3.2基因工程的基本操作程序第1课时教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2025年“湘道杯”大赛 教学设计 人教版（2019）高中生物选择性必修3 3.2 基因工程的基本操作程序 第1课时 参赛人： 唐莉琴 学校名：道县第二中学 3.2《基因工程的基本操作程序》第1课时教学设计 一、教材分析 本节课内容选自人教版高中生物选择性必修3第三章的第二节内容的一部分。本节内容开篇“从社会中来”栏目的内容与章引言相呼应，继续使用我国科学家取得的重大科技成果——成功培育转基因抗虫棉作情境素材。本节课节选的目的基因的筛选与获取是基因工程基本操作的第一步，也是转基因产品安全性的重要保障，所以将利用PCR获取和扩增目的基因这一内容作为一个重难点内容，需要一个课时完成。 二、学情分析 学生已经完成了基因工程的“分子工具”等内容的学习，对基因工程涉及的操作工具已有初步的认识，形成了一定的生命观念。在完成上一节内容的学习时，通过问题导向的学习已经学会自主建构相关知识，学生在分析、推理、归纳、和总结的过程中，科学思维也得到了充分发展。本节课将采用动画演示、活动探究、模型建模等手段帮助学生分析问题，更深入的理解知识点，并且提高学生的动手操作能力和解决问题的能力。 三、教学目标与核心素养 生命观念：基于细胞内DNA复制的原理，利用物质与能量观，理解PCR技术的原理、条件及过程，以及其在基因工程中的应用。 科学探究：采用动画演示、活动探究、模型建构等手段阐明PCR技术的过程、结果，培养学生科学探究和动手操作能力。 科学思维：通过分析与比较的科学方法，比较细胞体内DNA的复制与PCR技术体外扩增DNA的异同点，并利用知识基础探讨相关问题，提高学生的科学思维水平。 社会责任：了解PCR技术在转基因生物、疾病诊断等方面的应用，感受科研工作者创新进取、不懈努力的科学精神和为国分忧、为民解难的社会责任感，认同基因工程促进了社会生产力提高。 四、教学重难点 教学重点为：（1）目的基因的筛选与获取；（3）利用PCR获取和扩增目的基因。 教学难点为：（1）利用PCR获取和扩增目的基因； 五、教学方法 讲授法，探究法，讨论法，直观演示法。 六、教学手段 小组合作学习，多媒体辅助教学，课后巩固与拓展。 七、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 （一）创设情境，导入新课 从社会中来： 一条小虫引发的科技大战——《中国农科院棉花研究所开发抗虫棉纪实》视频 思考问题：1.转基因抗虫棉抗虫的机制是什么？ 2. 培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？ 培育转基因抗虫棉的简要过程： 通过对我国科技成果的分析，阐述本章节基因工程的基本操作程序有哪些，并点明本节课的重点内容为目的基因的筛选与获取。 选择能够吸引学生注意力、激发学生学习兴趣的方式导入新课。 （二）活动探究，讲授新课 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 （1）概念：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 （2）实例：与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。 2.目的基因的筛选 从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。 提出问题：假设 已知Bt基因的脱氧核苷酸序列，如何获取Bt基因？ 3.目的基因的获取 （1）人工合成法； （2）从基因文库中获取； （3）利用PCR获取和扩增目的基因； 自主学习：阅读教材P77，获取PCR的定义、条件、大致过程。 二、利用PCR获取和扩增目的基因 PCR技术的概况： PCR是聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的反应条件与各种组分，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 提出问题：PCR技术体外复制目的基因与细胞体内目的基因的复制有什么不同？ 旧知回顾：体内DNA的复制(学生自主阐述体内DNA复制的过程) 分组讨论： 学生完成活动任务请小组代表阐述问题的答案，教师评价后归纳梳理。 