2024-2025學(xué)年新教材高中生物 第3章 基因工程 第2節(jié) 基因工程的基本操作程序教案 新人教版選擇性必修3

2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第2節(jié)基因工程的基本操作程序教案新人教版選擇性必修3授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：基因工程的基本操作程序

2.教學(xué)年級和班級：高中生物選擇性必修3年級

3.授課時間：2024-2025學(xué)年第二學(xué)期第8周星期四上午第3節(jié)課

4.教學(xué)時數(shù)：1課時（45分鐘）核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生理解基因工程的基本操作程序，掌握基因克隆、基因編輯等基本技能，并能夠?qū)⑦@些知識應(yīng)用于實際問題的解決。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠：

1.理解基因工程的概念及其在生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.掌握基因克隆的基本步驟，包括DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化和篩選。

3.理解基因編輯技術(shù)的原理及其在基因治療和功能基因組學(xué)中的應(yīng)用。

4.培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力，能夠運用基因工程知識解決實際問題。

5.提升學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，能夠結(jié)合基因工程知識進行科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了生物學(xué)的基本知識，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳學(xué)原理和DNA的結(jié)構(gòu)與功能。他們對基因的概念和基因表達(dá)調(diào)控有一定的了解，這為學(xué)習(xí)基因工程奠定了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣主要集中在生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究方面。他們對于能夠動手操作的實驗和實際應(yīng)用案例更感興趣，因此，通過展示基因工程在實際問題中的應(yīng)用，可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

3.學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格方面存在差異。有的學(xué)生善于理論學(xué)習(xí)和邏輯思維，能夠較好地掌握基因工程的原理和操作程序；而有的學(xué)生更擅長實驗操作和動手實踐，需要通過實驗教學(xué)來提高他們的理論水平。

4.學(xué)生在學(xué)習(xí)基因工程時可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：對基因編輯技術(shù)原理的理解、實驗操作的技巧以及數(shù)據(jù)分析的方法。因此，在教學(xué)過程中需要加強對基因編輯技術(shù)原理的講解，提供實驗操作的指導(dǎo)，并教授數(shù)據(jù)分析的方法。

5.針對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力差異，需要采用多種教學(xué)方法和資源，如實驗演示、小組討論、案例分析和在線學(xué)習(xí)平臺等，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時，通過設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的問題和實際案例，激發(fā)學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程》的教材或?qū)W習(xí)資料。教材中應(yīng)包括本節(jié)課所需的基本概念、原理和操作程序的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。這些資源可以用來幫助學(xué)生更好地理解和記憶基因工程的基本操作程序。例如，可以準(zhǔn)備基因克隆和基因編輯的動畫或示意圖，以直觀地展示實驗操作的步驟和原理。

3.實驗器材：如果本節(jié)課涉及實驗，需要提前準(zhǔn)備實驗器材，并確保其完整性和安全性。實驗器材應(yīng)包括DNA提取試劑盒、酶切酶、連接酶、轉(zhuǎn)化試劑、篩選培養(yǎng)基等。同時，還需要準(zhǔn)備實驗操作所需的儀器設(shè)備，如PCR儀器、離心機、電泳儀等。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，對教室進行布置?？梢栽O(shè)置分組討論區(qū)，供學(xué)生進行小組討論和實驗操作。同時，還可以布置實驗操作臺，供學(xué)生進行實驗實踐。確保教室內(nèi)有足夠的實驗操作空間，并保證實驗操作的安全性。

5.教學(xué)工具：準(zhǔn)備投影儀、計算機、白板等教學(xué)工具，以便進行多媒體演示和板書教學(xué)內(nèi)容。同時，確保教學(xué)工具的正常運行，以保證教學(xué)順利進行。

6.在線學(xué)習(xí)資源：如果學(xué)校有在線學(xué)習(xí)平臺，可以準(zhǔn)備相關(guān)的在線學(xué)習(xí)資源，如教學(xué)視頻、PPT課件、實驗操作指導(dǎo)等。這些資源可以供學(xué)生在線學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

