专题5 基因工程的操作程序2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）

专题5基因工程的操作程序2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）主备人备课成员设计意图本章节旨在通过深入浅出地解析基因工程的操作程序，帮助学生系统掌握基因工程的基本步骤和关键环节。结合选择性必修第三册高中生物课程内容，注重理论与实践相结合，培养学生的实践操作能力及科学探究精神。针对2023-2024学年新教材特点，本教学设计将引导学生理解基因工程在现实生活和生物技术中的应用，激发学生探索生命科学的兴趣。核心素养目标培养学生科学探究与实践能力，通过基因工程操作程序的学习，使其能够运用生物学原理和方法，设计简单的基因工程实验方案，提高实验操作技能。同时，发展学生的科学思维，培养其分析和解决实际问题的能力，以及科学态度与责任感，为未来从事生物科学领域工作打下坚实基础。重点难点及解决办法重点：基因工程的基本操作步骤，包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞以及目的基因的检测与鉴定。

难点：基因表达载体的构建过程，以及目的基因导入不同受体细胞的方法。

解决办法：通过详细讲解和案例分析，使用多媒体辅助教学，展示基因工程操作的动态过程，帮助学生形象理解。针对基因表达载体的构建，可以设计互动讨论环节，让学生参与构建过程的讨论，加深理解。对于导入受体细胞的方法，可以通过实验演示和模拟实验，让学生亲自操作，突破难点，巩固知识点。同时，布置针对性的练习题，加强巩固和反馈。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：人手一册《高中生物选择性必修第三册》（苏教版2019）。

2.辅助材料：收集基因工程操作相关视频、动画及PPT课件。

3.实验器材：准备DNA提取试剂盒、限制性内切酶、DNA连接酶、受体细胞等实验材料，并检查实验器材的完整性与安全性。

4.教室布置：设置实验操作区、讨论区，确保教学环境整洁有序。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-创设情境：播放一段关于基因编辑技术的新闻视频，让学生了解基因工程在现实生活中的应用。

-提出问题：视频中提到的基因编辑技术是如何操作的？它对我们生活有哪些影响？

-学生思考并回答，教师总结并引出本节课主题。

2.讲授新课（20分钟）

-讲解基因工程操作的基本步骤：

-目的基因的获取（5分钟）：介绍基因克隆、PCR等技术。

-基因表达载体的构建（5分钟）：讲解质粒、噬菌体、病毒等载体的选择和构建过程。

-将目的基因导入受体细胞（5分钟）：介绍转化、感染等导入方法。

-目的基因的检测与鉴定（5分钟）：讲解PCR、酶切、电泳等检测方法。

-结合多媒体资源（PPT、动画等）进行讲解，确保学生理解和掌握新知识。

3.巩固练习（10分钟）

-练习1（5分钟）：给出一个简单的基因工程实验案例，让学生根据所学知识设计实验方案。

-练习2（5分钟）：小组讨论，分析实验中可能遇到的问题及解决策略。

-教师选取部分学生分享答案，并进行点评和总结。

4.师生互动环节（10分钟）

-提问1（3分钟）：请学生复述基因工程操作的基本步骤。

-提问2（3分钟）：针对某个具体步骤，让学生提出疑问，教师解答。

-小组讨论（4分钟）：如何将所学知识应用于解决实际问题（如疾病治疗、农业改良等）？

-各小组代表分享讨论成果，教师点评并总结。

5.课堂小结（5分钟）

-教师总结本节课的主要内容，强调基因工程操作的关键环节。

-强调学生在实际操作中应遵循的科学态度和责任感。

6.作业布置（5分钟）

-布置一道关于基因工程操作的练习题，要求学生独立完成并上交。

-提醒学生预习下一节课的内容，为深入学习基因工程做好铺垫。

总用时：45分钟学生学习效果学生在本节课学习后，取得了以下几方面的效果：

1.知识掌握：学生能够熟练掌握基因工程的操作程序，包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞以及目的基因的检测与鉴定等基本步骤。

