2024-2025學(xué)年高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第1章 第2節(jié) 基因工程的應(yīng)用教案 中圖版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物第一單元生物技術(shù)與生物工程第1章第2節(jié)基因工程的應(yīng)用教案中圖版選修3主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于2024-2025學(xué)年高中生物第一單元生物技術(shù)與生物工程的第1章第2節(jié)，主要涉及基因工程的應(yīng)用。本節(jié)課的內(nèi)容包括以下幾個方面：

1.基因工程的基本概念：讓學(xué)生了解基因工程的基本原理和方法，理解基因工程的操作步驟和應(yīng)用領(lǐng)域。

2.基因工程技術(shù)：讓學(xué)生掌握基因克隆、基因編輯等基因工程技術(shù)，并了解其原理和操作方法。

3.基因工程的應(yīng)用：讓學(xué)生了解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用，并理解其意義和價值。

4.基因工程技術(shù)的發(fā)展趨勢：讓學(xué)生了解基因工程技術(shù)的發(fā)展趨勢，及其對人類社會的影響和挑戰(zhàn)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括以下幾個方面：

1.生命觀念：通過學(xué)習(xí)基因工程的基本概念和原理，使學(xué)生能夠建立正確的生命觀念，理解生物體的生命現(xiàn)象和生命過程。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)思維方法分析和解決問題，如通過分析基因工程技術(shù)的原理和操作方法，提升學(xué)生的邏輯推理和批判性思維能力。

3.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究活動，如通過小組討論和實驗操作，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰蛦栴}解決能力。

4.社會責(zé)任：使學(xué)生了解基因工程在實際應(yīng)用中的社會責(zé)任和倫理問題，培養(yǎng)學(xué)生的公民意識和社會責(zé)任感，能夠參與相關(guān)的社會決策和討論。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點：

（1）基因工程的基本概念：要求學(xué)生理解基因工程的定義、原理及其在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

（2）基因克隆技術(shù)：要求學(xué)生掌握基因克隆的基本步驟，包括目的基因的獲取、克隆載體的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞等。

（3）基因編輯技術(shù)：要求學(xué)生了解基因編輯技術(shù)的原理，如CRISPR/Cas9系統(tǒng)，并掌握其操作步驟。

（4）基因工程在實際應(yīng)用中的實例：要求學(xué)生了解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，如轉(zhuǎn)基因作物、基因治療、生物降解等。

2.教學(xué)難點：

（1）基因克隆技術(shù)中的克隆載體構(gòu)建：這是基因工程中的一個核心技術(shù)，要求學(xué)生理解載體設(shè)計、酶切位點的選擇、連接酶的使用等復(fù)雜步驟。

（2）基因編輯技術(shù)中的CRISPR/Cas9系統(tǒng)：這是一個相對較新的技術(shù)，要求學(xué)生理解其原理，如Cas9蛋白的識別機(jī)制、guideRNA的設(shè)計等。

（3）基因工程在實際應(yīng)用中的倫理和社會問題：這是一個跨學(xué)科的話題，要求學(xué)生理解基因工程在實際應(yīng)用中可能帶來的倫理和社會問題，如轉(zhuǎn)基因作物的安全性、基因治療的公平性等。

（4）將理論知識應(yīng)用于實際問題的能力：要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的基因工程知識應(yīng)用于解決實際問題，如設(shè)計實驗、分析實驗結(jié)果等。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與策略1.選擇適合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點的教學(xué)方法：

針對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，將采用講授法、案例研究法、項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法和討論法等多種教學(xué)方法。講授法用于向?qū)W生傳授基因工程的基本概念、原理和應(yīng)用；案例研究法用于分析具體的基因工程應(yīng)用實例，使學(xué)生更好地理解理論知識；項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法讓學(xué)生通過設(shè)計實驗、分析實驗結(jié)果等實踐活動，提高解決實際問題的能力；討論法用于引導(dǎo)學(xué)生探討基因工程的倫理和社會問題，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和公民意識。

