江苏省常熟市高中生物 基因工程基因工程的基本操作程序教学设计 新人教版选修3

江苏省常熟市高中生物基因工程基因工程的基本操作程序教学设计新人教版选修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）江苏省常熟市高中生物基因工程基因工程的基本操作程序教学设计新人教版选修3教材分析亲爱的同学们，咱们今天要一起探索一个神奇的世界——基因工程。这就是我们高中生物选修3中的内容啦！在这里，我们会揭开基因工程的神秘面纱，了解它的基本操作程序。这可是现代生物技术的核心，对于我们理解生命科学，甚至是未来的科学研究都有重要的意义呢！准备好了吗？让我们一起开启这趟奇妙的旅程吧！🚀🧬🌟核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验操作，让学生学会设计实验、分析数据。

2.增强学生的生物技术应用意识，理解基因工程在解决实际问题中的作用。

3.强化学生的批判性思维，引导学生对基因工程的安全性、伦理问题进行思考。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们已经学习了基础的生物学知识，包括细胞结构、遗传规律等。在之前的课程中，大家对DNA、基因和蛋白质的关系有了初步的了解，这为今天学习基因工程奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

大部分同学对生物科学抱有浓厚的兴趣，喜欢探索生命现象背后的奥秘。在能力方面，同学们已经具备一定的实验操作技能和逻辑思维能力。学习风格上，有的同学喜欢通过实验直观感受知识，有的则更倾向于理论学习。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

基因工程涉及的概念较为复杂，如限制性内切酶、基因克隆等，可能会让一些同学感到难以理解。此外，实验操作步骤繁琐，对实验器材和操作技巧要求较高，可能会让部分同学感到困惑。在伦理和安全性问题上，同学们可能会对基因工程产生质疑，需要引导他们进行深入思考。教学资源-软硬件资源：显微镜、离心机、PCR仪、凝胶成像系统、电脑、投影仪

-课程平台：学校生物实验室管理系统、在线学习平台

-信息化资源：基因工程相关视频教程、实验操作步骤PPT、在线数据库访问权限

-教学手段：多媒体教学、实验演示、小组讨论、案例分析教学过程**一、导入新课**

同学们，大家好！今天我们要一起探索一个充满挑战和机遇的领域——基因工程。在我们日常生活中，很多现象都和生物科学息息相关，而基因工程则是这个领域中最为神奇的一环。那么，基因工程究竟是什么呢？它有哪些基本操作程序呢？让我们一起揭开这个神秘的面纱吧！

**二、新课导入**

1.**播放视频片段**：首先，我会播放一段关于基因工程的科普视频，让大家对基因工程有一个初步的认识。同学们，你们在视频中看到了哪些内容？你们对基因工程有什么样的印象？

2.**提问互动**：接下来，我会提出一些问题，让大家思考并讨论。比如：“基因工程有什么应用？”“基因工程有哪些潜在的风险？”通过这些问题，激发同学们的兴趣，引导他们思考。

**三、课堂讲解**

1.**基因工程的基本概念**：

-我会从基因、DNA、蛋白质等基础知识讲起，帮助同学们理解基因工程的基本概念。

-例如，我会解释什么是基因、DNA，以及它们之间的关系。

2.**基因工程的基本操作程序**：

-接下来，我会详细讲解基因工程的基本操作程序，包括基因克隆、基因表达、基因编辑等。

-例如，我会介绍限制性内切酶的作用，以及如何使用PCR技术进行基因扩增。

3.**案例分析**：

-为了让同学们更好地理解基因工程的应用，我会选取一些典型案例进行分析。

-例如，我会介绍基因工程在医学、农业、环境保护等领域的应用。

**四、实验演示**

1.**演示实验**：

-我会进行基因工程实验的演示，让同学们直观地看到实验操作的全过程。

-例如，我会演示如何使用PCR技术扩增目的基因。

2.**实验分析**：

-演示完毕后，我会引导同学们分析实验结果，让他们理解实验原理。

**五、课堂互动**

1.**小组讨论**：

-我会将同学们分成小组，让他们就基因工程的应用、伦理等问题进行讨论。

-例如，讨论基因工程在医疗领域的应用前景。

2.**学生提问**：

-在讨论过程中，我会鼓励同学们提出问题，并给予解答。

-例如，同学们可能会问：“基因编辑技术有哪些优缺点？”我会结合实例进行分析。

**六、总结与作业**

1.**总结**：

-在课程结束前，我会对今天的学习内容进行总结，强调重点和难点。

-例如，我会强调基因工程的基本操作程序，以及其在实际应用中的重要性。

2.**作业布置**：

-我会布置一些课后作业，让同学们巩固所学知识。

-例如，要求同学们查阅资料，了解基因工程在农业领域的应用。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.**知识掌握**：

