4.2基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛-教學(xué)設(shè)計 (1)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物浙科版（2019）選擇性必修3

4.2基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛-教學(xué)設(shè)計(1)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物浙科版（2019）選擇性必修3課題：科目：班級：課時：計劃3課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容本章節(jié)內(nèi)容主要涉及基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛。根據(jù)《2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物浙科版（2019）選擇性必修3》教材，本章節(jié)主要包括以下內(nèi)容：

1.基因工程的定義和基本原理；

2.基因工程的基本步驟；

3.基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用；

4.基因工程延伸技術(shù)，如基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）、基因治療等；

5.基因工程的安全性和倫理問題。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生了解基因工程的基本概念和原理，掌握基因工程的基本步驟，了解基因工程在各個領(lǐng)域的應(yīng)用及其延伸技術(shù)，并關(guān)注基因工程的安全性和倫理問題。同時，教師還應(yīng)通過案例分析、小組討論等形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。二、教學(xué)目標1.知識目標：

（1）掌握基因工程的定義和基本原理，了解基因工程的基本步驟。

（2）了解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用，以及基因工程延伸技術(shù)，如基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）、基因治療等。

（3）關(guān)注基因工程的安全性和倫理問題。

2.能力目標：

（1）通過案例分析，培養(yǎng)學(xué)生運用基因工程知識解決實際問題的能力。

（2）通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新思維。

（3）培養(yǎng)學(xué)生對基因工程相關(guān)倫理問題的敏感性和批判性思維。

3.情感目標：

（1）激發(fā)學(xué)生對基因工程領(lǐng)域的興趣，培養(yǎng)對生命科學(xué)的熱愛。

（2）引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科技倫理觀念，關(guān)注基因工程在實際應(yīng)用中的社會責任。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和批判性思維，提高對基因工程相關(guān)問題的認識。

教學(xué)內(nèi)容：

1.基因工程的定義和基本原理；

2.基因工程的基本步驟；

3.基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用；

4.基因工程延伸技術(shù)，如基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）、基因治療等；

5.基因工程的安全性和倫理問題。

教學(xué)方法：

1.采用案例分析法，引導(dǎo)學(xué)生運用基因工程知識解決實際問題。

2.采用小組討論法，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新思維。

3.采用問題引導(dǎo)法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高對基因工程相關(guān)問題的認識。

教學(xué)評價：

1.學(xué)生對基因工程基本概念和原理的掌握程度；

2.學(xué)生對基因工程應(yīng)用和延伸技術(shù)了解的全面性；

3.學(xué)生對基因工程安全性和倫理問題的關(guān)注程度；

4.學(xué)生在案例分析和小組討論中的表現(xiàn)，如團隊合作、創(chuàng)新思維等；

5.學(xué)生對基因工程領(lǐng)域的興趣和對生命科學(xué)的熱愛。三、教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

（1）基因工程的定義和基本原理

本節(jié)課的核心內(nèi)容是讓學(xué)生理解基因工程的定義和基本原理?；蚬こ淌侵竿ㄟ^人工方法將特定的基因進行分離、重組和轉(zhuǎn)移，從而改變生物的遺傳特性?；驹戆ǎ夯虻姆蛛x和鑒定、基因的克隆、基因的表達和調(diào)控等。

（2）基因工程的基本步驟

基因工程的基本步驟包括：基因的篩選和鑒定、基因的克隆和擴增、基因的轉(zhuǎn)移和整合、基因的表達和檢測等。這些步驟是基因工程的核心，也是學(xué)生需要掌握的重點內(nèi)容。

（3）基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用

基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用是本節(jié)課的重點內(nèi)容。通過了解基因工程在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生可以更好地理解基因工程的實際意義和價值。

2.教學(xué)難點

（1）基因工程的定義和基本原理

基因工程的定義和基本原理是本節(jié)課的難點。這些概念較為抽象，學(xué)生可能難以理解和掌握。因此，教師需要采取有效的教學(xué)方法，如案例分析、圖解等，幫助學(xué)生理解和掌握這些概念。

（2）基因工程的基本步驟

基因工程的基本步驟是本節(jié)課的難點。這些步驟較為復(fù)雜，學(xué)生可能難以理解和掌握。因此，教師需要采取有效的教學(xué)方法，如流程圖、實例分析等，幫助學(xué)生理解和掌握這些步驟。

（3）基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用

基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用是本節(jié)課的難點。這些應(yīng)用涉及的知識點較多，學(xué)生可能難以理解和掌握。因此，教師需要采取有效的教學(xué)方法，如案例分析、圖解等，幫助學(xué)生理解和掌握這些應(yīng)用。四、教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法

