（新教材同步備課）2024春高中生物第3章基因工程3.1重組DNA技術的基本工具教學實錄新人教版選擇性必修3學校授課教師課時授課班級授課地點教具設計意圖本節課旨在幫助學生掌握基因工程中重組DNA技術的基本工具，包括限制酶、DNA連接酶和載體等，通過實驗操作和理論講解，使學生理解這些工具在基因工程中的重要作用，為后續學習基因表達和調控打下基礎。核心素養目標培養學生科學探究精神，提升實驗操作技能，增強生物技術應用意識。通過學習限制酶、DNA連接酶和載體的應用，提高學生的邏輯思維能力和問題解決能力，激發學生對生命科學領域探索的興趣。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

學生在進入本節課之前，已具備一定的生物學基礎知識，包括DNA的分子結構、基因的概念以及遺傳信息的傳遞等。此外，學生對細胞分裂、染色體和基因突變等相關內容也有所了解。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高中生普遍對生物科學領域充滿好奇，尤其是與生命科學相關的實驗技術。學生在學習過程中表現出較強的動手操作能力和觀察能力，但部分學生可能對抽象概念理解困難。學習風格上，學生既有偏好獨立思考的，也有傾向于合作學習的。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：

在學習重組DNA技術的基本工具時，學生可能面臨以下困難：一是理解限制酶、DNA連接酶等工具的分子機制；二是掌握實驗操作的精確性和技巧；三是將理論知識與實際操作相結合，解決實驗中的問題。此外，部分學生可能對實驗結果的分析和解釋感到困惑。教學方法與策略1.采用講授與實驗結合的教學方法，通過講解限制酶、DNA連接酶和載體的理論知識，引導學生理解其作用機制。

2.設計角色扮演活動，讓學生模擬實驗操作過程，增強學生對實驗步驟的記憶和理解。

3.利用多媒體課件展示實驗流程和結果，幫助學生直觀理解實驗原理。

4.組織小組討論，讓學生分享實驗心得，共同解決實驗中的問題。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對基因工程興趣，激發其探索欲望。

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系？”

展示一些關于基因工程在醫學、農業和工業等領域的應用圖片或視頻片段，讓學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，為接下來的學習打下基礎。

2.基因工程基礎知識講解（10分鐘）

目標：讓學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構。

詳細介紹基因工程的組成部分，如DNA分子、限制酶、載體等，使用圖表或示意圖幫助學生理解。

3.基因工程案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學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，如CRISPR-Cas9基因編輯技術。

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

引導學生思考這些案例對實際生活或學習的影響，以及如何應用基因工程解決實際問題。

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

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與基因工程相關的主題進行深入討論，如基因治療、基因檢測等。

小組內討論該主題的現狀、挑戰以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對基因工程的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現狀、挑戰及解決方案。

其他學生和教師對展示內容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結（5分鐘）

目標：回顧本節課的主要內容，強調基因工程的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節課的學習內容，包括基因工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調基因工程在現實生活或學習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應用基因工程。

