素养提升集训1-基因工程中限制酶和引物的选取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（人教版2019 不定项）

素养提升集训1——基因工程中限制酶和引物的选取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（人教版2019不定项）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）素养提升集训1——基因工程中限制酶和引物的选取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（人教版2019不定项）教材分析“素养提升集训1——基因工程中限制酶和引物的选取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（人教版2019不定项）”章节主要围绕基因工程中的关键步骤——限制酶和引物的选取进行讲解。内容涉及限制酶的概念、作用、分类及其在基因工程中的应用，以及引物的概念、设计原则和应用。本节课旨在让学生掌握限制酶和引物的基本知识，提高学生解决实际问题的能力，为后续学习基因克隆、基因表达等打下基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标包括：科学思维、科学探究、科学态度与责任。通过学习限制酶和引物的选取，培养学生运用科学思维分析问题、解决问题的能力；通过实践操作和探究活动，提高学生的科学探究素养，使其能够设计实验、观察现象、分析数据；同时，培养学生严谨的科学态度，增强对生物科技发展的责任感。学情分析本节课面向的是高中选择性必修生物课程的学生，他们已经具备了一定的生物学基础，对生物科学的基本概念和原理有了一定的理解。在知识层面，学生已经学习了DNA的结构和功能，对基因工程的基本概念有初步了解，但可能对限制酶和引物的具体应用尚不熟悉。

在能力层面，学生具备了一定的实验操作能力，能够进行简单的生物学实验，但可能缺乏对复杂实验设计和数据分析的能力。在素质方面，学生具有好奇心和探索精神，愿意尝试新事物，但可能在面对复杂问题时表现出一定的畏难情绪。

行为习惯上，学生可能习惯于被动接受知识，缺乏主动学习和探究的习惯。此外，学生的课堂参与度可能不高，需要通过教学设计激发其学习兴趣。

针对以上学情，本节课的教学设计需要注重理论与实践相结合，通过生动的案例和实验活动，提高学生的学习积极性，培养其科学探究能力和创新思维。同时，教师需要关注学生的个体差异，提供适量的引导和支持，帮助他们克服学习中的困难，提升学习效果。教学资源准备1.教材：每人一本《高中生物选择性必修第三册》（人教版2019）。

2.辅助材料：收集限制酶和引物相关的研究论文、案例资料，制作PPT课件，包含相关图片、图表和视频。

3.实验器材：准备限制酶、引物、DNA样本、离心管、移液器等实验必需品，确保所有器材符合实验要求。

4.教室布置：将教室分为实验操作区和理论学习区，确保每个学生都能清晰看到实验操作和课件展示。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-教师通过展示一段关于基因编辑技术的新闻视频，引发学生对基因工程的兴趣。

-提问：“视频中提到了哪些生物技术？这些技术与我们今天要学习的限制酶和引物有什么关系？”

-学生思考并回答，教师总结并引出本节课的主题。

2.讲授新课（20分钟）

-教师介绍限制酶的概念、分类和作用，通过动画演示限制酶切割DNA的过程。

-学生跟随动画观察并记录关键信息。

-教师讲解引物的作用和设计原则，通过实例分析引物在PCR反应中的应用。

-学生参与讨论，分享自己对引物设计的理解。

3.情境互动环节（10分钟）

-教师提供一个真实的基因克隆案例，要求学生分组讨论如何选择合适的限制酶和引物。

-每组学生展示自己的讨论结果，其他学生进行评价和提问。

-教师总结学生的讨论，强调限制酶和引物选择的重要性。

4.巩固练习（5分钟）

-教师发放练习题，要求学生独立完成，题目涉及限制酶和引物的选择和应用。

-学生完成后，教师随机抽取几份作业进行点评，指出共性问题。

5.课堂提问与总结（5分钟）

-教师提问：“通过本节课的学习，你们认为限制酶和引物在基因工程中的作用是什么？”

-学生回答，教师总结并强调限制酶和引物在基因工程中的关键作用。

-教师布置课后作业，要求学生查阅资料，了解限制酶和引物在最新科研中的应用。

整个教学过程注重师生互动，通过情境创设和案例讨论，激发学生的学习兴趣，培养他们的科学思维和探究能力。同时，通过练习和提问，巩固学生对新知识的理解和掌握。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《基因工程原理与技术》

