2024-2025學年高中生物專題11.2基因工程的基本操作程序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為新教材選修3《現代生物科技專題》中的“基因工程的基本操作程序”。內容包括基因工程的定義、基本工具（限制酶、DNA連接酶、載體等）、基因克隆的基本步驟（目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定等）。通過本節課的學習，學生能夠理解基因工程的基本原理和操作程序，為后續學習打下基礎。核心素養目標1.培養學生的科學探究能力，通過基因工程的基本操作程序的學習，使學生能夠運用科學方法分析問題、解決問題。

2.增強學生的生物技術意識，認識到基因工程在現代生物科技中的重要作用，激發學生對生物技術的興趣。

3.培養學生的批判性思維能力，引導學生對基因工程的應用進行倫理和安全的思考。

4.提升學生的合作學習與交流能力，通過小組討論和實驗操作，學會與他人合作，共同完成基因工程實驗。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，已經學習了高中生物的分子生物學基礎，包括DNA結構、基因表達調控、遺傳信息的傳遞等知識。此外，學生還應該對細胞生物學、生物化學等領域的知識有所了解，這些基礎知識的掌握對于理解基因工程的基本操作程序至關重要。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高中生對生物科技普遍具有濃厚的興趣，尤其是對基因工程這樣的前沿科技領域。學生的能力方面，他們具備一定的邏輯思維和分析問題的能力，但實驗操作技能可能參差不齊。學習風格上，學生中既有偏好獨立思考的，也有傾向于團隊合作學習的。

3.學生可能遇到的困難和挑戰：

學生在理解基因工程的基本操作程序時可能遇到的困難包括：對某些生物學術語的混淆、難以將理論知識與實際操作相結合、對實驗原理和步驟的理解不夠深入。此外，實驗操作的復雜性也可能成為學生面臨的挑戰，特別是在實驗技能和實驗安全意識方面。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：通過系統的講解，幫助學生構建基因工程的基本概念框架。

2.討論法：組織學生圍繞基因工程的應用和倫理問題進行討論，培養批判性思維。

3.實驗法：指導學生進行模擬實驗，讓學生親身體驗基因工程的操作步驟，加深理解。

教學手段：

1.多媒體演示：利用PPT展示基因工程操作流程圖，直觀展示操作步驟。

2.視頻教學：播放相關實驗操作視頻，幫助學生理解復雜實驗過程。

3.在線資源：提供在線實驗指導，便于學生課后復習和拓展學習。教學過程一、導入新課

（教師）同學們，今天我們來學習高中生物選修3《現代生物科技專題》中的“基因工程的基本操作程序”。首先，請大家回顧一下我們已經學過的分子生物學知識，比如DNA的結構、基因表達調控等，這些都是我們今天學習的基礎。

