基因工程教案 人教版

基因工程教案人教版授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课选自人教版生物必修二第五章《基因工程》的内容。本节课主要介绍基因工程的概念、原理、操作步骤以及应用。基因工程是现代生物技术的核心内容，对于学生来说，理解基因工程的基本原理和应用对于他们以后的学习和研究具有重要意义。

本节课的内容与学生的实际生活紧密相连，通过讲解基因工程的基本概念和应用，使学生能够了解基因工程在生物科技领域的地位和作用。同时，本节课的内容也为学生提供了丰富的探究活动，如通过实验了解基因工程的操作步骤，使学生在实践中掌握知识，提高学生的实践能力。

在教学过程中，我会结合学生的实际情况，调整教学内容和教学方法，以保证教学的实用性和针对性。核心素养目标本节课旨在培养学生的生物科学素养，主要包括以下几个方面：

1.理解能力：通过本节课的学习，学生能够理解基因工程的基本概念、原理和操作步骤，以及基因工程在生物科技领域的应用。

2.实践能力：学生能够通过实验操作，掌握基因工程的实验方法和技巧，提高学生的实践能力。

3.创新能力：学生能够运用所学的基因工程知识，结合实际情况，提出创新的思考和解决方案。

4.思维能力：学生能够运用批判性思维，对基因工程的知识进行深入思考，理解基因工程的技术原理和应用价值。

5.科学态度：学生能够树立正确的科学态度，对基因工程的研究和应用持开放和谨慎的态度，能够正确看待基因工程的利与弊。重点难点及解决办法重点：

1.基因工程的基本概念和原理

2.基因工程的操作步骤和方法

3.基因工程的应用和意义

难点：

1.基因工程的操作步骤和方法的理解和运用

2.基因工程的应用和意义的深入理解

解决办法：

1.通过生动的案例和图片，帮助学生理解和记忆基因工程的基本概念和原理。

2.通过实验操作和实践，让学生亲身体验和掌握基因工程的操作步骤和方法。

3.通过实际案例和讨论，让学生深入了解基因工程的应用和意义，培养学生的创新思维和批判性思维。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法

针对本节课的内容，我将采用以下教学方法：

-讲授法：在课堂上，我将通过清晰、简洁的语言，系统地传授基因工程的基本概念、原理和操作步骤。

-案例研究法：我将提供一些生动的案例，让学生通过分析案例，深入理解基因工程的应用和意义。

-项目导向学习法：我将组织学生进行小组讨论和实验操作，让学生在实践中掌握基因工程的操作方法和技巧。

-讨论法：我将组织学生进行小组讨论，让学生分享彼此的学习心得和观点，激发学生的创新思维和批判性思维。

2.设计具体的教学活动

-角色扮演：学生可以扮演基因工程师、生物学家等角色，通过模拟实际工作场景，深入理解基因工程的操作步骤和应用。

-实验操作：学生可以亲手进行基因工程的实验操作，如DNA提取、PCR扩增等，提高学生的实践能力和操作技巧。

-游戏设计：学生可以设计一些与基因工程相关的游戏，如基因拼接游戏、基因序列匹配游戏等，以提高学生的学习兴趣和参与度。

-小组讨论：学生可以进行小组讨论，分享彼此对基因工程的理解和观点，激发学生的创新思维和批判性思维。

3.确定教学媒体和资源的使用

-PPT：我将使用PPT作为主要的教学媒体，通过清晰的图表和动画，生动地展示基因工程的基本概念、原理和操作步骤。

-视频：我将播放一些与基因工程相关的视频，如基因工程的实验操作视频、基因工程在实际应用中的案例视频等，以帮助学生更好地理解知识。

-在线工具：我可以引导学生使用在线工具，如基因序列分析工具、基因表达分析工具等，让学生亲自进行数据分析，提高学生的实践能力。

-实验室资源：我将利用实验室的资源，如DNA提取试剂盒、PCR仪器等，让学生进行实验操作，提高学生的实践能力和操作技巧。教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解基因工程的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习基因工程内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确基因工程教学目标和基因工程重难点。

准备教学用具和多媒体资源，确保基因工程教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习基因工程的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入基因工程学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的基因工程内容，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为基因工程新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解基因工程知识点，结合实例帮助学生理解。

突出基因工程重点，强调基因工程难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕基因工程问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验基因工程知识的应用，提高实践能力。

在基因工程新课呈现结束后，对基因工程知识点进行梳理和总结。

强调基因工程的重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对基因工程知识的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决基因工程问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的基因工程错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与基因工程内容相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合基因工程内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习基因工程的心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的基因工程内容，强调基因工程重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的基因工程内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-推荐阅读《基因工程原理与应用》一书，深入了解基因工程的基本原理、操作步骤和应用领域。

-推荐阅读关于基因工程技术在农业、医学、环保等领域的应用案例，了解基因工程在实际生活中的重要作用。

-推荐阅读关于基因编辑技术如CRISPR-Cas9的原理和应用的文章，了解基因工程领域的最新进展。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以在家中进行基因工程实验的模拟，如模拟PCR扩增过程，加深对基因工程操作步骤的理解。