-《分子克隆实验指南》

-《PCR技术原理与应用》

-《现代生物技术导论》

2.课后自主学习和探究：

-鼓励学生查阅上述拓展阅读材料，深入了解限制酶和引物在基因工程中的应用。

-建议学生关注以下方面的内容：

-限制酶在不同生物技术领域的应用案例。

-引物设计的原则和技巧，以及在不同类型的PCR实验中的应用。

-基因编辑技术（如CRISPR/Cas9）中限制酶和引物的作用。

-限制酶和引物在疾病诊断、治疗和基因治疗中的应用。

-最新的科研进展，如新型限制酶的发现和应用，以及引物设计软件的发展。

-建议学生进行以下探究活动：

-设计一个简单的基因克隆实验，包括限制酶的选择、DNA的提取、连接和转化等步骤。

-利用网络资源，查找并分析不同限制酶的切割图谱，理解它们在基因工程中的应用。

-调查市场上常见的引物设计软件，比较它们的功能和特点。

-参与学校的生物科技俱乐部或实验室，参与实际的基因工程实验，将理论知识应用于实践。课后作业1.阅读材料分析

请阅读以下材料，并回答相关问题：

材料一：限制酶EcoRI能够识别并切割GAATTC序列，产生黏性末端。

材料二：引物是PCR反应中用于启动DNA复制的小分子RNA或DNA片段。

问题：根据材料，解释限制酶和引物在基因克隆过程中的作用。

2.实验设计

设计一个实验，使用限制酶和引物从质粒中克隆一个目标基因。

问题：

a.选择合适的限制酶，并解释理由。

b.描述引物的设计过程，包括其序列和长度。

c.描述实验的步骤，包括DNA提取、酶切、连接和转化。

3.数据分析

假设你进行了一次PCR反应，以下是你观察到的琼脂糖凝胶电泳结果：

-条带1：200bp

-条带2：500bp

-条带3：750bp

问题：根据PCR结果，你认为哪条带可能是目标基因？为什么？

4.思考题

限制酶和引物在基因工程中扮演着关键角色。思考以下问题：

a.如果在基因克隆过程中使用了错误的限制酶，可能会发生什么？

b.如果引物设计不当，会对PCR反应产生什么影响？

5.应用题

假设你是一名基因工程师，需要从以下两种限制酶中选择一种来切割目的基因：

-限制酶A：切割序列为CTTAAG

-限制酶B：切割序列为GGATCC

目的基因的序列为：ATGGGATCCATTAAGTTCGATC

问题：你会选择哪种限制酶？为什么？

补充和说明举例：

1.阅读材料分析答案：

限制酶EcoRI在基因克隆过程中用于切割DNA，产生特定的黏性末端，便于目的基因与载体DNA的连接。引物在PCR反应中提供DNA复制的起始点，与目的基因的特定序列互补，从而启动DNA复制。

2.实验设计答案：

a.选择限制酶EcoRI，因为它能识别并切割目的基因和载体上的相同序列，产生兼容的黏性末端。

b.引物的设计需要根据目的基因的序列进行，通常长度为15-30bp，序列应与目的基因两端的序列互补。

c.实验步骤包括：提取质粒DNA，使用EcoRI进行酶切，纯化酶切产物，使用T4DNA连接酶连接目的基因和载体，将连接产物转化到大肠杆菌中。

3.数据分析答案：

目标基因可能对应条带2（500bp），因为它的大小与预期的大小相符。

4.思考题答案：

a.使用错误的限制酶可能会导致无法切割目的基因或载体，或者产生不兼容的末端，从而无法进行连接。

b.引物设计不当可能导致PCR反应失败，无法扩增出目的基因，或者产生非特异性的扩增产物。

5.应用题答案：

我会选择限制酶B（GGATCC），因为它在目的基因的序列中有一个切割位点，而限制酶A（CTTAAG）没有。这样可以确保目的基因被切割并能够与载体连接。课堂1.课堂评价：

-提问：在课堂讲解过程中，教师通过提问的方式检查学生对限制酶和引物基本概念的理解，以及对实验步骤的掌握程度。提问应涵盖课堂重点，如限制酶的作用机制、引物设计的原则等，以及它们在基因工程中的应用。

-观察：教师观察学生在课堂上的参与程度，包括对实验操作的熟练程度、与同学的互动交流、对问题的反应速度等，以此判断学生的学习态度和兴趣。

-测试：在课程结束时，教师可以通过小测验的形式，测试学生对课堂内容的掌握情况。测试可以包括填空题、简答题和案例分析题，以评估学生的理解深度和实际应用能力。

-及时反馈：教师对学生的回答和测试结果进行及时反馈，指出学生的优点和需要改进的地方，帮助学生明确学习目标。

2.作业评价：

-批改：教师认真批改学生的作业，包括书面作业和实验报告。批改时，重点关注学生对知识点的理解和应用，以及