（學生）回顧了DNA的結構、基因表達調控等知識。

二、新課講授

（教師）接下來，我將為大家介紹基因工程的定義、基本工具和基本步驟。

1.基因工程的定義

（教師）基因工程，顧名思義，就是通過人為的方式對生物體的基因進行操作和改造。簡單來說，就是將一個生物體的基因轉移到另一個生物體中，從而改變其性狀。

（學生）了解了基因工程的定義。

2.基本工具

（教師）在基因工程中，我們通常會用到一些特殊的工具，比如限制酶、DNA連接酶和載體等。

（教師）首先，我們來了解一下限制酶。限制酶是一種特殊的酶，它能夠識別特定的DNA序列，并在這些序列的特定位置上切割DNA分子。

（學生）了解了限制酶的作用。

（教師）接下來，我們看看DNA連接酶。DNA連接酶是一種酶，它能夠將兩個DNA分子連接起來，形成一個新的DNA分子。

（學生）了解了DNA連接酶的作用。

（教師）最后，我們來看看載體。載體是一種DNA分子，它可以將外源基因攜帶到宿主細胞中。

（學生）了解了載體的作用。

3.基本步驟

（教師）基因工程的基本步驟包括：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。

（教師）首先，目的基因的獲取。這一步主要是從生物體中提取目的基因。

（學生）了解了目的基因的獲取步驟。

（教師）接下來，基因表達載體的構建。這一步是將目的基因插入到載體中，形成基因表達載體。

（學生）了解了基因表達載體的構建步驟。

（教師）然后，將目的基因導入受體細胞。這一步是將基因表達載體導入到宿主細胞中。

（學生）了解了將目的基因導入受體細胞的步驟。

（教師）最后，目的基因的檢測與鑒定。這一步是檢測目的基因是否成功導入受體細胞，并鑒定其表達情況。

（學生）了解了目的基因的檢測與鑒定步驟。

三、課堂練習

（教師）現在，請大家完成以下練習題，檢驗一下自己對本節課內容的掌握情況。

（學生）認真完成課堂練習題。

四、課堂討論

（教師）接下來，我們進行課堂討論。請同學們思考以下問題：

1.基因工程有哪些應用？

2.基因工程在應用過程中可能遇到哪些倫理和安全性問題？

（學生）積極參與課堂討論，發表自己的觀點。

五、課堂總結

（教師）今天我們學習了基因工程的基本操作程序，包括定義、基本工具和基本步驟。希望大家通過這節課的學習，能夠對基因工程有一個更深入的了解。

（學生）總結本節課所學內容，加深對基因工程的理解。

六、課后作業

（教師）請大家課后完成以下作業：

1.查閱資料，了解基因工程在農業、醫學等領域的應用實例。

2.思考基因工程在應用過程中可能遇到的倫理和安全性問題，并提出自己的看法。

（學生）認真完成課后作業，鞏固所學知識。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：

學生通過本節課的學習，能夠準確理解基因工程的定義、基本工具（限制酶、DNA連接酶、載體等）以及基因克隆的基本步驟（目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定等）。學生對這些基本概念和操作程序的記憶和理解達到了課程要求。

2.實驗技能提升：

學生在模擬實驗中，通過實際操作，掌握了基因工程實驗的基本技能，如DNA的提取、限制酶的切割、DNA連接等。這些技能的提升將有助于學生在未來的生物實驗課程中更加得心應手。

3.科學探究能力的培養：

學生在探究基因工程的基本操作程序時，學會了如何運用科學方法分析問題、解決問題。他們能夠設計實驗方案，進行實驗操作，并從實驗結果中得出結論，這一過程有助于提高學生的科學探究能力。

4.生物技術意識的增強：

學生通過學習基因工程，認識到生物技術在現代社會中的重要作用，激發了他們對生物科技的興趣。他們開始關注生物科技的發展動態，并對生物技術的應用前景有了更深的認識。

5.倫理和安全性意識的培養：

學生在討論基因工程的應用和倫理問題時，學會了從倫理和安全性角度思考問題。他們能夠認識到基因工程在應用過程中可能帶來的風險，并思考如何平衡科技發展與倫理道德的關系。

6.合作學習與交流能力的提升：

在小組討論和實驗操作中，學生學會了與他人合作，共同完成任務。他們通過交流分享各自的觀點和經驗，提高了自己的團隊協作能力和溝通能力。

7.知識遷移能力的提高：

學生將所學知識應用于解決實際問題，如分析基因工程在農業、醫學等領域的應用實例。這種知識遷移能力的提高有助于學生將理論知識與實際應用相結合。

8.學習興趣的激發：

通過本節課的學習，學生對基因工程產生了濃厚的興趣，激發了他們進一步學習生物科技的愿望。這種興趣的激發將有助于學生持續關注和探索生物科技領域。內容邏輯關系①基因工程的定義與基本概念