（1）講授法：通過教師的講解，向?qū)W生傳授基因工程的基本概念、原理和應(yīng)用。

（2）討論法：組織學(xué)生進行小組討論，引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程的相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生的思考和分析能力。

（3）案例研究法：通過分析具體的基因工程案例，幫助學(xué)生理解基因工程的基本步驟和應(yīng)用。

（4）項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法：組織學(xué)生進行基因工程相關(guān)的項目，如設(shè)計基因工程實驗、分析基因工程在實際應(yīng)用中的問題等，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

2.教學(xué)活動

（1）角色扮演：學(xué)生分組扮演基因工程中的不同角色，如科學(xué)家、工程師、倫理學(xué)家等，通過角色扮演，加深對基因工程的理解和認識。

（2）實驗操作：組織學(xué)生進行基因工程的實驗操作，如DNA提取、PCR擴增等，讓學(xué)生親身體驗基因工程的過程和技巧。

（3）游戲設(shè)計：設(shè)計基因工程相關(guān)的游戲，如基因拼接游戲、基因治療挑戰(zhàn)等，通過游戲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情。

3.教學(xué)媒體和資源

（1）PPT：制作精美的PPT，展示基因工程的基本概念、原理和應(yīng)用，幫助學(xué)生理解和記憶。

（2）視頻：收集與基因工程相關(guān)的視頻資料，如基因工程實驗過程、基因工程在實際應(yīng)用中的案例等，幫助學(xué)生直觀地了解基因工程。

（3）在線工具：利用在線工具，如基因編輯軟件、基因數(shù)據(jù)庫等，幫助學(xué)生進行基因工程的實際操作和分析。五、教學(xué)過程1.導(dǎo)入階段

在導(dǎo)入階段，我設(shè)計了一個引人入勝的導(dǎo)入，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，并幫助他們建立與新知識的聯(lián)系。具體操作如下：

（1）播放一段關(guān)于基因工程的視頻，如基因編輯技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，讓學(xué)生對基因工程有一個直觀的認識。

（2）提問：你們對基因工程有什么了解？你們認為基因工程對我們的生活和未來有什么影響？

（3）學(xué)生回答后，教師總結(jié)：今天我們將學(xué)習(xí)基因工程的基本概念、原理和應(yīng)用，希望你們能夠通過這節(jié)課，深入了解基因工程，并認識到它在我們的生活和未來中的重要性。

2.新課呈現(xiàn)

在新課呈現(xiàn)階段，我采用清晰、有條理的方式，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握核心概念。具體操作如下：

（1）講解基因工程的定義和基本原理，通過圖解、動畫等形式輔助講解，幫助學(xué)生理解基因工程的原理。

（2）講解基因工程的基本步驟，如基因的篩選和鑒定、基因的克隆和擴增、基因的轉(zhuǎn)移和整合、基因的表達和檢測等，通過實例、圖表等形式輔助講解，幫助學(xué)生掌握基因工程的基本步驟。

（3）講解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用，通過案例分析、圖解等形式輔助講解，幫助學(xué)生了解基因工程的應(yīng)用和價值。

3.學(xué)生活動

在學(xué)生活動階段，我設(shè)計多樣化的學(xué)生活動，如小組討論、角色扮演、實驗操作等，以促進學(xué)生積極參與和合作學(xué)習(xí)。具體操作如下：

（1）小組討論：將學(xué)生分成小組，討論基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用，每個小組選擇一個應(yīng)用領(lǐng)域進行深入討論，然后分享討論成果。

（2）角色扮演：學(xué)生分組扮演基因工程中的不同角色，如科學(xué)家、工程師、倫理學(xué)家等，通過角色扮演，加深對基因工程的理解和認識。

（3）實驗操作：組織學(xué)生進行基因工程的實驗操作，如DNA提取、PCR擴增等，讓學(xué)生親身體驗基因工程的過程和技巧。

4.鞏固練習(xí)

在鞏固練習(xí)階段，我提供足夠數(shù)量和難度的練習(xí)題，以幫助學(xué)生鞏固和加深對新知識的理解和記憶。具體操作如下：

（1）提供基礎(chǔ)性的練習(xí)題，如選擇題、填空題等，幫助學(xué)生鞏固對基因工程基本概念和原理的理解。

（2）提供應(yīng)用性的練習(xí)題，如案例分析題、實驗設(shè)計題等，幫助學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題。

（3）提供拓展性的練習(xí)題，如前沿技術(shù)研究題、倫理問題探討題等，激發(fā)學(xué)生的探索欲望和求知欲。

5.總結(jié)反饋

在總結(jié)反饋階段，我設(shè)計一個簡潔明了的總結(jié)，幫助學(xué)生回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容和重點。具體操作如下：

