3.2 《基因工程的基本操作程序 第2课时》教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2026年道县优质教学资源评选活动 ---高二年级选择性必修3第三章第2节 《基因工程的基本操作程序 第2课时》教学设计 课程基本信息 主备人 唐莉琴 课型 新授课 学科 生物学 年级 高二年级 学段 高中 版本章节 选择性必修3第三章第二节 教材分析 本节课选自人教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》“基因工程的基本操作程序”第二课时基因表达载体的构建，是基因工程操作的核心步骤。教材将其安排在“目的基因的筛选与获取”之后、“将目的基因导入受体细胞”之前，起到承上启下的关键作用：上承DNA重组基本工具（限制酶、DNA连接酶、载体）的知识，将工具的作用与实际操作相结合；下启目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定，是后续操作顺利进行的前提，也是理解基因工程原理的关键。教材以“为什么构建—由什么组成—怎样构建”为主线，重点阐明：基因表达载体的必备元件（启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制原点）；各元件的功能与位置关系；限制酶选择与双酶切优势等工程性问题。内容抽象、微观、逻辑性强，突出工程思维与实践逻辑。本节内容不仅是技术流程教学，更是培养学生结构与功能观、工程思维、科学探究与社会责任的重要载体，符合新课标对“工程学视角理解生物技术”的要求。 学情分析 授课对象为高二学生，已学习基因工程的基本工具（限制酶、DNA连接酶、载体）、目的基因的获取方法，对基因工程的整体流程有初步认知，为本课学习奠定了基础。但学生对载体各结构的功能、限制酶选择的逻辑等细节理解较浅，学生基础相对薄弱，抽象思维能力有待提升。 学生具备一定的观察、分析能力，但模型建构、逻辑推理和方案优化能力不足，对抽象的分子操作过程难以直观理解，需要通过具象化活动辅助学习。学生对转基因技术（如转基因抗虫棉）有浓厚兴趣，关注生物技术在农业生产中的应用，有较强的探究欲望，适合结合真实情境开展教学。 教学目标与核心素养 1.生命观念：理解基因表达载体的结构与功能相适应的关系，形成结构与功能相适应的生命观念，认识基因工程核心技术的生物学原理。 2.科学探究：通过探究与模型建构活动，掌握基因工程核心技术，提升科学探究能力与动手实践能力。 3.科学思维：对比不同限制酶切割方案，能选择最优方法并论证，锻炼科学思维与批判性思维。 4.社会责任：关注我国转基因抗虫棉最新研究进展，参与相关议题分析，培养社会责任感与科学伦理意识。 教学重难点 教学重点： 1. 基因表达载体的结构组成及各部分的功能。 2. 基因表达载体的构建过程与方法。 3. 限制酶的选择原则。 教学难点： 1. 理解启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别。 2. 双酶切法的原理与优势，以及最优限制酶切割方案的选择。 3. 基因表达载体构建中各结构的协同作用机制。 教学方法 讲授法，讨论法，问题探究法，模型建构法。 教学手段 小组合作学习，多媒体辅助教学，课后巩固与拓展。 教学准备 1. 教具准备：基因表达载体结构示意图、限制酶切割位点示意图、剪纸材料（用于模拟基因表达载体的构建）、白板、多媒体课件（含转基因抗虫棉相关视频）。 2. 分组准备：将学生分为若干小组，每组发放剪纸材料、任务单，便于开展模型建构活动。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 （一）创设情境，导入新课 1. 播放“中国抗虫棉之父”郭三堆相关视频，展示普通棉花与抗虫棉的对比， 提出思考问题：通过PCR获取了足量的苏云金芽孢杆菌Bt抗虫蛋白基因后，如何获得能抵抗棉铃虫的棉花植株？ 2.  回顾转基因抗虫棉的培育流程：目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定，引出本节课核心内容——基因表达载体的构建（基因工程的核心工作）。 1.观看视频，对比两种棉花的差异； 2.思考并回答问题，回顾上节课所学的基因工程基本流程； 3. 明确本节课的学习目标与核心任务。 以真实科研情境导入，激发学生学习兴趣，衔接旧知，自然引出新知，同时渗透科学家精神，落实社会责任目标。 （二）活动探究，讲授新课 任务一：探究构建基因表达载体的目的 1. 呈现资料：游离DNA进入受体细胞的不同命运（分解、无法复制、无法遗传等）； 2. 提出2个思考问题： ①获取Bt抗虫基因后，能否直接导入棉花细胞？ ②构建基因表达载体的目的是什么？ 3. 引导学生总结答案，追问：要让目的基因稳定表达，载体需要具备哪些结构？ 1. 阅读资料，小组讨论问题； 2. 明确：不能直接导入，必须构建基因表达载体； 3. 总结构建目的：使目的基因稳定存在、遗传给子代，且能表达发挥作用； 4. 思考载体所需的结构，为下一环节做铺垫。 通过资料分析与问题驱动，让学生理解“为什么要构建基因表达载体”，从本质上认识该步骤的必要性，培养科学思维。 任务二：探究基因表达载体的结构 1. 展示质粒载体结构示意图，发放任务单，引导学生分组分析各结构的本质与功能； 2.组织学生汇报，完善表格，重点讲解启动子、终止子的功能； 3. 呈现对比表格，引导学生辨析启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别； 4. 