-学生可以搜索相关的科学新闻和学术文章，了解基因工程在当前社会的争议和伦理问题，培养批判性思维和科学态度。

-学生可以尝试设计一个简单的基因工程实验方案，如通过基因工程技术改变细菌的特性，培养创新思维和解决问题的能力。

-学生可以参与线上基因工程相关的论坛和讨论组，与其他学生和专家交流心得和疑问，拓宽视野，提高交流能力。

-学生可以关注基因工程领域的研究动态，了解最新的科研成果和技术进展，培养学生的科研兴趣和跟踪能力。典型例题讲解1.例题一：基因表达载体的构建

题目：已知目的基因编码一种蛋白质，其启动子为TATAAT，终止子为ATTAA。若要构建一个基因表达载体，将目的基因插入到载体中，使得目的基因在受体细胞中能正常表达，请设计载体构建方案。

解答：

步骤一：获取目的基因：通过PCR扩增或人工合成方法获得目的基因。

步骤二：克隆载体：选择一个合适的克隆载体，如pET-28a，将其线性化。

步骤三：连接目的基因：将目的基因与线性化的克隆载体连接，形成重组载体。

步骤四：转化受体细胞：将重组载体转化到适当的受体细胞中，如大肠杆菌。

步骤五：筛选和鉴定转化细胞：通过筛选方法，如抗生素抗性筛选，筛选出含有目的基因的转化细胞。

2.例题二：基因敲除

题目：某实验室想要研究一个基因在细胞中的功能，他们计划通过基因敲除技术来沉默该基因。请描述他们应该采取的步骤。

解答：

步骤一：设计sgRNA：根据目标基因的序列设计sgRNA（单链引导RNA），sgRNA的设计要确保能够特异性地识别并切割目标基因。

步骤二：合成sgRNA：通过化学合成方法合成sgRNA。

步骤三：将sgRNA引入细胞：利用病毒载体、质粒载体等将sgRNA引入目标细胞。

步骤四：筛选和鉴定敲除细胞：通过筛选方法，如细胞生长速度、细胞形态等，筛选出基因敲除成功的细胞。

步骤五：功能研究：对敲除细胞进行功能研究，如细胞增殖、细胞凋亡等实验，以了解目标基因的功能。

3.例题三：基因编辑

题目：利用CRISPR-Cas9技术，设计实验方案实现对某个基因的编辑。

解答：

步骤一：设计指导RNA（gRNA）：根据目标基因的序列设计gRNA，确保gRNA与目标基因有较高的亲和力。

步骤二：合成gRNA：通过化学合成方法合成gRNA。

步骤三：准备CRISPR-Cas9系统：将gRNA和Cas9蛋白复合体引入细胞。

步骤四：筛选和鉴定编辑细胞：通过PCR、测序等方法，筛选出成功编辑的目标细胞。

步骤五：功能研究：对编辑细胞进行功能研究，如基因表达分析、细胞功能实验等，以验证编辑效果。

4.例题四：基因工程在农业中的应用

题目：某研究小组想要利用基因工程技术培育抗虫害的转基因作物。请描述他们的实验设计和步骤。

解答：

步骤一：选择目标基因：选取一种具有抗虫害能力的基因，如Bt基因。

步骤二：构建基因表达载体：将Bt基因插入到植物表达载体中，如pCAMBIA1300。

步骤三：转化植物细胞：利用农杆菌转化法将重组载体转化到植物细胞中。

步骤四：再生植株：将转化成功的植物细胞通过植物组织培养技术再生为完整的植株。

步骤五：鉴定转基因植株：通过PCR、Southernblot等方法鉴定转基因植株是否成功表达Bt基因。

步骤六：抗虫害实验：对转基因植株进行抗虫害实验，评估其抗虫能力。

5.例题五：基因工程在医学中的应用

题目：某医学研究小组想要利用基因工程技术治疗遗传性疾病。请描述他们的实验设计和步骤。

解答：

步骤一：确定目标基因：根据患者的遗传缺陷，确定需要修复的基因。

步骤二：设计基因修复载体：设计一个能够携带正常基因的载体，如腺病毒载体或慢病毒载体。

步骤三：将正常基因引入患者细胞：通过注射或其他方法将载体引入患者细胞。

步骤四：筛选和鉴定修复细胞：通过分子生物学方法筛选出成功修复的目标细胞。

步骤五：功能恢复实验：对修复细胞进行功能恢复实验，如细胞增殖、功能测定等。

步骤六：临床试验：在确保安全性和有效性的前提下，进行临床试验，评估基因治疗的效果。板书设计①基因工程的基本概念：基因工程是一种通过人工方法对基因进行操作和改造的技术，包括基因克隆、基因编辑和基因表达等。

②基因工程的操作步骤：从目标基因的提取到基因载体