（1）總結(jié)基因工程的定義和基本原理，強調(diào)基因工程的核心概念。

（2）總結(jié)基因工程的基本步驟，強調(diào)基因工程的基本操作流程。

（3）總結(jié)基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用，強調(diào)基因工程的價值和意義。

（4）提供及時的反饋，包括對學(xué)生表現(xiàn)的評價和建議，讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況并進行調(diào)整。

6.教學(xué)調(diào)整

在整個教學(xué)過程中，我會根據(jù)學(xué)生的實際情況和學(xué)習(xí)進度進行靈活調(diào)整，以確保教學(xué)效果的最大化。具體操作如下：

（1）觀察學(xué)生的反應(yīng)，如學(xué)生對某個概念或步驟的理解存在困難，我會及時進行講解和解釋，確保學(xué)生能夠理解。

（2）根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，調(diào)整教學(xué)速度和深度，確保每個學(xué)生都能夠跟上教學(xué)進度。

（3）根據(jù)學(xué)生的反饋，調(diào)整教學(xué)方法和策略，如學(xué)生對小組討論感興趣，我會增加小組討論的次數(shù)和時間，以促進學(xué)生的積極參與。六、知識點梳理1.基因工程的定義和基本原理

-基因工程的定義：通過人工方法將特定的基因進行分離、重組和轉(zhuǎn)移，從而改變生物的遺傳特性。

-基因工程的基本原理：基因的分離和鑒定、基因的克隆、基因的表達和調(diào)控等。

2.基因工程的基本步驟

-基因的篩選和鑒定：從生物體內(nèi)篩選和鑒定出特定的基因。

-基因的克隆和擴增：將篩選出的基因克隆和擴增，以便進行進一步的研究和應(yīng)用。

-基因的轉(zhuǎn)移和整合：將擴增后的基因轉(zhuǎn)移到另一個生物體內(nèi)，并使其整合到該生物的基因組中。

-基因的表達和檢測：檢測轉(zhuǎn)移后的基因是否成功表達，并分析其表達產(chǎn)物。

3.基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用

-農(nóng)業(yè)：通過基因工程改良作物品種，提高產(chǎn)量、抗病性和耐鹽性等。

-醫(yī)藥：通過基因工程生產(chǎn)藥物，如胰島素、干擾素等；基因治療，通過修復(fù)或替換病變基因來治療疾病。

-環(huán)境保護：通過基因工程降解污染物，如利用基因工程微生物降解有機污染物等。

4.基因工程延伸技術(shù)

-基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）：一種新興的基因編輯技術(shù)，通過特異性的切割DNA序列來修改基因。

-基因治療：通過基因轉(zhuǎn)移和整合，修復(fù)或替換病變基因來治療疾病。

5.基因工程的安全性和倫理問題

-安全性：基因工程可能帶來生物安全、環(huán)境安全等風險，需要進行嚴格的風險評估和管理。

-倫理問題：基因工程可能引發(fā)倫理問題，如基因歧視、基因改造的道德爭議等，需要進行倫理審查和監(jiān)管。七、教學(xué)反思與改進在本節(jié)課的教學(xué)過程中，我通過觀察學(xué)生的反應(yīng)和參與程度，以及課后學(xué)生的反饋，對教學(xué)效果進行了評估。我注意到以下幾個方面需要改進：

1.學(xué)生在理解基因工程的定義和基本原理時存在一定的困難。我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在面對抽象的概念時，需要更多的實例和圖解來幫助他們理解和記憶。因此，我計劃在未來的教學(xué)中，增加更多具體的案例和圖解，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些概念。

2.在小組討論和角色扮演活動中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生參與度不高，可能是因為他們對這些活動不夠感興趣。為了提高學(xué)生的參與度，我計劃在未來的教學(xué)中，設(shè)計更多有趣和互動性強的學(xué)生活動，如實驗操作、游戲設(shè)計等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情。

3.在實驗操作環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在操作過程中存在困難。為了提高學(xué)生的實驗操作能力，我計劃在未來的教學(xué)中，增加更多的實驗操作機會，并通過示范和指導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握實驗操作的技巧和方法。

4.在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在解決實際問題時存在困難。為了提高學(xué)生的實際問題解決能力，我計劃在未來的教學(xué)中，增加更多應(yīng)用性的練習(xí)題，并通過案例分析和討論，幫助學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題。

5.在總結(jié)反饋環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對課程內(nèi)容的理解不夠深入。為了幫助學(xué)生更好地回顧和鞏固課程內(nèi)容，我計劃在未來的教學(xué)中，設(shè)計更簡潔明了的總結(jié)，并通過及時的反饋，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況并進行調(diào)整。八、重點題型整理1.請簡述基因工程的定義和基本原理。