2.实践能力：通过本节课的学习，学生能够运用所学知识设计简单的基因工程实验方案，提高实验操作技能。

3.科学思维：学生在学习过程中，逐渐形成了科学思维，能够分析实际问题，提出解决方案，并运用生物学原理进行推理和论证。

4.核心素养：学生在本节课中，培养了以下核心素养：

（1）科学探究与实践：学生能够运用所学知识，设计实验方案，进行实验操作，并从中获取实验结果。

（2）科学态度与责任感：学生在实验过程中，遵循科学态度，严谨对待每一个实验步骤，并对实验结果负责。

（3）信息获取与处理：学生能够从教材、多媒体资源等途径获取基因工程相关资料，并进行有效处理。

（4）团队合作与沟通：学生在小组讨论和分享环节，积极与他人合作，沟通实验方案和成果，提高团队协作能力。

5.创新能力：学生在本节课中，不仅掌握了基因工程的基本操作程序，还能够在实际应用中提出创新性思路，为解决实际问题提供新方法。

6.情感态度：学生对生物学产生浓厚的兴趣，对基因工程在实际生活中的应用充满好奇，激发了探索生命科学的热情。板书设计①基因工程操作基本步骤：

-目的基因的获取

-基因表达载体的构建

-将目的基因导入受体细胞

-目的基因的检测与鉴定

②关键概念：

-基因克隆

-质粒

-噬菌体

-转化

-感染

-PCR

-酶切

-电泳

③核心句子：

-基因工程是利用生物学技术对生物体基因进行操作和改造的过程。

-目的基因的获取是基因工程的第一步，关键在于选择合适的方法。

-基因表达载体的构建是连接目的基因与受体细胞的重要桥梁。

-将目的基因导入受体细胞需要考虑细胞类型及导入方法的适用性。

-目的基因的检测与鉴定是验证基因工程成功与否的关键步骤。教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，对基因工程的操作程序表现出浓厚的兴趣。在讲授新课环节，学生能够跟随教师的讲解思路，理解和掌握关键知识点。

2.小组讨论成果展示：小组讨论环节，学生能够积极交流，共同探讨实验方案设计。各小组代表在分享讨论成果时，展示了对基因工程操作步骤的深入理解和创新性思考。

3.随堂测试：随堂测试结果显示，大部分学生能够准确回答关于基因工程操作程序的问题，表明学生对课堂所学知识有了较好的掌握。但仍有少数学生对某些细节知识点理解不够深入，需要进一步巩固。

4.作业完成情况：学生能够按时完成作业，作业质量较高。通过作业，教师发现学生在基因工程实验方案设计方面有了明显提高，但个别学生在实验操作步骤的描述上还存在一定的模糊性。

5.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、小组讨论成果、随堂测试和作业完成情况，教师给予以下评价与反馈：

（1）对学生在课堂上的积极表现给予肯定，鼓励他们继续参与课堂讨论，提高自己的生物学素养。

（2）对小组讨论成果给予肯定，指出学生在实验方案设计方面的优点，同时提出改进意见，以便学生进一步完善实验方案。

（3）针对随堂测试结果，教师对学生的掌握情况进行分析，对易错知识点进行讲解，帮助学生巩固理解。

（4）在作业批改过程中，教师对学生的进步给予肯定，对存在的问题提出具体的改进建议，帮助学生提高作业质量。

（5）总体来说，学生在本节课中表现良好，对基因工程操作程序有了较好的掌握。但仍有提升空间，教师将针对学生的实际情况，调整教学方法，提高教学质量，帮助学生更好地学习生物学知识。课后作业1.设计一个实验方案，利用基因工程技术将一个抗病基因导入到水稻中，使其具有抗病性。请详细描述实验步骤及所需材料。

