2024-2025學(xué)年高中生物專題11.2基因工程的基本操作程序教學(xué)實(shí)錄新人教版選修3課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容為新教材《高中生物選修3》專題1的1.2節(jié)“基因工程的基本操作程序”。主要內(nèi)容包括基因工程的定義、目的、基本工具及其應(yīng)用，以及基因工程的操作程序，如目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解基因工程的基本概念和操作程序，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作和問(wèn)題解決，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析能力。

2.增強(qiáng)學(xué)生的生物技術(shù)應(yīng)用意識(shí)，理解基因工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

3.提升學(xué)生的科學(xué)思維，通過(guò)分析基因工程的基本操作程序，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和批判性思維能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物學(xué)的基本概念，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳規(guī)律等，以及分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，如DNA結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)等。這些知識(shí)為理解基因工程提供了必要的背景。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中學(xué)生對(duì)生物科學(xué)通常抱有較高的興趣，他們具有較強(qiáng)的求知欲和好奇心。在學(xué)習(xí)能力方面，學(xué)生已具備一定的實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生既有偏好獨(dú)立思考的，也有喜歡合作學(xué)習(xí)的，因此在教學(xué)過(guò)程中需要兼顧不同風(fēng)格的學(xué)生。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：部分學(xué)生可能對(duì)基因工程的概念和操作程序感到陌生，難以理解其復(fù)雜性和實(shí)際應(yīng)用。此外，實(shí)驗(yàn)操作中的精確度和細(xì)節(jié)處理可能會(huì)讓學(xué)生感到挑戰(zhàn)。此外，對(duì)于理論知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)合也可能是一大難點(diǎn)，需要教師通過(guò)多種教學(xué)手段幫助學(xué)生克服。四、教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，通過(guò)講解基因工程的基本概念和操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生思考。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M活動(dòng)，讓學(xué)生分組進(jìn)行基因工程操作流程的模擬，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

3.利用多媒體教學(xué)，展示基因工程的實(shí)際應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生的直觀理解和興趣。

4.通過(guò)角色扮演，讓學(xué)生扮演科學(xué)家角色，討論基因工程倫理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：以“生物技術(shù)的應(yīng)用”為主題，展示一系列與基因工程相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。用時(shí)5分鐘。

2.新課講授

（1）基因工程的定義和目的

詳細(xì)內(nèi)容：通過(guò)PPT展示基因工程的定義和目的，結(jié)合實(shí)際案例，如杜邦公司的轉(zhuǎn)基因玉米，讓學(xué)生理解基因工程的基本概念。用時(shí)10分鐘。

（2）基因工程的基本工具

詳細(xì)內(nèi)容：介紹基因工程中的基本工具，如限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒等，通過(guò)動(dòng)畫演示工具的作用原理，讓學(xué)生掌握這些工具的使用方法。用時(shí)10分鐘。

（3）基因工程的操作程序

詳細(xì)內(nèi)容：講解基因工程的操作程序，包括目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定。以轉(zhuǎn)基因抗蟲棉為例，分析每個(gè)步驟的具體操作。用時(shí)15分鐘。

3.實(shí)踐活動(dòng)

（1）模擬基因工程操作

詳細(xì)內(nèi)容：將學(xué)生分成小組，每組發(fā)放模擬基因工程操作的材料，如DNA片段、限制酶、質(zhì)粒等，讓學(xué)生按照基因工程的操作程序進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。用時(shí)20分鐘。

（2）基因工程倫理討論

詳細(xì)內(nèi)容：組織學(xué)生進(jìn)行基因工程倫理討論，讓學(xué)生從倫理角度分析基因工程在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問(wèn)題，如基因歧視、生物安全等。用時(shí)15分鐘。

（3）基因工程應(yīng)用案例分析

詳細(xì)內(nèi)容：讓學(xué)生分組，每組選擇一個(gè)基因工程應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因食品等，進(jìn)行案例分析，總結(jié)基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限性。用時(shí)15分鐘。

4.學(xué)生小組討論

（1）討論基因工程的基本工具及其作用

舉例回答：學(xué)生可能會(huì)討論限制酶在切割DNA中的作用，DNA連接酶在連接DNA片段中的作用，以及質(zhì)粒在基因工程中的載體作用。

（2）討論基因工程操作程序中的難點(diǎn)