学生通过本节课的学习，能够准确理解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、蛋白质等基础知识。他们能够描述基因工程的基本操作程序，如基因克隆、基因表达、基因编辑等，并且能够区分这些操作程序的区别和应用场景。

2.**实验技能**：

学生通过实验演示和操作，掌握了基本的基因工程实验技能。他们学会了使用PCR技术进行基因扩增，了解了限制性内切酶在基因操作中的作用，以及如何进行基因克隆和表达。

3.**问题解决能力**：

学生在面对实际问题，如设计实验方案、分析实验数据时，能够运用所学知识进行思考和分析。他们能够识别问题中的关键信息，并运用科学的方法解决问题。

4.**批判性思维**：

学生在讨论和案例分析中，对基因工程的应用和伦理问题进行了深入的思考。他们能够从多个角度分析基因工程的优势和潜在风险，形成自己的观点。

5.**创新意识**：

通过本节课的学习，学生对于基因工程的应用有了更广阔的视野，激发了他们的创新意识。他们能够思考如何利用基因工程技术解决实际问题，如疾病治疗、农业改良等。

6.**合作能力**：

在小组讨论中，学生学会了与他人合作，共同解决问题。他们能够有效沟通，分工合作，共同完成实验和讨论任务。

7.**自主学习能力**：

学生通过查阅资料、完成作业等方式，培养了自主学习的能力。他们能够独立思考，寻找解决问题的方法，并且能够将所学知识应用到实际生活中。

8.**伦理意识**：

学生在学习基因工程的过程中，对基因编辑的伦理问题有了更深入的认识。他们能够理解基因编辑可能带来的道德和社会影响，并思考如何在科学发展的同时，尊重和保护人的尊严。典型例题讲解1.**例题**：某科学家想要将一个基因片段插入到质粒载体中，以便在宿主细胞中表达。他使用了以下步骤：

-步骤1：使用限制性内切酶EcoRI切割目的基因和质粒载体。

-步骤2：将切割后的目的基因与质粒载体连接。

-步骤3：将连接产物转化到宿主细胞中。

-步骤4：通过抗生素筛选，得到含有重组质粒的细胞。

请问，这个过程中可能出现的错误是什么？

**答案**：可能出现的错误包括：

-限制性内切酶EcoRI切割不彻底，导致目的基因和质粒载体未能完全分离。

-连接反应中DNA连接酶活性不足，导致连接效率低。

-转化过程中细胞内DNA进入宿主细胞的比例低。

-抗生素筛选过程中，筛选条件不合适，导致未能有效筛选出含有重组质粒的细胞。

2.**例题**：在基因表达过程中，以下哪个步骤是错误的？

-A.转录：DNA模板被RNA聚合酶识别并合成mRNA。

-B.裂解：mRNA从DNA模板上分离。

-C.翻译：mRNA在核糖体上被翻译成蛋白质。

-D.酶解：蛋白质被特定的酶切割成多肽链。

**答案**：错误的步骤是D.酶解。在正常的基因表达过程中，蛋白质的合成是通过翻译步骤完成的，而不是通过酶解。

3.**例题**：以下哪种酶在基因工程中用于切割DNA？

**答案**：限制性内切酶。限制性内切酶能够识别特定的DNA序列，并在这些序列上切割DNA。

4.**例题**：在基因工程中，以下哪种方法可以用来检测目的基因是否成功插入到载体中？

**答案**：PCR（聚合酶链式反应）。通过PCR可以扩增目的基因，从而检测其是否存在。

5.**例题**：基因编辑技术CRISPR-Cas9在基因工程中的应用是什么？

**答案**：CRISPR-Cas9技术可以用来精确地编辑DNA序列，包括插入、删除或替换特定的基因片段。这在基因治疗、基因敲除和基因功能研究等领域有着广泛的应用。教学反思与改进亲爱的同学们，今天我们的基因工程课程就到这里结束了。在这节课中，我们一起探索了基因工程的奥秘，学习了它的基本操作程序和应用。现在，我想和大家一起回顾一下这节课，反思一下我们的教学效果，并讨论一下如何改进。

首先，我想听听大家的反馈。这节课你们觉得怎么样？有没有什么地方觉得不太明白的？或者有什么地方特别感兴趣，想要进一步探讨的？通过你们的反馈，我可以更好地了解教学效果，也能知道哪些地方需要改进。