2.設(shè)計具體的教學(xué)活動：

（1）課前：讓學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，并查找相關(guān)的資料，了解基因工程在實際應(yīng)用中的最新進(jìn)展。

（2）課堂：首先通過講授法向?qū)W生介紹基因工程的基本概念和原理，然后引入具體的案例，讓學(xué)生通過案例研究法分析基因工程的應(yīng)用實例。接下來，將組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討基因工程的倫理和社會問題。最后，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識，設(shè)計一個基因工程實驗，通過項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法提高學(xué)生的實踐能力。

（3）課后：布置相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識，并鼓勵學(xué)生進(jìn)行深入研究，探索基因工程在未來發(fā)展中的潛在應(yīng)用。

3.確定教學(xué)媒體和資源的使用：

為了提高教學(xué)效果，將充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，采用PPT、視頻、在線工具等多種教學(xué)媒體和資源。

（1）PPT：制作精美的PPT，用于展示基因工程的基本概念、原理和應(yīng)用，以及相關(guān)的案例研究，使學(xué)生更加直觀地了解知識內(nèi)容。

（2）視頻：播放與基因工程相關(guān)的視頻，如基因編輯技術(shù)的原理和操作步驟，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

（3）在線工具：引導(dǎo)學(xué)生使用在線工具，如基因編輯軟件，進(jìn)行實際操作，提高學(xué)生的實踐能力。

（4）案例素材：收集和整理與基因工程應(yīng)用相關(guān)的真實案例，用于案例研究法教學(xué)，使學(xué)生更好地理解理論知識。教學(xué)實施過程1.課前自主探索：

教師活動：設(shè)計并提供預(yù)習(xí)材料，包括本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)、主要內(nèi)容、相關(guān)案例等。

學(xué)生活動：學(xué)生自主閱讀預(yù)習(xí)材料，查找additionalresources，初步了解基因工程的基本概念和應(yīng)用。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：預(yù)習(xí)材料、additionalresources

作用和目的：幫助學(xué)生提前了解本節(jié)課的基本內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.課中強(qiáng)化技能：

（1）導(dǎo)入新課：

教師活動：通過播放一段關(guān)于基因編輯技術(shù)的視頻，引出本節(jié)課的主題。

學(xué)生活動：觀看視頻，參與討論，提出問題。

教學(xué)方法：情境教學(xué)法

教學(xué)手段：視頻

作用和目的：激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的實際應(yīng)用。

（2）講授基因工程基本概念：

教師活動：使用PPT展示基因工程的基本概念和原理，進(jìn)行講解。

學(xué)生活動：聽講，記筆記。

教學(xué)方法：講授法

教學(xué)手段：PPT

作用和目的：幫助學(xué)生理解和掌握基因工程的基本概念和原理。

（3）案例分析：

教師活動：提供幾個基因工程應(yīng)用的案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析。

學(xué)生活動：小組合作，分析案例，討論基因工程的應(yīng)用和可能的問題。

教學(xué)方法：案例研究法

教學(xué)手段：案例材料

作用和目的：讓學(xué)生通過實際案例理解基因工程的應(yīng)用和相關(guān)的倫理和社會問題。

（4）小組討論：

教師活動：提出基因工程倫理和社會問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論。

學(xué)生活動：參與討論，表達(dá)自己的觀點。

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)手段：無

作用和目的：培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和公民意識。

（5）實踐活動：

教師活動：布置一個基因工程實驗設(shè)計項目，提供必要的指導(dǎo)。

學(xué)生活動：小組合作，設(shè)計實驗，準(zhǔn)備匯報。

教學(xué)方法：項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法

教學(xué)手段：無

作用和目的：提高學(xué)生的實踐能力和問題解決能力。

3.課后拓展應(yīng)用：

教師活動：提供一些與基因工程相關(guān)的閱讀材料和練習(xí)題，鼓勵學(xué)生進(jìn)行深入研究。

學(xué)生活動：自主閱讀額外材料，完成練習(xí)題。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：額外閱讀材料、練習(xí)題