归纳梳理：PCR技术所需的基本条件 知识拓展：dNTP（脱氧核苷三磷酸） 知识拓展：引物 自主学习：仔细阅读教材P78-79 图3-5 PCR反应过程示意图(学生自主阐述体内PCR扩增的过程) 归纳梳理：PCR扩增目的基因的过程 构建模型： 提出问题：现如今科学家常用PCR特异性地快速扩增目的基因，现提供一个苏云金杆菌的DNA分子，其中有一段我们需要的目的基因，如何利用PCR获取到这个目的基因并对它进行扩增？ 问题探究： 1.PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的基因？ 2.如果已知目的基因的序列和结构，利用PCR筛选和扩增出该目的基因的关键是什么？ PCR扩增循环1次的过程示意图： 学生完成活动任务请两个小组的代表上台展示本小组的成果，教师评价后进一步归纳梳理，利用多媒体展示PCR循环一次的动画，同时对预学案上思考问题的答案做出解释。 观看动画视频《PCR的反应过程》 ，直观感受PCR技术获取并扩增目的基因的过程。 梳理归纳： PCR的结果：由于一个循环得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量又可以增加一倍。即成指数形式扩增，扩增循环n次得到的DNA分子片段数量为2n。 分析资料，创设问题情境，解决新问题 指导学生自主学习，充分发挥学生的学习主动性；以问题驱动学生应用所学知识，通过分析与综合，概括生物学概念。 小组讨论，师生谈话，培养学生的合作学习能力和交流表达能力；培养学生分析问题、进行推理判断的能力。 补充拓展高考常考知识点，有利于学生更升入理解知识点并应用于练习当中。 学生自主学习，充分发挥学生的主观能动性，同时学会利用图文等形式准确地描述生物学概念。 运用知识点构建动态物理模型，培养培养学生科学探究和动手操作能力。 通过问题形式进一步引导学生深入思考，并学会将教材知识运用到社会实际。 运用多媒体展示，让学生直观感受进一步加深对知识点的理解。 （三）整体回顾，归纳小结 引导学生自主构建概念图，回顾本节所学内容： 让学生自主归纳，将本节课的知识有机的串联起来，以便有一个系统全面的认识，也能培养学生的概括和语言表达能力。 （四）课堂检测，巩固提高 1.下列有关获取目的基因的叙述，错误的是（ ） A、目的基因就是编码蛋白质的基因 B、获取目的基因是基因工程的第一步 C、来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因 D、序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会 2.PCR 技术不仅可用于基础研究，还适用于日常的临床诊断、法医学调查和农业生物技术研究。采用PCR方法进行研究，其反应程序如图所示。下列叙述不正确的是（ ） A、PCR 反应中的每次循环的变性、复性、延伸过程，都涉及氢键的形成或断裂 B、延伸和后延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和4种核糖核苷酸 C、PCR应用于临床病原菌检测，所用的引物应该能与病原菌的两条单链DNA特异性结合 D、后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分 检测学生是否接受了本节课的重、难点内容。让学生体会理论知识的掌握与应用的关系。 （五）布置作业，拔高锻炼 布置学生课后作业： 联系社会生活实际： 1.新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒，病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其他病原体的标志物，它的核酸检测绝大多数采用荧光定量PCR法，那么是用PCR直接扩增RNA序列吗？小组合作查阅资料尝试分析。 2.利用网络资源查询，了解更多我国在PCR技术领域的应用，如病原体鉴定、遗传病诊断、免疫学研究、癌基因探索及某些疾病治疗等。 培养小组合作能力，同时还可以进一步提高学生学习生物学的兴趣。 八、板书设计 3.2.1 基因工程的基本操作程序 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 2.目的基因的筛选 3.目的基因的获取 二、利用PCR获取和扩增目的基因 1.PCR技术的概况：聚合酶链式反应 2.PCR技术所需的基本条件 3.PCR扩增目的基因的过程 变性--复性--延伸 九、教学反思 1 学科网（北京）股份有限公司 $$