布置課后作業：讓學生撰寫一篇關于基因工程在某一領域的應用的文章或報告，以鞏固學習效果。

7.課堂延伸活動（10分鐘）

目標：拓展學生的知識面，提高學生的創新能力。

過程：

布置一些與基因工程相關的課外閱讀材料，如科學雜志、科普書籍等。

鼓勵學生參與基因工程相關的科研項目或競賽，提高學生的實踐能力。學生學習效果學生學習效果主要體現在以下幾個方面：

1.知識掌握：

學生能夠準確理解并描述基因工程的基本概念，如基因、DNA、限制酶、載體等。

學生掌握了重組DNA技術的基本工具和操作步驟，能夠解釋其原理和應用。

學生了解基因工程在醫學、農業和工業等領域的應用實例，如基因治療、轉基因作物、基因檢測等。

2.技能提升：

學生通過實驗操作，提高了實驗技能，包括DNA提取、限制酶切割、DNA連接等。

學生學會了使用科學儀器和設備，如離心機、PCR儀等，為未來的生物學實驗奠定了基礎。

學生培養了觀察、分析、解決問題和團隊合作的能力，這些技能在未來的學習和工作中具有重要意義。

3.思維能力：

學生通過案例分析，提高了邏輯思維和分析問題的能力，能夠從多個角度考慮問題。

學生學會了如何將理論知識與實際應用相結合，提高了解決實際問題的能力。

學生在小組討論中，鍛煉了批判性思維和創造性思維，能夠提出創新性的想法和建議。

4.學習興趣：

學生對基因工程這一前沿科技產生了濃厚的興趣，激發了進一步學習的動力。

學生通過實驗和案例分析，對生命科學領域產生了更深的興趣，提高了學習生物學的積極性。

學生在課堂互動和課外活動中，感受到了學習的樂趣，增強了學習的自信心。

5.價值觀培養：

學生認識到基因工程在改善人類生活質量、保護生態環境等方面的積極作用。

學生了解了科技倫理和安全性問題，提高了對生命科學研究的責任感。

學生在學習和討論中，培養了尊重科學、尊重生命的價值觀。

6.綜合素質：

學生通過參與課堂活動和課外實踐，提高了自己的綜合素質，包括溝通能力、表達能力、組織能力和領導能力。

學生學會了如何與他人合作，共同完成任務，為未來的社會生活和工作打下了基礎。

學生在解決問題的過程中，培養了堅韌不拔、勇于創新的精神，為個人成長和社會發展做出了貢獻。課后作業1.實驗操作題：

請簡述DNA提取實驗的步驟，并解釋每個步驟的目的。

答案：DNA提取實驗步驟包括：

（1）樣品處理：破碎細胞，釋放DNA。

（2）去除雜質：通過鹽析或酚-氯仿抽提去除蛋白質和脂質等雜質。

（3）DNA純化：通過乙醇沉淀或柱層析等方法純化DNA。

目的：樣品處理釋放DNA，去除雜質提高DNA純度，純化DNA用于后續實驗。

2.理論應用題：

解釋限制酶在基因工程中的作用，并舉例說明其在實際應用中的重要性。

答案：限制酶能夠識別特定的DNA序列并在該序列處切割，從而產生具有粘性末端或平末端的DNA片段。限制酶在基因工程中的作用包括：

（1）切割目的基因和載體DNA，產生相同的粘性末端，便于連接。

（2）識別和切割特定的基因序列，用于基因定位和基因突變。

重要性：限制酶的使用提高了基因工程操作的精確性和效率。

3.分析題：

分析CRISPR-Cas9基因編輯技術的原理，并討論其在醫學和農業領域的應用前景。

答案：CRISPR-Cas9基因編輯技術利用CRISPR系統識別目標DNA序列，并通過Cas9蛋白進行切割，實現基因的精確編輯。

應用前景：

（1）醫學領域：用于治療遺傳性疾病，如囊性纖維化、鐮狀細胞貧血等。

（2）農業領域：提高作物產量、抗病性和適應性，如轉基因抗蟲棉、抗除草劑大豆等。

4.創新設計題：

設計一個實驗方案，利用基因工程技術提高植物的抗旱性。

答案：實驗方案：

（1）提取具有抗旱性的植物基因。

（2）將抗旱基因與載體連接，構建重組DNA分子。

（3）將重組DNA分子導入植物細胞，篩選具有抗旱性的轉基因植物。

（4）分析轉基因植物的抗旱性，驗證基因工程技術的有效性。

5.應用題：

闡述基因檢測技術在臨床診斷中的作用，并舉例說明其在實際病例中的應用。

答案：基因檢測技術在臨床診斷中的作用：

（1）檢測遺傳性疾病：如唐氏綜合征、囊性纖維化等。

（2）腫瘤標志物檢測：如BRCA1、BRCA2基因突變檢測，用于乳腺癌和卵巢癌的早期診斷。

實際病例應用：

（1）某患者疑似患有囊性纖維化，通過基因檢測發現其存在CFTR基因突變，確診為囊性纖維化。

（2）某患者疑似患有乳腺癌，通過基因檢測發現其BRCA1基因突變，提示有乳腺癌家族史，建議加強監測和預防措施。板書設計①重組DNA技術的基本工具

-限制酶

-DNA連接酶

-載體

②限制酶

-特異性識別和切割DNA

-粘性末端和平末端

-常見的限制酶類型

③DNA連接酶

-將DNA片段連接成重組DNA分子

-連接粘性末端和平末端

-T4DNA連接酶

④載體

-常用的載體類型：質粒、噬菌體、人工染色體

-載體的選擇標準

-載體的構建過程

⑤基因工程的實驗步驟

-DNA提取

-限制酶切割

-DNA連接

-轉化

-表達

⑥基因工程的倫理問題

-安全性

-道德和倫理

-公眾接受度反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.實驗操作與理論講解相結合：在教學中，我注重將理論講解與實際操作相結合，讓學生在動手實踐中加深對知識的理解。例如，在講解限制酶切割DNA時，我讓學生親自操作，觀察粘性末端的產生，這樣既能提高學生的興趣，又能增強他們的動手能力。

2.案例教學法的運用：通過分析真實的基因工程案例，如CRISPR-Cas9技術在醫療領域的應用，使學生更加直觀地了解基因工程的應用價值，激發學生的學習興趣和探索欲望。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生對抽象概念的理解困難：在講解限制酶、DNA連接酶等工具的分子機制時，部分學生表示難以理解。這說明我在理論講解部分可能過于深入，未能考慮到學生的接受能力。

2.實驗操作細節處理不足：在實驗操作環節，部分學生在使用儀器和設備時存在操作不規范的情況，這可能是由于我在實驗指導時的細節講解不夠清晰所致。

3.學生合作學習效果不理想：在小組討論環節，我發現部分學生參與度不高，可能是由于討論主題不夠貼近學生的實際生活，或者討論氛圍不夠活躍。

反思改進措施（三）

1.優化理論講解：針