2024年高中生物專題1基因工程1.2第1課時目的基因獲取和基因表達載體的構建教學設計新人教版選修3學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內容本節課內容選自新人教版選修3《生物技術實踐》專題1基因工程1.2第1課時，主要圍繞目的基因的獲取和基因表達載體的構建展開。通過學習，學生將了解目的基因的來源、獲取方法以及基因表達載體的構建過程。具體內容包括：目的基因的來源（基因文庫、PCR技術等），目的基因的獲取方法（分子克隆、化學合成等），基因表達載體的構建（載體種類、載體構建方法等）。核心素養目標培養學生生物科學思維，通過目的基因獲取和基因表達載體的構建，提升學生運用分子生物學技術解決問題的能力。增強學生的科學探究意識，通過實驗操作，鍛煉學生的實驗設計、操作和數據分析能力。同時，引導學生樹立科學倫理觀念，認識到生物技術在造福人類的同時，也要關注其可能帶來的倫理問題。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

學生在此之前已經學習了分子生物學的基礎知識，包括DNA結構、基因表達調控、基因突變等。此外，他們可能對PCR技術、分子克隆等基本實驗操作有所了解。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

學生對生物技術領域普遍感興趣，尤其是基因工程這一前沿領域。學生的能力方面，具備一定的實驗操作技能和數據分析能力。學習風格上，部分學生偏好通過實驗操作來學習，而另一部分學生則更傾向于理論學習和邏輯推理。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：

學生在學習目的基因獲取和基因表達載體構建時，可能會遇到以下困難和挑戰：

（1）對分子生物學理論知識的理解不夠深入，難以將理論知識與實驗操作相結合。

（2）實驗操作過程中，可能對實驗步驟和注意事項掌握不牢固，導致實驗失敗。

（3）數據分析能力不足，難以從實驗結果中提取有效信息。

（4）對于基因工程倫理問題的認識不足，可能難以在實驗中遵循倫理原則。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：結合多媒體課件，系統講解目的基因的獲取方法和基因表達載體的構建過程，幫助學生建立知識框架。

2.討論法：組織學生圍繞實驗設計、實驗操作和結果分析進行小組討論，激發學生的思考和分析能力。

3.實驗法：引導學生進行模擬實驗操作，通過實際操作加深對知識點的理解。

教學手段：

1.多媒體課件：展示實驗原理、步驟和結果，直觀呈現教學內容。

2.實驗操作視頻：播放實驗操作過程，幫助學生掌握實驗技巧。

3.在線教學平臺：提供實驗指導、學習資料和在線討論區，方便學生自主學習。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。例如，提前一天發布關于目的基因獲取和基因表達載體構建的PPT，要求學生了解基本概念和操作流程。

設計預習問題：圍繞目的基因獲取和基因表達載體構建，設計一系列具有啟發性和探究性的問題，引導學生自主思考。如：“如何從基因組中提取目的基因？”“載體構建有哪些常見的策略？”

監控預習進度：利用平臺功能或學生反饋，監控學生的預習進度，確保預習效果。教師可以通過查看學生提交的預習成果，了解學生的預習情況。

學生活動：

自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解目的基因獲取和基因表達載體構建的基本原理。例如，學生通過閱讀PPT和文檔，了解到分子克隆的基本步驟。

思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。學生可能會提出：“為什么選擇PCR技術獲取目的基因？”等問題。

提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。教師可以收集學生的預習成果，作為課堂討論的素材。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出目的基因獲取和基因表達載體構建課題，激發學生的學習興趣。例如，播放一個關于基因工程在醫藥領域的應用視頻。

講解知識點：詳細講解目的基因獲取和基因表達載體的構建過程，結合實例幫助學生理解。如，通過講解PCR技術操作步驟，讓學生明白如何從基因組中提取目的基因。

組織課堂活動：設計小組討論、角色扮演、實驗等活動，讓學生在實踐中掌握技能。例如，小組討論如何選擇合適的載體，角色扮演模擬實驗操作過程。

解答疑問：針對學生在學習中產生的疑問，進行及時解答和指導。如，學生提問“為什么載體中要加入抗生素抗性基因？”教師可以解釋這是為了篩選轉化成功的細胞。

學生活動：

聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。例如，在講解載體構建時，學生需要思考不同載體載體的優缺點。