7.教學(xué)指導(dǎo)資料：準(zhǔn)備教師指導(dǎo)用書或教學(xué)參考資料，以便教師在教學(xué)過程中參考和指導(dǎo)學(xué)生。這些資料應(yīng)包括實驗操作的步驟、原理和注意事項，以及學(xué)生可能遇到的問題和解答。

8.安全指南：如果實驗涉及生物安全或化學(xué)安全，需要準(zhǔn)備安全指南，并向?qū)W生講解實驗操作中的安全注意事項，確保學(xué)生的安全。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對基因工程的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道基因工程是什么嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于基因工程的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受基因工程的魅力或特點。

簡短介紹基因工程的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.基因工程基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解基因工程的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解基因工程的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹基因工程的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.基因工程案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解基因工程的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的基因工程案例進行分析。

詳細(xì)介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學(xué)生全面了解基因工程的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對實際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用基因工程解決實際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論基因工程的未來發(fā)展或改進方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個與基因工程相關(guān)的主題進行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時加深全班對基因工程的認(rèn)識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)基因工程的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括基因工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)基因工程在現(xiàn)實生活或?qū)W習(xí)中的價值和作用，鼓勵學(xué)生進一步探索和應(yīng)用基因工程。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于基因工程的短文或報告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.理解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、基因克隆、基因編輯等。

2.掌握基因工程的基本操作程序，如DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化和篩選等。

3.了解基因工程在生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用，并能夠分析其優(yōu)缺點。

4.掌握實驗操作技巧，提高實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力，能夠運用基因工程知識解決實際問題。

5.培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，能夠結(jié)合基因工程知識進行科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新。

此外，學(xué)生還將通過小組討論和課堂展示，提高合作能力和表達(dá)能力，培養(yǎng)解決實際問題的能力。通過課后作業(yè)，學(xué)生將能夠鞏固課堂所學(xué)知識，提高寫作和表達(dá)能力。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.基因工程基本概念的引入與闡述

-知識點①：基因工程的定義

-知識點②：基因、DNA與基因工程的關(guān)系

-知識點③：基因工程的重要性和應(yīng)用領(lǐng)域

2.基因工程基本操作程序的講解與演示

-知識點①：DNA提取的原理與方法

-知識點②：酶切、連接、轉(zhuǎn)化和篩選的操作步驟

-知識點③：實驗操作技巧和注意事項

3.基因工程應(yīng)用案例的分析與討論

-知識點①：基因治療案例的分析

-知識點②：基因編輯技術(shù)的應(yīng)用案例

-知識點③：案例對實際生活和學(xué)習(xí)的影響及解決方案的探討

4.小組討論與課堂展示

-知識點①：小組討論的主題與要求

-知識點②：課堂展示的內(nèi)容與形式

-知識點③：教師與學(xué)生之間的互動與點評

5.課堂小結(jié)與課后作業(yè)布置

-知識點①：本節(jié)課主要內(nèi)容的回顧與總結(jié)

-知識點②：基因工程在實際應(yīng)用中的重要性和意義

-知識點③：課后作業(yè)的要求與評價標(biāo)準(zhǔn)課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

1.基因工程的基本概念：基因工程是一種利用重組DNA技術(shù)對生物體的遺傳信息進行改造和調(diào)控的技術(shù)。它涉及到基因、DNA和蛋白質(zhì)等生物大分子的操作。

2.基因工程的基本操作程序：基因工程的基本操作程序包括DNA提取、酶切、連接、轉(zhuǎn)化和篩選等步驟。這些步驟是實現(xiàn)基因克隆、基因編輯等基因工程目標(biāo)的關(guān)鍵。

3.基因工程的實際應(yīng)用：基因工程在生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如，基因工程可以用于生產(chǎn)重組蛋白藥物、基因治療、功能基因組學(xué)等。

4.基因工程的倫理和安全問題：基因工程技術(shù)的應(yīng)用引發(fā)了一系列倫理和安全問題，如基因歧視、生物安全和生物武器等。在教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確看待和處理這些問題。

