学习基因工程的基本操作程序，使学生掌握基因工程的基本步骤和操作流程。

（4）基因工程的应用和前景：通过学习基因工程的应用和前景，使学生了解基因工程在实际生活中的应用和未来的发展趋势。

2.教学难点

本节课的难点主要集中在以下几个方面：

（1）基因工程的定义、目的和意义：学生可能对基因工程的定义和目的不清晰，难以理解基因工程的意义。

（2）基因工程的基本工具和技术：学生可能对基因工程的基本工具和技术不熟悉，难以理解其原理和应用。

（3）基因工程的基本操作程序：学生可能对基因工程的基本操作程序不熟悉，难以理解其步骤和操作流程。

（4）基因工程的应用和前景：学生可能对基因工程的应用和前景不熟悉，难以理解其在实际生活中的应用和未来的发展趋势。

针对以上难点，教师可以采取以下教学方法进行突破：

（1）通过生动的案例和实例，帮助学生理解基因工程的定义、目的和意义。

（2）通过多媒体教学和实验演示，帮助学生熟悉基因工程的基本工具和技术。

（3）通过详细的图解和步骤说明，帮助学生掌握基因工程的基本操作程序。

（4）通过讨论和思考题，帮助学生了解基因工程的应用和前景。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括人教版2019选择性必修3《生物》教材第3章第2节“基因工程的基本操作程序”。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以便于学生更好地理解和掌握基因工程的基本概念和操作程序。例如，准备基因工程的原理图、操作流程图、基因工程应用案例等。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。准备必要的实验器材，如显微镜、PCR仪器、DNA提取试剂盒、培养皿等，以便于学生进行实验操作，加深对基因工程的理解。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。将教室划分为多个小组讨论区，方便学生进行小组讨论和交流；同时，设置实验操作台，让学生在课堂上进行实验操作，亲身体验基因工程的基本操作程序。

5.网络资源：利用互联网资源，收集与基因工程相关的最新研究进展、新闻报道、专家访谈等，以便于学生了解基因工程的最新动态和应用。

6.教学软件：准备与基因工程相关的教学软件，如DNA序列分析软件、基因编辑软件等，让学生在课堂上进行实际操作，提高学生的实践能力。

7.教学课件：制作精美的教学课件，包括图文并茂的PPT、动画演示等，以生动形象的方式展示基因工程的基本概念、操作程序和应用案例。

8.教学参考书籍：提供与基因工程相关的参考书籍，如《基因工程原理与应用》、《基因编辑技术》等，供学生课后深入学习。

9.教学互动平台：搭建在线教学互动平台，如微信群、QQ群等，方便学生课后提问、讨论和交流，提高学生的学习兴趣和参与度。

10.教学反馈：准备问卷调查或口头反馈的方式，了解学生对本节课的学习效果和意见，以便于教师及时调整教学方法和策略。教学流程1.导入新课（用时5分钟）

2.新课讲授（用时15分钟）

（1）讲解基因工程的定义、目的和意义（用时5分钟）。通过介绍基因工程的定义、目的和意义，帮助学生理解基因工程的基本概念和其在生物学领域的重要性。例如，通过图解的方式展示基因工程的原理，使学生能够直观地理解基因工程的操作过程。

（2）讲解基因工程的基本工具和技术（用时5分钟）。通过介绍基因工程的基本工具和技术，使学生了解基因工程的基本操作方法和技术手段。例如，通过动画演示的方式展示PCR技术的原理和操作步骤，帮助学生理解PCR技术在基因工程中的作用。

（3）讲解基因工程的基本操作程序（用时5分钟）。通过介绍基因工程的基本操作程序，使学生掌握基因工程的基本步骤和操作流程。例如，通过图解的方式展示基因工程的基本操作步骤，包括目的基因的获取、基因克隆、基因表达等，帮助学生理解基因工程的操作过程。

3.实践活动（用时10分钟）

（1）学生分组讨论基因工程的应用案例（用时5分钟）。将学生分成小组，每组选择一个基因工程的应用案例进行讨论，例如基因治疗、基因编辑等。通过讨论，使学生了解基因工程在实际生活中的应用，提高学生的实践操作能力。

