3.2 基因工程的基本操作程序 教学设计 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

课标分析在 《课程标准》中与本节有关的具体要求是：概念 5 基因工程赋予生物新的遗传特性5.1.3 阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞核目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤设计思想2019年底开始，新冠病毒在全球范围内肆虐，高二学生亲身经历疫情带来的生活学习上的变化。本节课以一款重组蛋白新冠疫苗的研发为主线，设置情境，将学习的内容有机串联起来，保持学生思维的连贯性，采用完成 4个阶段任务的模式逐步呈现基因工程的基本操作程序，形成整体认识。学习技术的同时，联系国家对于新冠疫苗研发的举措，树立学生的科技自信，增加国家认同感。 教材分析 本节课是人教版 2019选择性必修 3《生物技术与工程》第 3章《基因工程》第 3节的内容。本节内容体现了前一节介绍的“分子工具”的综合运用，涉及的技术和操作流程又是后一节介绍的基因工程应用的基础。学生通过在具体的情境中思考、探索和尝试运用基因工程的基本原理构建重组蛋白新冠疫苗研发的基本思路，后通过探讨研发中出现的具体问题，逐步解锁解决方案，既巩固了结构与功能相适应的生命观念，又发展了学生的工程思维；通过展示我国在研发疫苗时的举措及成果增强社会责任意识；通过参与设计抗乙肝西红柿，提升学生学以致用、辩证思维等科学思维能力。 学情分析 高二学生通过前面的学习，已经具备 DNA复制、中心法则、细胞产物工厂化生产、单克隆抗体、载体、限制酶等基础知识，形成了“结构与功能相适应”和“稳态与平衡观”等生命观念，同时也具备了较为成熟的思维能力、认知能力及分析解决问题的能力，但扔不完善，需要在教学活动中适时引导、启发。通过设置贴近学生生活的问题情境，设计层层递进的问题线索，引导学生主动参与到解决问题的过程中来，从而完善大概念的建构，落实生物学的核心素养。 核心素养目标 1、通过研发重组蛋白新冠疫苗的思路，阐明基因工程的基本原理及基本操作程序，发展结构与功能相适应的生命观念，更深入的理解生命的信息观。（生命观念） 2、通过类比 DNA复制过程，推出 PCR反应所需条件；根据中心法则，推出目的基因检测与鉴定的几个水平；以流程图形式概括基因工程的基本操作程序。（科学思维） 3、说出基因表达载体的组成及各元件作用，小组合作模拟基因表达载体构建过程。（科学探究） 4、针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程技术和方法，设计获得某一转基因产品的方案。（科学探究） 5、认同国家对于新冠疫苗研发的举措，树立科技自信，增加国家认同感；认同基因工程对于生产、生活的正面影响。（社会责任） 教学重难点 重点：基因工程的基本操作程序 难点：PCR技术获取和扩增目的基因 学习任务 教师活动 学生活动 设计意图 导入 背景：从 2019年底开始有一种病毒在全球范围内肆虐，经过科研人员的不懈努力，已经明确病毒的结构和侵染人体细胞的机制（视频呈现）提出问题： 1、该病毒是？类型？ 2、日常防护措施？最有效？ 3、疫苗的制备方法？一定需要完整病原体？ 4、选择病毒的哪种蛋白质？理由？ 5、如何获得大量的 S蛋白制备疫苗？ 下达任务：目前，新冠疫情严重，为更好保障人们的健康，现将多路线同时研发疫苗，科研分队任务是：研发一款重组蛋白新冠疫苗。 通过观看视频内容，结合日常生活，回答老师提出的问题，并利用基因工程的原理形成制备重组蛋白新冠疫苗的大体思路。 视频对新冠病毒的呈现丰富学生知识，问题串引发学生对于制备重组蛋白新冠疫苗的兴趣，在研发疫苗的情境下展开学习，引起学生兴趣的同时，对于科学思维起到锻炼作用。学生化身科研人员，以完成任务的形式逐步实现疫苗的研发，锻炼学生的科学探究能力 任务一：请获取大量 S基因 科研人员在新冠爆发之初已采集样品，3天内完成病毒的全基因组测序，并向全世界分享。介绍几个常用数据库，并展示 S基因序列。 学生明确基因序列可以从数据库中获取，并观察 S基因序列后发现是 DNA序列，进而思考已发生逆转录过程。 设计意图：引导学生学会使用序列数据库查询基因，认同肯定我国科研人员的成就及大国风范。 任务一：请获取大量 S基因 如何获取大量的 S基因？引导学生回顾体内 DNA复制过程，明确各组分及作用 回顾 DNA复制过程所需组分及其作用，明确 DNA聚合酶无法从起始位置开始子链合成，需要引物的协助，从而明确引物的作用。 设计意图：温故知新，为后续PCR技术的学习奠定基础 学生活动 快速阅读课本 P77-78，回答以下问题： 1、扩增 S基因的方法、原理、条件？ 2、该方法扩增的过程分几步进行？ 3、请利用黑板上已有材料模拟并讲述该过程 明确 PCR技术的原理，讨论、比较、推出所需条件。利用磁力贴模拟推导 PCR过程，具备模板、引物、延伸