在教学过程中，我注意到以下几点：

1.**学生参与度**：同学们在讨论和实验操作中表现得非常积极，这让我感到非常高兴。但是，我也注意到有些同学在讨论时比较内向，不太愿意表达自己的观点。在未来的教学中，我会尝试设计更多互动环节，鼓励所有同学参与到讨论中来。

2.**实验操作**：在实验演示环节，我发现有些同学对于实验步骤的理解不够清晰，操作时有些犹豫。这可能是因为实验步骤较为复杂，需要一定的操作技巧。为了改进这一点，我计划在下次实验课前，提供一份详细的实验操作指南，并提前进行实验操作的预演。

3.**知识深度**：在讲解基因工程的基本概念和操作程序时，我发现有些同学对于一些专业术语的理解不够深入。为了解决这个问题，我会在课堂上加入更多的实例和案例分析，帮助同学们更好地理解抽象的概念。

4.**课堂氛围**：在课堂氛围方面，我觉得我们可以做得更好。有时候，课堂气氛可能会显得比较严肃，这可能会让一些同学感到紧张。我计划在未来的教学中，尝试更多的教学手段，如小组讨论、角色扮演等，以活跃课堂气氛，让同学们在轻松愉快的氛围中学习。

针对以上反思，我制定了以下改进措施：

-**增加互动环节**：设计更多的小组讨论和角色扮演活动，鼓励所有同学积极参与，分享自己的观点。

-**提供实验操作指南**：在实验课前提供详细的实验操作指南，并提前进行实验操作的预演，确保同学们能够顺利完成实验。

-**丰富教学案例**：在讲解理论知识时，加入更多的实例和案例分析，帮助同学们深入理解抽象的概念。

-**活跃课堂氛围**：尝试不同的教学手段，如游戏、视频等，以活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣。

最后，我想说，教学是一个不断反思和改进的过程。我会根据大家的反馈和自己的教学经验，不断调整教学策略，力求让每一节课都能让你们有所收获。同学们，让我们一起期待下一次的课堂吧！📚🌟🎉板书设计①基因工程基本概念

-基因：携带遗传信息的DNA片段

-DNA：脱氧核糖核酸，生物体的遗传物质

-蛋白质：由基因编码，执行生物体功能

②基因工程基本操作程序

-基因克隆：将目的基因插入载体中，复制并表达

-基因表达：目的基因在宿主细胞中转录和翻译成蛋白质

-基因编辑：精确修改基因序列，改变基因功能

③限制性内切酶

-识别特定DNA序列

-在特定位置切割DNA

④质粒载体

-常用的基因工程载体

-包含复制起点、选择标记等

⑤转化

-将重组质粒导入宿主细胞

-常用的转化方法：电穿孔、钙磷酸法等

⑥抗生素筛选

-通过抗生素选择含有重组质粒的细胞

-选择标记：抗生素抗性基因

⑦PCR技术

-聚合酶链式反应，扩增目的基因

-应用：基因检测、基因克隆等

⑧基因编辑技术

-CRISPR-Cas9：精确编辑DNA序列

-应用：基因治疗、基因敲除等课堂小结，当堂检测亲爱的同学们，今天我们一起探索了基因工程的奇妙世界，了解了它的基本概念、操作程序和应用。现在，让我们来做一个简要的小结，回顾一下今天所学的内容。

首先，我们学习了基因工程的基本概念。基因是携带遗传信息的DNA片段，DNA是生物体的遗传物质，而蛋白质是由基因编码的，执行生物体功能的重要分子。基因工程就是通过操作基因来改变生物体的遗传特性。

在讲解过程中，我们提到了限制性内切酶，这是一种能够识别特定DNA序列并在特定位置切割DNA的酶。质粒载体是常用的基因工程载体，它包含复制起点、选择标记等。转化是将重组质粒导入宿主细胞的过程，常用的转化方法有电穿孔和钙磷酸法。抗生素筛选则是通过抗生素选择含有重组质粒的细胞，选择标记通常是抗生素抗性基因。

我们还学习了PCR技术，这是一种聚合酶链式反应，可以扩增目的基因，用于基因检测、基因克隆等。最后，我们了解了CRISPR-Cas9这种基因编辑技术，它能够精确编辑DNA序列，应用于基因治疗、基因敲除等领域。

现在，让我们通过一些当堂检测的问题来巩固今天所学的内容：

1.基因工程的目的是什么？

-A.改变生物体的遗传特性

-B.增加生物体的生长速度

-C.提高生物体的免疫力

-D.减少生物体的代谢产物

2.以下哪个是基因工程中常用的载体？

-A.线粒体

-B.质粒

-C.染色体

-D.核酸

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