作用和目的：鞏固所學(xué)知識，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

（1）案例研究：提供更多基因工程應(yīng)用的案例，如轉(zhuǎn)基因作物、基因治療等，讓學(xué)生通過案例研究法深入理解基因工程的應(yīng)用和相關(guān)的倫理和社會問題。

（2）實驗教程：提供基因工程實驗操作的教程，如基因克隆、基因編輯等，讓學(xué)生通過實踐掌握基因工程的基本技能。

（3）學(xué)術(shù)文章：推薦一些關(guān)于基因工程最新研究的學(xué)術(shù)文章，讓學(xué)生了解基因工程領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

（4）在線工具：介紹一些在線基因編輯工具，如CRISPR/Cas9系統(tǒng)模擬器，讓學(xué)生實際操作，提高實踐能力。

2.拓展建議：

（1）小組討論：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，選擇一個基因工程應(yīng)用案例，深入分析其倫理和社會問題，并準(zhǔn)備進(jìn)行課堂分享。

（2）實驗設(shè)計：鼓勵學(xué)生設(shè)計自己的基因工程實驗，可以選擇一個感興趣的應(yīng)用領(lǐng)域，通過實驗探究基因工程的技術(shù)和方法。

（3）研究論文：指導(dǎo)學(xué)生閱讀一篇關(guān)于基因工程的研究論文，理解其研究方法、實驗設(shè)計和結(jié)果分析，提高學(xué)生的科研能力。

（4）項目實踐：鼓勵學(xué)生參與基因工程相關(guān)的項目實踐，如參加科學(xué)競賽、參與實驗室的研究項目等，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。典型例題講解本節(jié)課將針對基因工程的應(yīng)用，選取五個典型例題進(jìn)行講解，幫助學(xué)生深入理解基因工程的核心知識點。

例題1：基因克隆

題目：已知目的基因長度為1000bp，選擇合適的克隆載體，設(shè)計實驗步驟，實現(xiàn)目的基因的克隆。

解答：首先，選擇一個合適的克隆載體，如質(zhì)粒，其長度應(yīng)小于目的基因的長度。然后，利用酶切酶對載體和目的基因進(jìn)行酶切，獲得相同的黏性末端。接著，將目的基因連接到載體上，轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞，篩選獲得含有目的基因的克隆載體。

例題2：基因編輯

題目：利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對目標(biāo)基因進(jìn)行編輯，請設(shè)計實驗步驟。

解答：首先，設(shè)計合適的guideRNA，使其與目標(biāo)基因的序列互補(bǔ)。然后，合成guideRNA和Cas9蛋白，引入宿主細(xì)胞中。接著，利用guideRNA引導(dǎo)Cas9蛋白識別并切割目標(biāo)基因，引入基因編輯所需的改變。最后，通過DNA修復(fù)機(jī)制，實現(xiàn)目標(biāo)基因的編輯。

例題3：基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

題目：請舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

解答：基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用之一是轉(zhuǎn)基因作物。通過基因工程技術(shù)，將具有抗蟲、抗病、抗草害等特性的基因?qū)胱魑镏?，培育出轉(zhuǎn)基因作物。例如，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是通過將蘇云金芽孢桿菌的Bt基因?qū)朊藁ㄖ?，使其具有抗蟲能力。

例題4：基因工程在醫(yī)藥中的應(yīng)用

題目：請舉例說明基因工程在醫(yī)藥中的應(yīng)用。

解答：基因工程在醫(yī)藥中的應(yīng)用之一是基因治療。通過基因工程技術(shù)，將正常的基因?qū)牖颊叩募?xì)胞中，替換異常的基因，從而治療遺傳性疾病。例如，基因治療用于治療囊性纖維化，通過導(dǎo)入正常的CFTR基因，修復(fù)患者的囊性纖維化病變。