舉例回答：學(xué)生可能會(huì)討論在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，如何確保目的基因的正確插入，以及在將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞時(shí)，如何提高轉(zhuǎn)化效率。

（3）討論基因工程倫理問(wèn)題

舉例回答：學(xué)生可能會(huì)討論基因編輯技術(shù)在治療遺傳疾病中的應(yīng)用，以及可能引發(fā)的倫理問(wèn)題，如基因編輯導(dǎo)致的不平等和社會(huì)分層。

5.總結(jié)回顧

詳細(xì)內(nèi)容：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基因工程的基本概念、操作程序和倫理問(wèn)題。針對(duì)本節(jié)課的重難點(diǎn)，如基因表達(dá)載體的構(gòu)建和基因編輯技術(shù)，進(jìn)行具體分析和舉例?？偨Y(jié)基因工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。用時(shí)5分鐘。

總用時(shí)：45分鐘六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-基因工程的歷史與發(fā)展：介紹基因工程的發(fā)展歷程，從早期的分子克隆技術(shù)到現(xiàn)代的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，讓學(xué)生了解基因工程領(lǐng)域的重大突破和進(jìn)展。

-基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域：探討基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、生物制藥等，展示基因工程對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。

-基因工程的倫理問(wèn)題：討論基因工程引發(fā)的倫理問(wèn)題，包括基因歧視、生物安全、基因編輯的道德邊界等，引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的社會(huì)責(zé)任。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍和文獻(xiàn)：推薦學(xué)生閱讀《基因工程的原理與應(yīng)用》、《基因編輯技術(shù)》等書籍，以及最新的科學(xué)期刊文章，了解基因工程的最新研究進(jìn)展。

-觀看科普視頻和紀(jì)錄片：推薦學(xué)生觀看《基因工程：改變生命的科學(xué)》、《解碼生命》等科普視頻和紀(jì)錄片，通過(guò)直觀的方式了解基因工程的實(shí)際應(yīng)用。

-參與科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)：鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)?；蛏鐓^(qū)組織的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，如基因工程實(shí)驗(yàn)、生物技術(shù)競(jìng)賽等，通過(guò)實(shí)踐提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

-參考在線課程和講座：推薦學(xué)生在線學(xué)習(xí)相關(guān)的MOOC課程，如《基因工程與生物技術(shù)》、《分子生物學(xué)》等，通過(guò)在線資源拓寬知識(shí)面。

-組織小組討論和辯論：引導(dǎo)學(xué)生就基因工程的倫理問(wèn)題進(jìn)行小組討論和辯論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和溝通能力。

-參觀科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)：組織學(xué)生參觀基因工程相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，了解基因工程在實(shí)際工作中的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)發(fā)展。

-關(guān)注科學(xué)新聞和科技動(dòng)態(tài)：鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注科學(xué)新聞和科技動(dòng)態(tài)，了解基因工程領(lǐng)域的最新研究成果和社會(huì)影響。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①基因工程的定義和目的

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：基因工程、生物技術(shù)、遺傳信息

-重點(diǎn)詞句：基因工程是指通過(guò)分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的方法，對(duì)生物體的基因進(jìn)行操作，以達(dá)到改變生物體性狀的目的。

②基因工程的基本工具

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒、載體

-重點(diǎn)詞句：限制酶能夠識(shí)別特定的DNA序列并切割，DNA連接酶用于連接DNA片段，質(zhì)粒是常用的載體，用于攜帶目的基因。

③基因工程的操作程序

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定

-重點(diǎn)詞句：目的基因的獲取可以通過(guò)PCR技術(shù)或基因合成等方法，基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要將目的基因插入到載體中，導(dǎo)入受體細(xì)胞可以通過(guò)轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染等方法，檢測(cè)與鑒定則包括分子生物學(xué)技術(shù)和生物化學(xué)技術(shù)。八、課堂1.課堂評(píng)價(jià)

（1）提問(wèn)環(huán)節(jié)

在課堂教學(xué)中，教師通過(guò)提問(wèn)的方式，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基因工程基本概念、操作程序的理解程度。具體評(píng)價(jià)方法如下：

-提問(wèn)頻率：根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，適時(shí)提問(wèn)，確保每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)回答問(wèn)題。