答案：实验方案如下：

步骤：

（1）获取目的基因：从已知抗病性植物中提取抗病基因。

（2）构建基因表达载体：将目的基因插入到质粒中，构建基因表达载体。

（3）转化受体细胞：将构建好的基因表达载体通过转化方法导入到水稻细胞中。

（4）筛选转化细胞：利用选择性培养基筛选成功转化的水稻细胞。

（5）转化细胞再生：将筛选出的转化细胞进行组织培养，诱导其再生为完整植株。

所需材料：抗病基因、质粒、转化试剂、选择性培养基、组织培养试剂等。

2.描述基因工程中常用的两种目的基因获取方法，并比较它们的优缺点。

答案：两种常用的目的基因获取方法如下：

（1）基因克隆：通过PCR技术扩增目标基因片段，然后将其插入到载体中。优点是操作简单、快速，缺点是依赖于已知基因序列。

（2）cDNA文库筛选：构建含有目标基因的cDNA文库，然后通过筛选方法获取目的基因。优点是能够获取未知基因，缺点是操作较为复杂，需要大量的起始材料。

3.解释基因表达载体的构建过程，并说明其在基因工程中的作用。

答案：基因表达载体的构建过程是将目的基因插入到载体中，使其能够在受体细胞中自我复制和表达。构建过程一般包括以下步骤：

（1）选择合适的载体：根据实验需求选择适合的质粒、噬菌体或病毒等载体。

（2）目的基因的插入：通过限制酶切割载体和目的基因，将目的基因插入到载体中。

（3）载体的自我复制和表达：将构建好的基因表达载体导入到受体细胞中，使其自我复制并在受体细胞中表达目的基因。

基因表达载体在基因工程中的作用是将目的基因引入受体细胞，并使其在受体细胞中稳定传递和表达。

4.针对将目的基因导入植物细胞的常用方法，进行比较并说明各自的应用场景。

答案：将目的基因导入植物细胞的常用方法如下：

（1）农杆菌转化法：利用农杆菌的自然转化特性，将目的基因导入植物细胞。适用于大多数双子叶植物。

（2）基因枪法：利用高速微粒子将目的基因导入植物细胞。适用于难以转化的植物或植物组织。

（3）电转化法：利用电脉冲瞬间打开细胞膜通道，将目的基因导入植物细胞。适用于植物原生质体或悬浮细胞。

应用场景：

-农杆菌转化法适用于大多数双子叶植物，如拟南芥、番茄等。

-基因枪法适用于难以转化的植物或植物组织，如小麦、水稻等。

-电转化法适用于植物原生质体或悬浮细胞，如烟草、胡萝卜等。

5.解释目的基因检测与鉴定的意义，并列举两种常用的检测方法。

答案：目的基因检测与鉴定是验证基因工程成功与否的重要步骤，其意义在于确认目的基因是否成功导入受体细胞，并表达出预期的性状。两种常用的检测方法如下：

（1）PCR检测：通过PCR技术扩增目的基因片段，然后进行电泳分析，检测目的基因是否存在。

（2）酶切检测：利用限制酶切割目的基因所在的载体，然后进行电泳分析，检测目的基因是否正确插入到载体中。教学反思与改进在完成了关于基因工程操作程序的教学后，我进行了以下反思活动，以评估教学效果并识别需要改进的地方。

首先，我回顾了学生在课堂上的表现。他们积极参与讨论，对基因工程的概念和操作步骤表现出浓厚的兴趣。然而，我也注意到在一些关键知识点上，学生的理解并不深入，比如在基因表达载体的构建过程中，一些学生对于载体的选择和构建方法还存在困惑。

为了更准确地评估学生对知识的掌握程度，我设计了一个简单的课后测试，让学生独立完成。测试结果显示，虽然大部分学生能够回忆起课堂上的内容，但在实际应用方面，比如设计一个具体的基因工程实验方案，一些学生仍然感到困难。

基于这些反思，我制定了以下改进措施，计划在未来的教学中实施：

1.强化关键知识点的讲解：在课堂上，我将更多地使用具体案例和图示来解释基因表达载体的构建过程，确保学生能够清晰地理解每一步的目的和方法。

2.增加互动环节：为了提高学生的参与度，我计划在课堂上增加更多的互动环节，比如小组讨论和角色扮演活动。这样不仅能够让学生更加积极地参与到学习中，还能够