例題5：基因工程在環(huán)保中的應(yīng)用

題目：請舉例說明基因工程在環(huán)保中的應(yīng)用。

解答：基因工程在環(huán)保中的應(yīng)用之一是生物降解。通過基因工程技術(shù)，改造微生物的基因，使其具有降解特定污染物的能力。例如，通過基因工程改造的微生物可以降解石油泄漏造成的海洋污染，減少環(huán)境污染的影響。教學(xué)反思今天的課講的是基因工程的應(yīng)用，這是生物學(xué)科中非常實用的一個部分，對于學(xué)生來說，理解起來既挑戰(zhàn)性又很有趣。我采用了講授法、案例研究法和討論法等多種教學(xué)方法，試圖激發(fā)學(xué)生的興趣，提高他們的理解力和實踐能力。

在講授基因工程的基本概念時，我注意到學(xué)生們對于一些基本原理的理解還是有些模糊，下次在講解時，我需要更形象具體地舉例說明，讓學(xué)生們能夠更直觀地理解。

在案例分析環(huán)節(jié)，學(xué)生們對于基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保中的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚的興趣，他們通過分析具體案例，提出了很多有深度的問題，這也讓我感受到了學(xué)生的思考能力和批判性思維在慢慢提高。

在進(jìn)行小組討論時，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們在表達(dá)自己的觀點時，有時會顯得有些緊張，下次我可以提前布置一些討論話題，讓學(xué)生們有足夠的時間準(zhǔn)備，這樣他們在課堂上就會更自信地表達(dá)自己。

在課后拓展應(yīng)用環(huán)節(jié)，我提供了多個與基因工程相關(guān)的閱讀材料和練習(xí)題，希望學(xué)生們能夠課后進(jìn)一步深入研究，但我也注意到，不是所有的學(xué)生都會主動去完成這些拓展任務(wù)，下次我需要想一想如何更好地激勵他們。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天的課程我們學(xué)習(xí)了基因工程的應(yīng)用，包括基因克隆、基因編輯、基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保中的應(yīng)用等方面?；蚬こ淌巧锛夹g(shù)領(lǐng)域的一個重要分支，通過基因工程技術(shù)，我們可以實現(xiàn)對基因的精確編輯和改造，為人類帶來了巨大的利益。

首先，我們學(xué)習(xí)了基因克隆的基本原理和操作步驟?；蚩寺∈菍⒛康幕虿迦氲捷d體中，轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，通過篩選獲得含有目的基因的克隆載體。在這個過程中，我們需要選擇合適的載體、設(shè)計酶切位點、連接酶的使用等。

其次，我們學(xué)習(xí)了基因編輯技術(shù)，特別是CRISPR/Cas9系統(tǒng)。CRISPR/Cas9系統(tǒng)是一種新型的基因編輯技術(shù)，它利用Cas9蛋白和guideRNA的特異性識別，實現(xiàn)對目標(biāo)基因的精確編輯。這項技術(shù)為基因治療、基因研究和基因改良等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的工具。

此外，我們還學(xué)習(xí)了基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)方面，基因工程可以幫助我們培育出抗病、抗蟲、抗草害等特性的轉(zhuǎn)基因作物，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。在醫(yī)藥方面，基因工程可以用于基因治療，通過替換異常基因，治療遺傳性疾病。在環(huán)保方面，基因工程可以用于生物降解，改造微生物的基因，使其具有降解特定污染物的能力。

當(dāng)堂檢測：

1.請簡述基因克隆的基本原理和操作步驟。

2.請解釋CRISPR/Cas9系統(tǒng)的工作原理。

3.請舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.請談?wù)勀銓蚬こ淘谌祟惿鐣械闹匾院蜐撛趦r值的認(rèn)識。板書設(shè)計①重點知識點：基因克隆的基本原理、操作步驟，基因編輯技術(shù)，基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用。

②關(guān)鍵