3.2.3 基因工程的基本操作程序教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

3.2.3基因工程的基本操作程序教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）3.2.3基因工程的基本操作程序教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3课程基本信息1.课程名称：基因工程的基本操作程序教学设计

2.教学年级和班级：高二（1）班

3.授课时间：2024年9月20日星期五第2节课

4.教学时数：1课时核心素养目标分析本节课旨在培养学生的生命观念、科学思维和实践创新能力。通过学习基因工程的基本操作程序，学生能够理解基因编辑技术在现代生物技术中的应用，培养对科学研究的兴趣和探究精神，同时提升运用科学方法分析和解决问题的能力。此外，通过实践操作，学生将学会合作交流，提高实验技能，增强社会责任感。重点难点及解决办法重点：

1.基因工程的基本操作程序：包括基因克隆、基因表达和基因修饰等基本步骤。

2.基因工程工具的使用：限制酶、DNA连接酶、载体等工具的作用和操作方法。

难点：

1.基因编辑技术的原理和操作步骤的复杂性。

2.实验操作的精确性和安全性。

解决办法：

1.通过案例分析，引导学生理解基因工程操作程序的逻辑性和必要性。

2.逐步讲解实验工具的使用方法，并辅以视频演示，确保学生掌握操作技巧。

3.安排实验操作练习，让学生在教师指导下亲自操作，巩固理论知识。

4.强调实验操作的规范性和安全性，通过实验前的安全教育，降低实验风险。教学方法与策略1.采用讲授法结合案例研究，通过实际案例分析基因工程操作程序的步骤和注意事项，帮助学生理解抽象概念。

2.组织小组讨论，让学生针对基因编辑技术的伦理问题进行辩论，培养批判性思维和沟通能力。

3.实施实验操作环节，通过模拟基因工程实验，让学生亲自动手，加深对操作流程的理解和记忆。

4.利用多媒体教学，如动画演示基因编辑的过程，帮助学生直观理解复杂步骤。

5.设计项目导向学习，让学生分组完成一个小型基因工程项目，提升学生的综合运用能力和团队合作精神。教学过程设计**用时：45分钟**

**一、导入环节（5分钟**）

1.**情境创设**：展示一系列基因工程在实际应用中的图片或视频，如基因编辑治疗遗传病、转基因作物等，引发学生对基因工程的兴趣。

2.**提出问题**：引导学生思考基因工程的意义和潜在风险，例如，“基因工程有哪些应用？它可能会带来哪些好处和挑战？”

3.**学生讨论**：分组讨论，让学生分享他们对基因工程的理解，并鼓励他们提出问题。

**二、讲授新课（20分钟**）

1.**基因工程概述**：介绍基因工程的定义、发展历程和基本概念，用时5分钟。

2.**基因克隆**：讲解基因克隆的原理和步骤，包括选择合适的载体、使用限制酶切割DNA等，用时7分钟。

3.**基因表达**：介绍基因表达调控的相关知识，如启动子、终止子等，用时5分钟。

4.**基因修饰**：讲解基因修饰的方法，如CRISPR-Cas9技术，并分析其优缺点，用时3分钟。

**三、巩固练习（10分钟**）

1.**案例分析**：提供一份基因工程相关的案例，让学生分析案例中的技术细节和伦理问题，用时5分钟。

2.**小组讨论**：分组讨论如何将所学知识应用于实际问题的解决，如设计一个简单的基因工程实验方案，用时5分钟。

**四、课堂提问与互动（5分钟**）

1.**提问环节**：针对新课内容，提出几个问题，如“基因克隆的关键步骤是什么？”等，让学生回答，检查他们的理解程度。

2.**师生互动**：鼓励学生提出疑问，教师针对学生的疑问进行解答，强化重点知识。

**五、实践操作（5分钟**）

1.**实验演示**：展示基因工程实验的基本操作，如DNA提取、电泳等，用时3分钟。

2.**学生模拟**：让学生分组模拟实验操作，用时2分钟。

**六、总结与反思（5分钟**）

1.**总结**：回顾本节课的主要内容，强调基因工程的基本操作程序和注意事项。

2.**反思**：引导学生反思基因工程的应用前景和潜在风险，思考作为未来科学家或公民应如何对待基因工程。

**七、作业布置（5分钟**）

1.**课后阅读**：推荐阅读相关书籍或文章，如《基因工程的未来》等。

2.**思考题**：布置思考题，如“你认为基因工程在哪些领域有巨大的潜力？”

3.**实验报告**：要求学生撰写模拟实验的报告，总结实验过程和结果。

**注意**：以上时间分配仅供参考，教师可根据实际情况进行调整。在教学过程中，要注重学生的参与和互动，确保教学效果。学生学习效果六、学生学习效果

1.**知识掌握**：学生能够理解和掌握基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表达和基因修饰等步骤，以及限制酶、DNA连接酶、载体等工具的使用。