當(dāng)堂檢測：

1.選擇題：

a)基因工程的定義是什么？

A)利用生物體內(nèi)的遺傳信息進行改造和調(diào)控的技術(shù)

B)利用計算機技術(shù)對生物體的遺傳信息進行模擬和分析的技術(shù)

C)利用化學(xué)物質(zhì)對生物體的遺傳信息進行改造和調(diào)控的技術(shù)

D)利用放射性物質(zhì)對生物體的遺傳信息進行改造和調(diào)控的技術(shù)

b)以下哪個步驟不屬于基因工程的基本操作程序？

A)DNA提取

B)酶切

C)連接

D)轉(zhuǎn)錄

2.簡答題：

a)請簡述基因工程的基本操作程序。

b)請列舉兩個基因工程的實際應(yīng)用案例。

c)請談?wù)勀銓蚬こ虃惱砗桶踩珕栴}的看法。

3.案例分析題：

a)閱讀以下案例，并回答問題：

案例：某科研團隊利用基因工程技術(shù)成功克隆了一種抗病蟲害的作物。

問題：這個案例中，基因工程技術(shù)的應(yīng)用對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了哪些影響？

b)閱讀以下案例，并回答問題：

案例：某醫(yī)療機構(gòu)利用基因工程技術(shù)為患者提供了定制化的基因治療方案。

問題：這個案例中，基因工程技術(shù)的應(yīng)用對醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了哪些影響？課后拓展1.拓展內(nèi)容：

-閱讀材料：

a)《基因工程：原理與實踐》（作者：詹姆士·D.沃森）

b)《基因編輯：CRISPR-Cas9技術(shù)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)》（作者：艾曼紐爾·查爾加夫）

c)《基因治療：從理論到臨床》（作者：托馬斯·J.默里）

-視頻資源：

a)TED演講：《基因編輯：我們是否應(yīng)該修改人類的DNA？》（演講者：珍妮弗·杜德納）

b)BBC紀(jì)錄片：《基因工程：未來之路》（系列紀(jì)錄片）

c)國家地理頻道紀(jì)錄片：《基因編輯：CRISPR的奇跡》（紀(jì)錄片）

2.拓展要求：

-鼓勵學(xué)生利用課后時間進行自主學(xué)習(xí)和拓展，深入理解基因工程的基本概念、操作程序和實際應(yīng)用。

-學(xué)生可以閱讀推薦閱讀材料，了解基因工程的歷史、現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。

-學(xué)生可以觀看推薦視頻資源，通過視覺和聽覺的方式進一步了解基因工程的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。

-學(xué)生可以參與在線課程和討論區(qū)，與其他同學(xué)交流學(xué)習(xí)心得和問題。

-教師可提供必要的指導(dǎo)和幫助，如推薦閱讀材料、解答疑問等。

-學(xué)生可以結(jié)合自己的興趣和所學(xué)知識，進行實驗設(shè)計或研究項目，深入探索基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域。

-學(xué)生可以參加相關(guān)學(xué)術(shù)會議或講座，與專家和學(xué)者交流，拓寬視野和知識面。

-學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，如學(xué)術(shù)期刊、科研論文等，進行更深入的文獻(xiàn)閱讀和分析。

-學(xué)生可以結(jié)合所學(xué)知識，參與社區(qū)服務(wù)或公益活動，將基因工程知識應(yīng)用于實際問題解決。教學(xué)反思與改進在完成本節(jié)課的教學(xué)后，我進行了教學(xué)反思，以評估教學(xué)效果并識別需要改進的地方。

首先，我注意到學(xué)生在理解和掌握基因工程的基本概念和操作程序方面存在一定難度。為了提高學(xué)生的理解程度，我計劃在未來的教學(xué)中增加更多的實例和案例分析，以幫助學(xué)生更好地將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合。

其次，我在課堂討論和小組活動中觀察到，一些學(xué)生參與度不高，缺乏積極的發(fā)言和互動。為了提高學(xué)生的參與度，我計劃