人教版（2019）高中生物选择性必修三 4.2 基因工程的基本操作程序 教案

课题 基因工程的基本操作程序
教材分析
本节课选自人教版高中生物选择性必修三第三章第二节《基因工程的基本操作程序》，是对第一节《重组DNA技术的基本工具》的具体应用，又是对第三节《基因工程的应用》的基础铺垫。本节作为本章的核心，也是必修二模块“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的相关理论基础的进一步深化提升，而且基因工程操作属于微观的分子水平，无法用肉眼观察到，这给学生的学习和理解带来了一定的困难，所以本节也是整个高中生物学习中的难点。
学情分析
教学对象为高三学生，学习进度正处于高三一轮复习中，学生的学习态度积极认真，且有极高的学习热情。经过高一高二的新课学习以及对必修二模块的一轮复习，学生基本了解DNA的结构，DNA复制以及基因的表达一般原理过程，理解基因控制生物性状，并已具备一定的信息提取，分析和推理能力。本节需要让学生理解基因表达载体的建构过程，并灵活运用基因工程的基本工具和基本原理应用于实践解决具体问题，培养其高阶思维，形成生物学核心素养。
教学目标
1. 进行PCR引物设计以及基因表达载体的构建，树立结构与功能观，局部与整体观（生命观念） 2. 能用流程图的形式概括出具体操作程序，提高分析归纳和逻辑推理能力，体会科学探究的严谨性，养成质疑求实、勇于实践的科学精神和科学态度（科学思维） 3. 针对人类生活生产中的某一需求，能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并就其中的某些问题展开探究（科学探究） 4. 关注基因工程的原理如何转化为生产实践，体会知识创造价值，知识为人类服务，增强学生热爱科学，建设祖国的社会责任感（社会责任）
教学重难点
教学重点： 1. PCR引物设计以及扩增过程。
2. 基因表达载体的构建； 3. 目的基因的检测与鉴定。
教学难点： 1. PCR扩增过程。
2. 基因表达载体的构建。
教学方法
教法：模型构建法、讨论法、练习法、多媒体辅助教学法； 学法：探究学习、小组合作学习、自主学习
教学过程
教学 过程 教师活动 学生活动 设计意图
课 堂 导 入 创设情境，导入新课 教师播放抗虫棉视频，学生了解大量使用杀虫剂的危害，以及抗虫棉的优势，介绍抗虫棉诞生的时代背景。 讨论交流： 我国为什么一定要研发获得抗虫棉？ 思考：如何获得抗虫棉呢？ 联系生活实际，激发学生的学习兴趣，增强学生对社会问题的责任意识，创设问题情景，导入新课。
转基因抗虫棉的获取过程 教师展示抗虫棉的基本培育过程： 一、目的基因的筛选与获取 展示科研论文素材，提出问题： 结合论文信息，我们要获取转基因抗虫棉，需要获得的哪种目的基因？ 2.教师演示目的基因Cry序列的获取过程 3.PCR扩增获得目的基因 （1）PCR扩增的物质条件及作用 （2）视频播放：PCR扩增目的基因过程 （3）探究活动一：请根据载体和目的基因序列设计出扩增目的基因的一对引物。 根据学生的设计过程，引导学生进行规律小结：引物设计原则。 探究活动二：动手模拟PCR扩增获得目的基因过程，扩增三轮。 （5）PCR扩增产物的鉴定——琼脂糖凝胶电泳 二、基因表达载体的构建 复习教材80页，思考并回答下列问题： 问题1：构建基因表达载体的原因？ 问题2：基因表达载体的基本元件以及各自的作用？ 问题3：如何构建基因表达载体 探究活动三：小组合作用PCR扩增获得的目的基因与提供的载体模拟基因表达载体的构建过程，此过程用到了基因工程的哪些工具，并分析连接产物。 呈现单酶切后所得连接产物，比较两种结果总结双酶切构建载体的优点。 三、将目的基因导入受体细胞 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，在抗虫棉的培育过程中就发挥了重要作用。 请结合课本80-82页相关知识，概述将目的基因导入受体细胞的方法，理解农杆菌转化法的基本过程。 问题1：使用流程图的形式绘制农杆菌转化法的基本过程； 问题2：如何将含有目的基因的Ti质粒导入农杆菌？ 探究活动四：将活动三所获得的产物转化农杆菌，分析获得的农杆菌细胞类型？ 经单酶切连接，转化后的农杆菌细胞类型还有？ 