2.**技能提升**：学生在实验操作环节中，通过模拟基因工程实验，学会了基本的实验技能，如DNA提取、电泳等，提高了动手能力和实验操作技巧。

3.**思维发展**：通过案例分析和小组讨论，学生的批判性思维和问题解决能力得到了提升。他们能够分析基因编辑技术的伦理问题，并从多个角度思考基因工程的应用。

4.**合作能力**：在小组讨论和项目导向学习中，学生学会了如何与他人合作，共同完成任务。他们学会了倾听、表达和协调，提高了团队合作能力。

5.**科学素养**：学生对基因工程在现代生物技术中的应用有了更深入的理解，增强了科学探究的兴趣和热情，提高了科学素养。

6.**社会责任感**：在讨论基因编辑技术的潜在风险时，学生认识到科学家和公民在应用基因工程时应当承担的社会责任，增强了社会责任感。

7.**终身学习能力**：通过本节课的学习，学生意识到终身学习的重要性。他们学会了如何自主学习，如何利用网络资源进行学习，为未来的学习和工作打下了坚实的基础。

8.**情感态度**：学生在学习过程中，对科学有了更深的热爱，对未来的科学探索充满期待，培养了积极向上的情感态度。板书设计①基因工程基本操作程序

-基因克隆

-限制酶切割DNA

-连接酶连接DNA片段

-载体选择和构建

-基因表达

-启动子、终止子

-转录和翻译过程

-基因修饰

-CRISPR-Cas9技术

-基因编辑原理

②基因工程工具

-限制酶

-切割特定序列

-类型：限制性内切酶、修饰性内切酶

-DNA连接酶

-连接DNA片段

-类型：T4DNA连接酶

-载体

-真核表达载体

-原核表达载体

③基因工程应用

-遗传病治疗

-转基因作物

-生物制药

-生物反应器

-人类基因组计划反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.结合实际案例：在教学中，我尝试将抽象的基因工程理论与学生熟悉的生活实例相结合，如转基因食品的安全性问题，这样能让学生更直观地理解基因工程的应用和影响。

2.实验模拟教学：我引入了模拟实验的教学方法，让学生通过模拟操作来理解基因工程的基本步骤，这种实践性强的教学方式能够提高学生的学习兴趣和参与度。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：在教学过程中，我发现部分学生对于复杂的基因工程操作步骤理解困难，参与课堂讨论的积极性不高。

2.理论与实践脱节：虽然实验模拟有助于理解，但学生对于实际操作的掌握程度仍有待提高，理论与实践的结合需要进一步加强。

3.评价方式单一：目前的评价主要依赖于课堂表现和期末考试，缺乏对学生实际操作能力和创新思维的评估。

反思改进措施（三）改进措施

1.提高学生参与度：

-在课堂中增加互动环节，鼓励学生提问和表达自己的观点。

-设计小组讨论和角色扮演活动，让学生在合作中学习，提高他们的沟通和合作能力。

2.加强理论与实践结合：

-定期组织学生参与真实的实验操作，让学生在实验室环境中学习。

-邀请专业人士来校讲座，让学生了解基因工程在实际工作中的应用和挑战。

3.优化评价方式：

-建立多元化的评价体系，包括课堂表现、实验报告、项目成果和个人反思等多个方面。

-引入学生互评和自评机制，鼓励学生反思自己的学习过程和学习成果。作业布置与反馈作业布置：

1.**阅读作业**：

-阅读教材中关于基因工程基本操作程序的相关章节，重点理解基因克隆、基因表达和基因修饰的基本原理和步骤。

-额外阅读一篇关于基因编辑技术最新进展的科普文章，思考基因工程在未来的应用前景。

2.**思考题**：

-设计一个简单的基因工程实验方案，包括目的、原理、方法、步骤和预期结果。

-思考并讨论基因编辑技术可能带来的伦理问题，如基因隐私、基因歧视等。

3.**实验报告**：

-根据模拟实验的结果，撰写一份实验报告，包括实验目的、材料、方法、结果和讨论。

作业反馈：

1.**批改作业**：

-对学生的阅读作业进行批改，检查他们是否理解了基因工程的基本操作程序。

-评估学生的思考题回答，关注他们对基因编辑技术的理解深度和批判性思维。

2.**反馈与建议**：

-对于实验报告，重点检查实验步骤的准确性、结果分析的合理性以及讨论的深度。

-对学生的作业进行详细的批改，指出他们在实验设计、操作步骤、数据分析等方面的错误或不足。

3.**个别辅导**：

-对于作业中表现不佳的学生，提供个别辅导，帮助他们理解和掌握相关知识。

-针对共性问题，组织课堂讲解或小组讨论，帮助学生解决困惑。

4.**评价与鼓励**：

-在作业反馈中给予学生积极的评价，鼓励他们在学习中取得进步。

-对于表现出色的学生，给予表扬和奖励，激发他们的学习动力。

5.**持续跟踪**：

-通过定期检查学生的作业，持续跟踪他们的学习进度，及时发现并解决学习中遇到的问题。

-在下一节课的开头，简要回顾上节课布置的作业，检查学生的完成情况，确保每个人都跟上教学进度。课后作业1.**实验设计题**：

设计一个实验方案，旨在通过基因克隆技术将特定基因片段插入到载体中，并表达出相应的蛋白质。请详细描述实验目的、原理、材料、步骤和预期结果。

答案：

-实验目的：克隆特定基因片段并表达出相应的蛋白质。

-原理：利用限制酶切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶连接，最终转化到宿主细胞中表达。

-材料：目的基因、载体、限制酶、DNA连接酶、宿主细胞等。

-步骤：

1.提取目的基因。

2.切割载体和目的基因。

3.连接载体和目的基因。

4.转化宿主细胞。

5.检测重组质粒。

6.表达目的蛋白质。

-预期结果：成功克隆并表达出目的蛋白质。

2.**案例分析题**：

分析以下案例，讨论基因编辑技术在治疗遗传病中的应用及其潜在风险。

案例背景：某遗传病患者的基因突变导致其体内缺乏某种关键酶，导致疾病发生。

答案：

-应用：通过基因编辑技术，可以修复患者的基因突变，使其体内能够正常合成关键酶，从而治疗遗传病。

-潜在风险：基因编辑可能引入新的突变，导致不可预测的副作用；伦理问题，如基因编辑可能导致基因歧视。

3.**计算题**：

假设一个DNA片段长度为1000碱基对，请计算在基因克隆过程中，使用限制酶切割后可能产生的DNA片段数量。

答案：

-计算方法：如果限制酶切割位点平均每100碱基对出现一次，则可能产生的DN