补充启动子的3种类型（组成型、组织特异性、诱导型），拓展认知。 1. 分组讨论，完成结构-功能对应表格； 2. 小组代表汇报，修正完善知识点； 3. 填写对比表格，明确易混概念的本质差异； 4. 记录拓展知识，深化对载体结构的理解。 以学生为主体，通过自主探究掌握载体结构，用表格对比突破易混难点，落实结构与功能相适应的生命观念。 任务三：探究基因表达载体的构建过程与方法 1.梳理载体构建的3个基本步骤，用动画演示切割-连接的分子过程； 2.发放剪纸材料，布置探究任务：模拟基因表达载体的构建，小组合作完成； 3.组织成果展示，点评学生的模拟过程； 4.呈现限制酶位点示意图，提出3个能力提升问题： ①能否用XbaⅠ/HindⅢ切割质粒？为什么？ ②对比单酶切与双酶切的连接情况，分析优缺点； ③总结限制酶的选择原则； 5. 补充特殊情况的解决措施：目的基因无合适酶切位点时，通过引物设计引限制酶酶切位点。 1. 跟随教师梳理构建步骤，理解分子操作逻辑； 2. 小组合作，用剪纸模拟载体切割、目的基因插入、连接的全过程； 3. 上台展示成果，讲解构建思路； 4. 分析限制酶切位点，讨论问题，明确： ①不能用破坏标记基因、启动子的酶；②单酶切易自连、反向连接，双酶切可避免，是最优方案；③总结限制酶选择的三个原则； 5. 记录特殊情况的解决方法。 通过模型建构将抽象分子操作具象化，符合学生认知特点；通过问题链层层递进，引导学生自主探究限制酶选择的逻辑，提升科学探究与批判性思维能力。 （三）课堂检测，巩固提高 1. 呈现2道课堂练习题，重点考查载体结构、限制酶选择等核心知识点； (1)下列关于基因表达载体构建的叙述，错误的是( ) A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，组成它的基本单位是脱氧核苷酸 B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等组件 C.人工构建的诱导型启动子，当诱导物存在时，可激活或抑制目的基因的表达 D.由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也有所差别 (2)HindⅢ、BamHI、XhoI表示3种限制酶且切割DNA产生的黏性末端不同。据此回答下列问题： 若瘦素基因两端没有合适的限制酶酶切位点，为使瘦素基因能正确插入P载体中，应在图中引物1和2的 _______（填“3'”或“5'”）端分别添加   _______________________ （填“HindⅢ”或“BamHⅠ”或“XhoⅠ”）的识别序列。 2.巡视学生答题情况，针对易错点（如终止密码子的位置）进行讲解； 3. 核对答案，强化核心知识点。 1. 独立完成练习题；2. 订正错误，标注易错点； 3. 回顾知识点，查漏补缺。 即时巩固所学知识，检测学生对核心概念的掌握情况，及时纠正认知误区。 （四）整体回顾，归纳小结 引导学生以思维导图的形式，梳理本节课核心内容,强调核心考点： 1.跟随教师，自主梳理知识框架； 2.完善笔记，强化记忆。 帮助学生构建完整的知识体系，强化对核心内容的理解与记忆，培养归纳总结能力。 （五）布置课后任务 1. 布置课后任务： ①思考如何将Bt抗虫基因导入棉花细胞，为下节课铺垫；②自主查阅我国转基因棉棉花的最新研究进展，撰写简短分析； 2. 明确任务要求，预告下节课内容。 1. 记录课后任务； 2. 明确下节课的学习内容，做好预习准备。 衔接后续教学，引导学生自主探究，深化社会责任教育，培养自主学习能力 板书设计 3.2.2 基因工程的基本操作程序 ——基因表达载体的构建 一、构建基因表达载体的目的 使目的基因稳定存在、遗传给子代，且能表达发挥作用 二、基因表达载体的结构及功能 1.启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 2.目的基因 3.终止子 4.标记基因 5.复制原点 三、基因表达载体的构建过程及方法 “单酶切”“双酶切”（注意方向性） 限制酶的选择原则：①②③ 教学反思 本节课的设计亮点： 1. 情境贯穿：以转基因抗虫棉为真实情境，结合“中国抗虫棉之父”郭三堆的事迹，既落实了社会责任目标，又激发了学生的学习兴趣，贴合学生认知。 2. 活动驱动：通过剪纸模型建构活动，将抽象的分子操作具象化，有效突破了难点，提升了学生的动手能力与科学探究能力，符合本校学生基础薄弱、需直观教学的特点。 3. 逻辑递进：从“为什么构建”→“需要什么结构”→“怎么构建”→“怎么选酶”，层层递进，符合学生的认知规律，帮助学生构建完整的知识体系。 4. 对比突破：通过对比易混概念（启动子vs起始密码子等）、单酶切vs双酶切，强化了学生的科学思维，提升了辨析能力。 本节课的不足之处： 1. 部分基础薄弱的学生对双酶切的原理、限制酶选择的逻辑理解不透彻，课堂上的个体辅导不足，导致任务探究时部分学生参与度不高。 2. 模型建构活动由于剪纸数量只按小组发放，一部分学生只能在旁观看，自己没有进行实际操作；其次模型建构活动的时间把控也不够精准，部分小组进度较慢，影响了后续练习与拓展的时间。 改进措施： 1. 优化活动设计，提前明确小组分工，预设时间节点，提高课堂效率；将部分拓展内容（如启动子类型）作为课后探究，保证核心内容的教学时间。 3. 增加转基因技术议题讨论环节，引导学生辩证看待转基因技术，结合我国转基因抗虫棉的发展，深化社会责任教育，落实新课标要求。 4. 优化评价方式，将模型建构成果、方案论证过程纳入过程性评价，全面评估学生的科学探究与科学思维能力。 — - 1 - — 学科网（北京）股份有限公司 $