參與課堂活動：積極參與小組討論、角色扮演、實驗等活動，體驗知識的應用。如，學生在角色扮演中模擬實驗操作，體驗基因工程的復雜性。

提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。例如，學生可能會提問“基因表達載體構建是否會影響基因表達水平？”并展開討論。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業：根據目的基因獲取和基因表達載體構建課題，布置適量的課后作業，鞏固學習效果。如，要求學生設計一個簡單的基因表達載體。

提供拓展資源：提供與目的基因獲取和基因表達載體構建相關的拓展資源（如書籍、網站、視頻等），供學生進一步學習。例如，推薦相關的在線課程和學術論文。

反饋作業情況：及時批改作業，給予學生反饋和指導。教師可以針對學生的作業反饋，指出其不足并提出改進建議。

學生活動：

完成作業：認真完成老師布置的課后作業，鞏固學習效果。例如，學生通過設計基因表達載體，加深對構建過程的理解。

拓展學習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學習和思考。如，學生通過閱讀推薦書籍，了解基因工程在生物技術領域的應用。

反思總結：對自己的學習過程和成果進行反思和總結，提出改進建議。例如，學生可以反思自己在設計基因表達載體過程中的思維過程，找出不足并改進。學生學習效果學生學習效果主要體現在以下幾個方面：