（2）学生进行基因工程的模拟操作（用时5分钟）。学生通过模拟操作，亲身体验基因工程的基本操作程序，加深对基因工程的理解。例如，学生通过模拟PCR技术的操作，了解PCR技术在基因工程中的作用和操作步骤。

（3）学生进行基因序列分析的练习（用时5分钟）。学生通过使用基因序列分析软件，对一些基因序列进行分析，了解基因序列分析在基因工程中的应用。例如，学生通过分析某个基因序列，了解其结构特征和功能。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

（1）讨论基因工程的安全性和伦理问题（用时5分钟）。学生分组讨论基因工程可能带来的伦理和安全问题，例如基因编辑技术可能导致的不确定性、基因治疗可能引发的安全风险等。通过讨论，使学生认识到科学进步与社会责任之间的关系，培养学生的社会责任感。

（2）讨论基因工程的未来发展趋势（用时5分钟）。学生分组讨论基因工程未来的发展趋势，例如基因编辑技术的应用前景、基因治疗的发展方向等。通过讨论，激发学生的创新意识，培养学生的创新思维。

（3）讨论基因工程在实际生活中的应用案例（用时5分钟）。学生分组讨论一些基因工程在实际生活中的应用案例，例如基因编辑技术在农业、医学等领域的应用。通过讨论，使学生了解基因工程在实际生活中的重要作用，提高学生的实践操作能力。

5.总结回顾（用时5分钟）

教师对本节课的内容进行总结，强调基因工程的重要性和可能带来的问题。通过总结，帮助学生巩固本节课的学习内容，加深对基因工程的理解。例如，教师可以总结基因工程的定义、目的和意义，基因工程的基本工具和技术，基因工程的基本操作程序，基因工程的应用和前景，基因工程可能带来的伦理和安全问题等。知识点梳理1.基因工程的定义、目的和意义

-基因工程是通过对基因进行重组、编辑和表达等操作，实现对生物性状的改造和优化。

-基因工程的目的在于利用基因工程技术，解决生物学、医学、农业等领域的问题，提高生物的产量、品质和抗性等。

-基因工程的意义在于推动生物科技的发展，提高人类的生活质量，解决全球性的生物问题，如粮食短缺、疾病流行等。

2.基因工程的基本工具和技术

-基因工程的基本工具包括限制性内切酶、DNA连接酶、载体、DNA聚合酶等。

-基因工程的技术主要包括基因克隆、基因编辑、基因表达、基因转移等。

3.基因工程的基本操作程序

-基因克隆：通过限制性内切酶切割DNA分子，获得目的基因，将其插入载体中，转化到宿主细胞中，实现目的基因的扩增和表达。

-基因编辑：通过基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）对目标基因进行精确的修改，实现对生物性状的改造。

-基因表达：将目的基因插入到表达载体中，通过宿主细胞的表达系统，合成相应的蛋白质。

-基因转移：通过基因转移技术，将目的基因导入到受体细胞中，实现基因的转移和表达。

4.基因工程的应用和前景

-基因工程在农业方面，可以培育高产、优质、抗病虫害的作物品种，提高农业生产效率。

-基因工程在医学方面，可以用于基因治疗、疫苗研发、药物生产等，提高人类健康水平。

-基因工程在生物技术产业方面，可以用于生物制药、生物材料、生物能源等，推动生物产业的发展。

-基因工程在环境保护方面，可以用于生物降解、生物修复等，解决环境污染问题。

5.基因工程的安全性和伦理问题

-基因工程的安全性问题包括基因编辑技术可能导致的不确定性、基因治疗可能引发的安全风险等。

-基因工程的伦理问题包括基因隐私保护、基因歧视、基因编辑技术对人类遗传多样性的影响等。板书设计①基因工程：通过对基因进行重组、编辑和表达等操作，实现对生物性状的改造和优化。