-基因工程的定義：通過人為方式對生物體的基因進行操作和改造。

-基本概念：基因、DNA、基因表達、載體、限制酶、DNA連接酶。

②基因工程的基本工具

-限制酶：識別特定DNA序列并切割。

-DNA連接酶：連接DNA分子。

-載體：攜帶外源基因的DNA分子。

③基因克隆的基本步驟

-目的基因的獲取：從生物體中提取目的基因。

-基因表達載體的構建：將目的基因插入載體。

-將目的基因導入受體細胞：將載體導入宿主細胞。

-目的基因的檢測與鑒定：檢測目的基因的存在和表達情況。課后作業1.實驗設計題：

題目：設計一個實驗方案，以大腸桿菌為受體細胞，將人類胰島素基因導入其中，并檢測胰島素的表達。

答案：實驗步驟如下：

（1）獲取人類胰島素基因：從人類細胞中提取胰島素基因。

（2）構建基因表達載體：將胰島素基因插入到載體DNA中。

（3）將載體DNA導入大腸桿菌：采用轉化法將載體DNA導入大腸桿菌。

（4）檢測胰島素表達：通過Westernblot或ELISA等方法檢測大腸桿菌中胰島素的表達。

2.倫理思考題：

題目：基因編輯技術在醫療領域的應用可能會帶來哪些倫理問題？

答案：基因編輯技術在醫療領域的應用可能會帶來以下倫理問題：

（1）基因編輯可能導致基因變異，引發不可預見的副作用。

（2）基因編輯技術可能被用于非醫學目的，如設計“設計嬰兒”。

（3）基因編輯可能導致基因歧視，加劇社會不平等。

3.應用分析題：

題目：分析基因工程在農業領域的應用，并討論其對農業生產的影響。

答案：基因工程在農業領域的應用主要包括：

（1）培育轉基因作物，提高作物產量和抗病蟲害能力。

（2）改良動物品種，提高畜牧業生產效率。

（3）生產生物農藥，減少化學農藥的使用。

對農業生產的影響：

（1）提高作物產量和品質。

（2）降低農業生產成本。

（3）減少環境污染。

4.知識應用題：

題目：解釋以下概念之間的聯系：基因、DNA、蛋白質。

答案：基因是生物遺傳信息的載體，由DNA分子組成。DNA分子是生物遺傳信息的存儲介質，通過轉錄和翻譯過程，DNA信息轉化為蛋白質。因此，基因、DNA、蛋白質三者之間存在密切的聯系。

5.案例分析題：

題目：分析CRISPR-Cas9技術在基因編輯中的應用，并討論其優缺點。

答案：CRISPR-Cas9技術是一種基于RNA指導的基因編輯技術，具有以下優缺點：

優點：

（1）操作簡便，成本低。

（2）編輯效率高，特異性強。

缺點：

（1）可能引起脫靶效應，導致非目標基因的編輯。

（2）編輯后的基因可能引發細胞毒性或免疫反應。教學評價1.課堂評價：

（1）提問環節：通過課堂提問，教師可以及時了解學生對知識的掌握程度。教師會設計一系列與基因工程基本操作程序相關的問題，如“什么是限制酶？”“基因表達載體的構建包括哪些步驟？”等。學生的回答情況將作為評價學生學習效果的重要依據。

（2）觀察環節：教師會關注學生在課堂上的參與度、實驗操作能力以及團隊合作情況。例如，在模擬實驗過程中，教師會觀察學生是否能夠按照步驟正確操作，是否能夠與同伴有效溝通和協作。

（3）測試環節：通過課堂小測驗或隨堂測試，教師可以評估學生對知識點的理解和應用能力。測試題包括選擇題、填空題和簡答題，內容涵蓋本節課的重點知識點。

2.作業評價：

（1）作業批改：教師會對學生的課后作業進行認真批改，包括實驗報告、思考題和案例分析等。批改過程中，教師會關注學生是否能夠運用所學知識解決實際問題，是否能夠清晰、準確地表達自己的觀點。

（2）作業點評：教師會針對學生的作業進行詳細點評，指出優點和不足，并提出改進建議。例如，在評價實驗報告時，教師會關注學生是否能夠準確記錄實驗數據，是否能夠合理分析實驗結果。

（3）反饋與鼓勵：教師會及時將作業評價結果反饋給學生，鼓勵學生繼續努力。對于表現優秀的學生，教師會給予表揚；對于存在問題的學生，教師會耐心指導，幫助他們克服困難。

3.形成性評價：

（1）實驗報告評分：通過對學生實驗報告的評分，教師可以了解學生在實驗操作、數據分析、結論撰寫等方面的能力。實驗報告評分標準包括實驗步驟的正確性、數據分析的合理性、結論的準確性等。

（2）課堂參與度