1.知識掌握程度

（1）目的基因的來源：了解基因文庫、PCR技術等獲取目的基因的方法。

（2）基因表達載體的構建：掌握載體種類、載體構建方法以及構建過程中的注意事項。

（3）基因表達載體的功能：理解基因表達載體的作用及其在生物技術中的應用。

2.實驗操作技能

學生在本節課中通過模擬實驗操作，掌握了以下實驗技能：

（1）目的基因的獲取：學會使用PCR技術從基因組中提取目的基因。

（2）基因表達載體的構建：掌握載體構建的基本步驟，包括載體選擇、插入目的基因、連接等。

（3）基因表達載體的檢測：學會檢測基因表達載體的構建結果，如PCR檢測、酶切分析等。

3.分析與解決問題的能力

學生在本節課中通過討論、實驗等活動，提升了以下能力：

（1）分析能力：能夠分析目的基因獲取和基因表達載體構建過程中的問題，并提出解決方案。

（2）問題解決能力：在面對實驗失敗或結果異常時，能夠迅速找到原因并調整實驗方案。

（3）創新思維：在實驗過程中，能夠嘗試不同的實驗方法，尋求更好的解決方案。

4.團隊合作與溝通能力

學生在小組討論、角色扮演等活動中，提升了以下能力：

（1）團隊合作：學會與他人合作，共同完成任務。

（2）溝通能力：能夠清晰、準確地表達自己的觀點，傾聽他人的意見，并在此基礎上進行討論。

（3）協調能力：在團隊中，能夠協調各方資源，確保實驗順利進行。

5.科學倫理觀念

學生在學習過程中，對以下科學倫理問題有了更深入的認識：

（1）基因編輯的倫理問題：了解基因編輯技術在醫學、農業等領域的應用，以及可能帶來的倫理問題。

（2）基因隱私保護：認識到基因信息的重要性，以及保護個人基因隱私的必要性。

（3）生物安全：了解生物技術在應用過程中可能帶來的生物安全問題，以及如何防范。

6.自主學習能力

（1）自主獲取知識：學會利用網絡、圖書館等資源，自主獲取與基因工程相關的知識。

（2）自主學習方法：掌握自主學習的方法，如制定學習計劃、總結歸納、反思總結等。

（3）自我評估：學會對自己的學習過程和成果進行評估，找出不足并改進。課后作業1.實驗設計題

題目：設計一個實驗方案，以驗證PCR技術從基因組中成功提取了目的基因。

答案：

實驗目的：驗證PCR技術從基因組中提取目的基因的成功性。

實驗材料：基因組DNA、PCR引物、PCR反應混合物、DNA電泳試劑盒等。

實驗步驟：

（1）提取基因組DNA；

（2）設計PCR引物，針對目的基因的上下游序列；

（3）進行PCR反應，包括預變性、變性、退火和延伸步驟；

（4）取PCR產物進行電泳分析；

（5）觀察并記錄電泳結果，判斷目的基因是否成功提取。

2.綜合應用題

題目：簡述基因表達載體的構建過程，并說明構建過程中需要注意的關鍵步驟。

答案：

基因表達載體的構建過程主要包括以下步驟：

（1）選擇合適的載體：根據實驗目的和需求，選擇合適的載體，如質粒、噬菌體載體等；

（2）設計引物：針對目的基因的上下游序列，設計PCR引物；

（3）PCR擴增目的基因：利用PCR技術擴增目的基因；

（4）連接：將目的基因與載體連接，形成重組載體；

（5）轉化：將重組載體轉化到宿主細胞中；

（6）篩選和鑒定：通過抗生素抗性篩選和酶切分析等手段，篩選出含有目的基因的細胞。

構建過程中需要注意的關鍵步驟：

（1）引物設計：引物設計要準確、特異性強，避免非特異性擴增；

（2）連接反應：連接反應條件要適宜，確保連接效率；

（3）轉化：轉化效率要高，確保有足夠的細胞含有目的基因；

（4）篩選和鑒定：篩選和鑒定過程要準確，避免假陽性結果。

3.應用分析題

題目：分析基因表達載體的構建在生物技術中的應用，舉例說明。

答案：

基因表達載體的構建在生物技術中具有廣泛的應用，以下為幾個例子：

（1）基因工程藥物的生產：通過基因表達載體的構建，將目的基因導入宿主細胞，生產如胰島素、干擾素等藥物；

（2）基因治療：將治療性基因導入患者體內，用于治療遺傳性疾病或癌癥；

（3）基因編輯：利用基因表達載體構建基因編輯系統，如CRISPR-Cas9，實現對基因的精確修改；

（4）基因克隆：通過基因表達載體構建，將目的基因克隆到宿主細胞中，用于后續研究。

4.判斷題

題目：基因表達載體的構建過程中，引物設計是關鍵步驟。

答案：正確。

5.簡答題

題目：簡述基因表達載體的構建過程中，如何篩選和鑒定含有目的基因的細胞。

答案：

篩選和鑒定含有目的基因的細胞的方法主要包括以下幾種：

（1）抗生素抗性篩選：在含有抗生素的培養基中篩選出能夠生長的細胞，這些細胞可能含有目的基因；

（2）酶切分析：通過酶切分析，檢測重組載體是否含有目的基因；

（3）PCR檢測：利用PCR技術檢測細胞中是否存在目的基因；

（4）測序：對篩選出的細胞進行測序，確認其是否含有目的基因。板書設計①本文重點知識點：

-目的基因的獲取

-基因表達載體的構建

-載體種類

-載體構建方法

-基因表達載體的功能

②關鍵詞：

-基因文庫

-PCR技術

-限制性核酸內切酶

-連接酶

-轉化

-抗生素抗性篩選

-酶切分析

③重點句子：

-“目的基因的獲取是基因工程的第一步，也是最為關鍵的一步。”

-“基因表達載體的構建是將目的基因導入宿主細胞的關鍵環節。”

-“載體種類繁多，根據不同的應用需求選擇合適的載體至關重要。”

-“載體構建方法包括分子克隆和化學合成兩種主要途徑。”

-“基因表達載體的功能包括表達目的基因、篩選轉化細胞等。”教學反思教學反思

今天的課結束了，我想對今天的課程進行一些反思。首先，我覺得今天的教學效果還不錯，學生們對目的基因的獲取和基因表達載體的構建這部分內容表現出了一定的興趣。但是，我也發現了一些問題和不足，以下是我的一些思考。

首先，我在導入新課的時候，通過播放一個關于基因工程在醫藥領域的應用的視頻，試圖激發學生的興趣。從學生的反應來看，這個方法還是起到了一定的作用，他們對于基因工程的應用有了更直觀的認識。但是，我也意識到，視頻的時間不宜過長，否則可能會讓學生感到疲勞，注意力不集中。

其次，在講解目的基因獲取的方法時，我采用了講授法和實驗法相結合的方式。通過講解PCR技術的原理和步驟，讓學生了解如何從基因組中提取目的基因。在實驗法部分，我設計了一個模擬實驗，讓學生分組進行操作，這樣既能鞏固理論知識，又能提高他們的動手能力。我發現，學生們在模擬實驗中積極性很高，但是部分學生對于實驗步驟的細節掌握不夠，這可能是我在講解時沒有強調到位。

在基因表達載體的構建部分，我重點講解了載體種類和構建方法。我使用了圖片和文字相結合的方式，讓學生更直觀地理解不同載體的結構和功能。在講解過程中，我發現有些學生對于載體構建的復雜性和精確性感到困惑，這可能是因為這部分內容比較抽象，需要更多的實踐來加深理解。

在組織課堂活動時，我嘗試讓學生分組討論和角色扮演，以培養學