第3章 动物细胞工程 素养检测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（浙科版2019）

第3章动物细胞工程素养检测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（浙科版2019）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容为“动物细胞工程”，主要包括动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体等章节内容，重点介绍动物细胞培养的原理、技术和应用，以及单克隆抗体的制备和应用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与高中生物选择性必修第三册第3章动物细胞工程相关，学生在之前的学习中已掌握了细胞的结构和功能、细胞的生长和分裂等基础知识。本节课将帮助学生了解动物细胞工程在实际应用中的重要性，进一步拓展学生对生物科学领域的认识。二、核心素养目标分析本节课核心素养目标旨在培养学生的科学思维与实践创新能力。通过学习动物细胞工程，学生将能够理解并运用科学原理解决实际问题，提高实验操作能力和数据分析能力。学生将学会设计实验方案，进行动物细胞培养和单克隆抗体制备，培养科学探究和问题解决能力。同时，通过讨论动物细胞工程在医学、农业等领域的应用，学生将增强社会责任感和伦理意识，形成对生物科学技术的正确认识和价值判断。三、教学难点与重点1.教学重点

-动物细胞培养技术：掌握细胞培养的基本原理、操作步骤及其在生物科学研究中的应用。例如，详细讲解细胞培养液的配置、细胞的接种和传代等关键环节。

-单克隆抗体的制备：理解单克隆抗体的制备过程，包括杂交瘤细胞的制备、筛选和抗体纯化等步骤。例如，重点介绍如何通过细胞融合技术制备杂交瘤细胞，以及如何进行有效的抗体筛选。

2.教学难点

-细胞培养中的无菌操作：学生在实际操作中容易忽视无菌操作的重要性，导致细胞污染。例如，讲解如何正确使用酒精灯、无菌手套和培养箱，以及如何避免交叉污染。

-单克隆抗体的筛选与鉴定：单克隆抗体的筛选和鉴定是技术难点，需要学生掌握特定的实验技能。例如，详细解释如何利用ELISA方法进行抗体筛选，以及如何通过Westernblot确认抗体特异性。

-动物细胞融合技术：理解细胞融合的原理和实际操作步骤是本节课的难点之一。例如，介绍如何使用聚乙二醇（PEG）或电融合技术进行细胞融合，以及如何判断融合是否成功。四、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》（浙科版2019）。

2.辅助材料：准备动物细胞培养、细胞融合和单克隆抗体相关的教学视频、动画和PPT。

3.实验器材：超净工作台、培养皿、移液器、细胞培养液、融合剂、ELISA试剂盒等。

4.教室布置：设置实验操作区，配备实验桌椅和实验器材，同时划分讨论区域以便学生分组讨论。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料，包括《高中生物选择性必修第三册》第3章的相关内容摘要、动物细胞培养和单克隆抗体制备的基础知识PPT。

-设计预习问题：围绕“动物细胞培养技术”和“单克隆抗体制备过程”，设计问题如“描述动物细胞培养的基本步骤”和“解释单克隆抗体的制备原理”。

-监控预习进度：通过在线平台的预习任务提交功能和学生的预习反馈，监控学生的预习进度。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生根据预习要求，阅读相关资料，理解动物细胞培养的基本技术和单克隆抗体制备的基本过程。

-思考预习问题：学生针对预习问题进行独立思考，记录下自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将预习笔记或思维导图等成果提交至在线平台。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主探索，培养独立思考能力。

-信息技术手段：利用在线平台和微信群，实现资源的共享和预习进度监控。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示动物细胞培养在医学研究中的应用案例，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解动物细胞培养的步骤和单克隆抗体制备的关键环节，结合实际操作视频帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论，让学生探讨如何优化细胞培养条件；进行角色扮演，模拟单克隆抗体制备过程。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，如细胞污染的预防和抗体筛选的技巧，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：学生认真听讲，对老师提出的问题积极思考并回答。

-参与课堂活动：学生积极参与小组讨论，通过角色扮演等活动，实践动物细胞培养和单克隆抗体制备的技能。

-提问与讨论：学生在讨论中提出问题，与同学和老师进行交流和探讨。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解动物细胞培养和单克隆抗体制备的理论知识。

-实践活动法：通过小组讨论和角色扮演，让学生在实践中掌握相关技能。

-合作学习法：通过小组合作，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据课堂学习内容，布置作业，如设计一个简单的动物细胞培养实验方案。

-提供拓展资源：提供相关领域的学术论文、视频讲座等资源，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，针对学生的完成情况给予反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：学生根据所学知识，完成作业任务，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的资源，进行更深入的学习和研究。

-反思总结：学生对自己的学习过程进行反思，总结学习中的收获和不足。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思，促进自我提升。六、知识点梳理1.动物细胞培养的基本原理