-問(wèn)題類型：設(shè)計(jì)不同難度的問(wèn)題，包括事實(shí)性問(wèn)題、分析性問(wèn)題、應(yīng)用性問(wèn)題等，以全面評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握情況。

-評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：關(guān)注學(xué)生的回答是否準(zhǔn)確、完整，是否能夠結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析。

（2）觀察環(huán)節(jié)

教師通過(guò)觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和參與度。具體評(píng)價(jià)方法如下：

-觀察學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度，評(píng)估學(xué)生的實(shí)踐能力。

-觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，如是否積極發(fā)言、能否提出有建設(shè)性的意見(jiàn)等，評(píng)估學(xué)生的合作能力和溝通能力。

-觀察學(xué)生在課堂上的注意力集中程度，評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（3）測(cè)試環(huán)節(jié)

在課程結(jié)束后，教師可以通過(guò)小測(cè)驗(yàn)或隨堂測(cè)試，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。具體評(píng)價(jià)方法如下：

-測(cè)試形式：設(shè)計(jì)選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題等多種題型，全面評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握情況。

-測(cè)試難度：根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平，設(shè)置不同難度的測(cè)試題目。

-評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：關(guān)注學(xué)生的答題速度、準(zhǔn)確率，以及是否能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

（1）作業(yè)內(nèi)容

教師布置的作業(yè)應(yīng)與課程內(nèi)容緊密相關(guān)，包括以下幾方面：

-復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，如基因工程的基本概念、操作程序等。

-分析基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。

-討論基因工程的倫理問(wèn)題，如基因歧視、生物安全等。

（2）作業(yè)批改

教師對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改和點(diǎn)評(píng)，具體評(píng)價(jià)方法如下：

-批改標(biāo)準(zhǔn)：關(guān)注學(xué)生的作業(yè)是否完整、準(zhǔn)確，是否能夠結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析。

-點(diǎn)評(píng)內(nèi)容：針對(duì)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足，給出具體的評(píng)價(jià)和建議，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力。

-反饋方式：及時(shí)將批改結(jié)果反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況。

（3）作業(yè)反饋

教師通過(guò)作業(yè)反饋，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，具體評(píng)價(jià)方法如下：

-作業(yè)完成情況：關(guān)注學(xué)生是否按時(shí)完成作業(yè)，以及作業(yè)的質(zhì)量。

-學(xué)習(xí)效果：通過(guò)作業(yè)內(nèi)容，了解學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

-鼓勵(lì)學(xué)生：對(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)，對(duì)存在困難的學(xué)生給予指導(dǎo)和幫助。典型例題講解1.例題：

假設(shè)你正在進(jìn)行基因工程操作，需要將一個(gè)特定的基因片段插入到質(zhì)粒載體中。已知該基因片段的5'端序列為ATGCGT，3'端序列為GCACTG。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合適的限制酶切割位點(diǎn)，并寫出該限制酶的名稱。

答案：設(shè)計(jì)限制酶切割位點(diǎn)為GATC，該限制酶的名稱為BamHI。

2.例題：

在基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程中，需要將目的基因插入到載體中。已知目的基因的序列為5'-ATCGTACG-3'，載體的序列為5'-GCACTG-3'。請(qǐng)寫出連接酶連接目的基因和載體后的序列。

答案：連接后的序列為5'-GCACTGATCGTACG-3'。

3.例題：

在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，需要將目的基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞中。已知受體細(xì)胞為大腸桿菌，請(qǐng)寫出一種常用的轉(zhuǎn)化方法，并簡(jiǎn)述其原理。

答案：常用的轉(zhuǎn)化方法為電穿孔法。原理是通過(guò)電場(chǎng)使細(xì)胞膜暫時(shí)破裂，使目的基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。

4.例題：

在基因工程操作中，為了檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入受體細(xì)胞，可以進(jìn)行PCR擴(kuò)增。已知目的基因的序列為5'-ATCGTACG-3'，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一對(duì)引物，并寫出PCR擴(kuò)增的預(yù)期結(jié)果。

答案：設(shè)計(jì)的引物為：

上游引物：5'-GCCATG-3'

下游引物：5'-GCACTG-3'

預(yù)期結(jié)果：PCR擴(kuò)增后，應(yīng)在目的基因的位置出現(xiàn)一條特異性條帶。

5.