②目的：解决生物学、医学、农业等领域的问题，提高生物的产量、品质和抗性等。

③意义：推动生物科技的发展，提高人类生活质量，解决全球性的生物问题。

2.基因工程的基本工具和技术

①工具：限制性内切酶、DNA连接酶、载体、DNA聚合酶等。

②技术：基因克隆、基因编辑、基因表达、基因转移等。

3.基因工程的基本操作程序

①基因克隆：通过限制性内切酶切割DNA分子，获得目的基因，插入载体中，转化到宿主细胞中，实现目的基因的扩增和表达。

②基因编辑：通过基因编辑技术对目标基因进行精确的修改，实现对生物性状的改造。

③基因表达：将目的基因插入到表达载体中，通过宿主细胞的表达系统，合成相应的蛋白质。

④基因转移：通过基因转移技术，将目的基因导入到受体细胞中，实现基因的转移和表达。

4.基因工程的应用和前景

①农业：培育高产、优质、抗病虫害的作物品种，提高农业生产效率。

②医学：基因治疗、疫苗研发、药物生产等，提高人类健康水平。

③生物技术产业：生物制药、生物材料、生物能源等，推动生物产业的发展。

④环境保护：生物降解、生物修复等，解决环境污染问题。

5.基因工程的安全性和伦理问题

①安全性：基因编辑技术可能导致的不确定性、基因治疗可能引发的安全风险等。

②伦理问题：基因隐私保护、基因歧视、基因编辑技术对人类遗传多样性的影响等。作业布置与反馈1.作业布置

根据本节课的教学内容和目标，布置适量的作业，以便于学生巩固所学知识并提高能力。作业包括以下几个方面：

（1）概念理解：要求学生写出基因工程的定义、目的和意义，以及基因工程的基本工具和技术。

（2）操作程序：要求学生描述基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因编辑、基因表达和基因转移。

（3）应用案例：要求学生选择一个基因工程的应用案例，描述其在农业、医学、生物技术产业或环境保护方面的应用。

（4）安全性与伦理问题：要求学生讨论基因工程的安全性和伦理问题，包括基因编辑技术可能导致的不确定性、基因治疗可能引发的安全风险等。

2.作业反馈

及时对学生的作业进行批改和反馈，指出存在的问题并给出改进建议，以促进学生的学习进步。具体包括以下几个方面：

（1）概念理解：检查学生对基因工程的基本概念的理解是否准确，是否存在误解或遗漏。如有问题，给出具体的改进建议。

（2）操作程序：检查学生对基因工程的基本操作程序的描述是否准确，是否存在错误或遗漏。如有问题，给出具体的改进建议。

（3）应用案例：检查学生对基因工程应用案例的描述是否准确，是否存在错误或遗漏。如有问题，给出具体的改进建议。

（4）安全性与伦理问题：检查学生对基因工程安全性与伦理问题的讨论是否全面，是否存在错误或遗漏。如有问题，给出具体的改进建议。典型例题讲解1.例题一：基因工程的定义和目的

题目：请简要阐述基因工程的定义和目的。

答案：基因工程是通过对基因进行重组、编辑和表达等操作，实现对生物性状的改造和优化。基因工程的目的是解决生物学、医学、农业等领域的问题，提高生物的产量、品质和抗性等。

2.例题二：基因工程的基本工具和技术

题目：请列举出基因工程的基本工具和技术。

答案：基因工程的基本工具包括限制性内切酶、DNA连接酶、载体、DNA聚合酶等。基因工程的技术主要包括基因克隆、基因编辑、基因表达、基因转移等。

3.例题三：基因工程的基本操作程序

题目：请描述基因工程的基本操作程序。

答案：基因工程的基本操作程序包括基因克隆、基因编辑、基因表达和基因转移。具体操作步骤如下：

（1）基因克隆：通过限制性内切酶切割DNA分子，获得目的基因，插入载体中，转化到宿主细胞中，实现目的基因的扩增和表达。

（2）基因编辑：通过基因编辑技术对目标基因进行精确的修改，实现对生物性状的改造。

（3）基因表达：将目的基因插入到表达载体中，通过宿主细胞的表达系统，合成相应的蛋白质。

（4）基因转移：通过基因转移技术，将目的基因导入到受体细胞中，实现基因的转移和表达。

4.例题四：基因工程