答案：基因工程是指通過人工方法將特定的基因進行分離、重組和轉(zhuǎn)移，從而改變生物的遺傳特性。基本原理包括基因的分離和鑒定、基因的克隆、基因的表達和調(diào)控等。

2.請列出基因工程的基本步驟。

答案：基因工程的基本步驟包括基因的篩選和鑒定、基因的克隆和擴增、基因的轉(zhuǎn)移和整合、基因的表達和檢測等。

3.請舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用。

答案：基因工程在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用包括改良作物品種，提高產(chǎn)量、抗病性和耐鹽性等。在醫(yī)藥方面的應(yīng)用包括生產(chǎn)藥物，如胰島素、干擾素等；基因治療，通過修復(fù)或替換病變基因來治療疾病。在環(huán)境保護方面的應(yīng)用包括利用基因工程微生物降解有機污染物等。

4.請解釋基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）的基本原理。

答案：基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）是一種新興的基因編輯技術(shù)，通過特異性的切割DNA序列來修改基因。它利用CRISPR系統(tǒng)中的Cas9蛋白與設(shè)計的sgRNA結(jié)合，識別并結(jié)合到特定的DNA序列上，然后切割DNA，實現(xiàn)對基因的精確編輯。

5.請分析基因工程的安全性和倫理問題。

答案：基因工程的安全性問題包括生物安全、環(huán)境安全等。生物安全是指基因工程生物可能對人類、動植物和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。環(huán)境安全是指基因工程生物可能對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞。倫理問題包括基因歧視、基因改造的道德爭議等。需要進行嚴格的風險評估和管理，以及倫理審查和監(jiān)管。

八、重點題型整理

1.請簡述基因工程的定義和基本原理。

答案：基因工程是指通過人工方法將特定的基因進行分離、重組和轉(zhuǎn)移，從而改變生物的遺傳特性。基本原理包括基因的分離和鑒定、基因的克隆、基因的表達和調(diào)控等。

2.請列出基因工程的基本步驟。

答案：基因工程的基本步驟包括基因的篩選和鑒定、基因的克隆和擴增、基因的轉(zhuǎn)移和整合、基因的表達和檢測等。

3.請舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用。

答案：基因工程在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用包括改良作物品種，提高產(chǎn)量、抗病性和耐鹽性等。在醫(yī)藥方面的應(yīng)用包括生產(chǎn)藥物，如胰島素、干擾素等；基因治療，通過修復(fù)或替換病變基因來治療疾病。在環(huán)境保護方面的應(yīng)用包括利用基因工程微生物降解有機污染物等。

4.請解釋基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）的基本原理。

答案：基因編輯技術(shù)（CRISPR-Cas9）是一種新興的基因編輯技術(shù)，通過特異性的切割DNA序列來修改基因。它利用CRISPR系統(tǒng)中的Cas9蛋白與設(shè)計的sgRNA結(jié)合，識別并結(jié)合到特定的DNA序列上，然后切割DNA，實現(xiàn)對基因的精確編輯。

5.請分析基因工程的安全性和倫理問題。

答案：基因工程的安全性問題包括生物安全、環(huán)境安全等。生物安全是指基因工程生物可能對人類、動植物和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。環(huán)境安全是指基因工程生物可能對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞。倫理問題包括基因歧視、基因改造的道德爭議等。需要進行嚴格的風險評估和管理，以及倫理審查和監(jiān)管。板書設(shè)計①基因工程的定義：通過人工方法將特定的基因進行分離、重組和轉(zhuǎn)移，從而改變生物的遺傳特性。

②基因工程的基本原理：基因的分離和鑒定、基因的克隆、基因的表達和調(diào)控等。

③基因工程的基本步驟：基因的篩選和鑒定、基因的克隆和擴增、基因的轉(zhuǎn)移和整合、基因的表達和檢測等。

④基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和環(huán)境保護等方面的應(yīng)用：改良作物品種，提高產(chǎn)量、抗病性和耐鹽性等；生產(chǎn)藥物，如胰島素、干擾素等；利用基因工程微生物降解有機污染物等。

⑤基因工程的安全性和倫理問題：生物安全、環(huán)境安全；基因歧視、基因改造的道德爭議等。

2.板書設(shè)計的藝術(shù)性和趣味性

①利用圖解和動畫，使板書更具直觀性和生動性，幫助學(xué)生更好地理解和記憶基因工程的原理和步驟。

②利用顏色和字體變化，突出重點內(nèi)容，使板書更具層次感和吸引力，幫助學(xué)生更好地關(guān)注和掌握關(guān)鍵知識點。

③設(shè)計有趣的互動環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，提高課堂參與度。

④引入實際案例，如基因編輯技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，使板書更具現(xiàn)實意義和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布