四、目的基因的检测与鉴定 思考：结合活动四的结果分析，如何筛选出含Cry基因的农杆菌来浸染植物？ 农杆菌浸染植物细胞后，如何判断导入是否成功？即使导入成功，如何判断目的基因是否可以正常表达？ 探究活动五：将小组合作选择合适的方法设计出检测目的基因是否导入棉花细胞以及能否正常表达的具体流程图。 中国“抗虫棉”之父---郭三堆 1994年，他带领的科研小组率先培育出中国转基因棉花植株，使中国成为继美国之后世界上第二个拥有自主知识产权转基因抗虫棉的国家。 1997年，郭三堆和课题组成功研制出 “双价抗虫棉”品种，使中国抗虫棉研究在国际上占有一席之地。 学生结合图片中抗虫棉的培育过程，总结基因工程的4个步骤：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。 阅读素材内容，思考回答问题。 学生观看过程。 学生完善学案表格，回顾PCR基础知识。 学生为PCR扩增过程配音。 学生设计引物； 学生分享设计结果并开展生生交流。 学生小组合作利用材料扩增目的基因，并开展交流。 阅读教材， 复习回顾， 回答问题。 学生小组合作构建基因表达载体，并展示构建成果。 与单酶切的连接产物作比较，总结双酶切的优点。 学生阅读教材信息，总结转化方法并完成表格以及理解农杆菌转化法的基本过程。 学生分享交流。 学生思考回答问题。 学生观察载体特点，分析筛选方法。 学生分析需要进行分子和个体水平的进一步检测。 小组讨论，画出流程图，并通过展板展示交流。 走进科学家郭三堆，了解抗虫棉的研发对于我国农业发展的重大意义，感受科研工作者坚持不懈，勇于创新的精神。 使学生对此研究过程形成整体概念。 通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的理解，激发学生的科学研究的兴趣。 通过演示使学生认识到生物技术的发展，生物信息学的重要性，打开网络资源开发利用的新视角。 基础巩固顾，与之前的知识建立联系，并进一步完善。 配音环节促进知识内化，以及提高学生的学习兴趣。 锻炼学生的语言表达能力，同时培养学生小组合作意识，锻炼思维能力。 适时归纳，潜移默化中提生学生学习能力。 通过体验模型构建过程，突破本节重难点。 强化基础。 通过模型构建过程，使学生理解基因表达载体的特点，以及各部分元件的重要性，突破本节第二个重难点，同时又实现了对本章第一节内容进一步的巩固应用。 通过比较归纳，在解决问题时寻找最优方案。 通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的理解。 环环相扣，培养局部与整体观念，问题的设置训练学生的逻辑推理和知识迁移运用能力，同时可对上一步的学习效果进行检测。 在解决问题的过程中，增强对标记基因特点的理解和运用。 通过小组合作，加强同学之间互帮互助的良好氛围，流程图的设计帮助学生树立清晰的思路，训练逻辑思维，突破本节第三个重难点。 通过了解科学家背后的故事，激发学生强烈的民族自豪感和爱国热情，提升振兴中华的社会责任感。
链接高 考 习题强 化
课堂总 结
拓展延 伸
板书设 计 基因工程的基本操作程序 目的基因的筛选与获取 三、将目的基因导入受体细胞 目的基因： 1、转化方法 获取方法： 2、农杆菌转化法 PCR扩增目的基因：引物设计；扩增过程 基因表达载体的构建 四、 目的基因的检测与鉴定 基本元件及作用 1、分子水平 连接产物分析 2、个体水平
作业布 置 糖尿病人群增多，对胰岛素的需求提高，请利用基因工程的原理和基本过程解决如何大量生产人胰岛素，画出流程图。 完成2022年山东卷25题（基因工程）； 完成习题册练习题（P238-239）。
教学反 思 本节内容将抗虫棉的生产贯彻始终，各环节环环相扣，依次进阶，逐步深化。学生沉浸在情境中，通过完成有趣的探究活动，将抽象的概念具体化，进而内化为自己的知识，极大的激发了学生的学习兴趣，提升了思维能力，较好的实现了教学目标，促进生物学核心素养的达成。 但由于本节内容较多，学生活动环节多，对活动时间的把控缺乏部分经验，所以课程开展到最后环节时，时间略显紧张，对于目的基因的检测与鉴定部分，如分子杂交技术具体流程图未能详细的探讨学习，在今后的教学中我会更加细致的考虑环节设定和时间安排，力求实现课堂效果最优化。