-细胞培养的定义：在体外模拟体内环境，提供适宜的营养和条件，使细胞生长、繁殖的技术。

-细胞培养的必要性：用于研究细胞生物学、遗传学、药物筛选等领域。

-细胞培养的基本条件：无菌环境、适宜的温度和湿度、营养供应、气体供应等。

2.动物细胞培养的步骤

-细胞来源的选择：通常选择胚胎细胞或分化程度较低的细胞。

-细胞的接种：将细胞悬液接种到培养容器中。

-细胞的培养：定期更换培养液，提供营养和清除代谢废物。

-细胞的传代：将细胞转移到新的培养容器中继续培养。

3.动物细胞培养的注意事项

-无菌操作：防止细胞污染。

-营养供应：提供充足的氨基酸、维生素、无机盐等。

-气体供应：维持适宜的氧气和二氧化碳浓度。

-观察记录：定期观察细胞形态和生长状态，记录数据。

4.动物细胞融合的原理

-细胞融合的定义：两个或多个细胞合并形成一个细胞的过程。

-细胞融合的方法：物理法（如电融合）、化学法（如聚乙二醇PEG）。

-细胞融合的应用：制备单克隆抗体、基因工程等。

5.单克隆抗体的制备

-单克隆抗体的定义：由单个B细胞克隆产生的抗体，具有高度的特异性和均一性。

-制备过程：

-诱导B细胞杂交瘤：将B细胞与肿瘤细胞融合，形成具有无限繁殖能力的杂交瘤细胞。

-筛选单克隆杂交瘤细胞：通过ELISA等方法筛选出分泌特定抗体的杂交瘤细胞。

-扩大培养和纯化抗体：将筛选出的单克隆杂交瘤细胞扩大培养，纯化其分泌的抗体。

6.单克隆抗体的应用

-医学领域：用于疾病诊断、治疗和疫苗研究。

-农业领域：用于植物病毒检测、抗病育种等。

-生物科学研究：作为研究工具，用于分析蛋白质结构和功能等。

7.动物细胞工程的应用

-药物开发：利用动物细胞生产重组蛋白和疫苗。

-基因治疗：将正常基因导入病人体内，修复或替换异常基因。

-组织工程：利用细胞培养技术制备人工组织或器官。

8.动物细胞工程的伦理问题

-生物安全：防止实验室生物安全事件，保护环境和人类健康。

-基因隐私：保护个人基因信息，防止滥用。

-动物权利：在实验中合理使用动物，尊重动物权利。

9.实验操作技能

-细胞培养操作：掌握细胞接种、换液、传代等基本操作。

-ELISA实验：学会ELISA实验的基本步骤，用于抗体筛选。

-电融合实验：掌握电融合仪器的使用方法，进行细胞融合实验。

10.数据分析与处理

-统计分析：运用统计学方法分析实验数据，得出结论。

-图形表达：利用图表、曲线等图形表达实验结果，便于理解和分析。

本节课的知识点梳理旨在帮助学生全面掌握动物细胞培养、细胞融合和单克隆抗体制备的基本原理、步骤和应用，培养学生在生物科学研究中的实践能力和创新思维。通过学习，学生应能够理解并运用所学知识解决实际问题，提高实验操作能力和数据分析能力。同时，学生还应关注动物细胞工程领域的伦理问题，形成正确的科学态度和价值观。七、课后作业1.请简述动物细胞培养的基本步骤及其在生物科学中的应用。

作业答案：

动物细胞培养的基本步骤包括：细胞来源的选择、细胞的接种、细胞的培养和细胞的传代。细胞培养在生物科学中的应用广泛，如用于研究细胞生长和分化、病毒复制、药物筛选等。

2.描述单克隆抗体制备的过程，并解释其重要性。

作业答案：

单克隆抗体制备的过程包括：诱导B细胞杂交瘤、筛选单克隆杂交瘤细胞、扩大培养和纯化抗体。单克隆抗体具有高度的特异性和均一性，对于疾病诊断、治疗和疫苗研究具有重要意义。

3.请设计一个简单的动物细胞培养实验方案，包括实验目的、材料、步骤和预期结果。

作业答案：

实验目的：观察不同营养条件下动物细胞的生长情况。

材料：细胞悬液、培养皿、培养液、移液器等。

步骤：

-接种细胞：将细胞悬液接种到培养皿中。

-换液：每隔一天更换一次培养液。

-观察记录：每天观察细胞的生长情况，记录细胞形态和数量。

-实验结束：在一定时间后结束实验，分析结果。

预期结果：在不同营养条件下，细胞的生长速度和形态可能有所不同。

4.分析动物细胞工程在医学、农业和生物科学研究领域的具体应用实例。

作业答案：

医学领域：利用动物细胞生产重组蛋白和疫苗，如利用CHO细胞生产乙型肝炎疫苗。

农业领域：利用单克隆抗体检测植物病毒，进行抗病育种。

生物科学研究：利用细胞培养技术研究细胞信号传导、基因表达调控等生物学问题。

5.讨论在动物细胞工程领域可能出现的伦理问题，并提出相应的解决措施。

作业答案：

伦理问题可能包括：生物安全风险、基因隐私泄露、动物权利侵犯等。解决措施：加强实验室安全管理，保护个人基因信息，合理使用动物，遵循伦理原则等。八、反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.互动式教学：在课堂上，我尝试通过小组讨论、角色扮演等方式，让学生在互动中学习，这样可以提高学生的参与度和学习兴趣。

2.实践教学结合：在讲解动物细胞培养和单克隆抗体制备等理论内容时，我尽量结合实验室操作，让学生在实践中理解理论知识。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：部分学生在课堂上的参与度不高，可能是因为对理论知识的兴趣不浓或者对实验操作不熟悉。

2.实验教学安排不合理：在实验课中，我发现部分学生由于实验准备不足或者操作不当，导致实验效果不佳。

3.教学评价单一：目前的评价方式主要依赖于学生的实验报告和考试成绩，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：为了提高学生的参与度，我计划在课堂上设计更多互动环节，如小组竞赛、实验操作演示等，激发学生的学习兴趣