2024-2025學(xué)年高中生物 第1章 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用教案 浙科版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應(yīng)用教案浙科版選修3科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應(yīng)用教案浙科版選修3教材分析《2024-2025學(xué)年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應(yīng)用教案》以浙科版選修3教材為基礎(chǔ)，緊密?chē)@基因工程在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用展開(kāi)。本教案深入探討基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如轉(zhuǎn)基因作物、基因治療及生物制藥等，與教材內(nèi)容相輔相成。通過(guò)對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更好地理解基因工程技術(shù)的原理，認(rèn)識(shí)其在國(guó)家戰(zhàn)略和社會(huì)發(fā)展中的重要作用，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)踐能力，符合高中生物教學(xué)實(shí)際需求。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課圍繞基因工程的應(yīng)用，致力于提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握基因工程的基本原理和技術(shù)流程，培養(yǎng)其對(duì)生物技術(shù)的理解和評(píng)價(jià)能力；強(qiáng)化科學(xué)探究精神，提升數(shù)據(jù)分析、推理判斷的能力，使學(xué)生能結(jié)合實(shí)例辯證思考基因技術(shù)的利弊；此外，注重培育學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，使其認(rèn)識(shí)到生物技術(shù)在國(guó)家需求和人類福祉中的重要性，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)的興趣，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略儲(chǔ)備知識(shí)技能。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-基因工程的基本概念：基因克隆、基因轉(zhuǎn)移、基因表達(dá)等。

-基因工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：包括農(nóng)業(yè)（如轉(zhuǎn)基因作物）、醫(yī)學(xué)（如基因治療）、生物制藥（如重組蛋白）等。

-基因工程操作的基本步驟：如目的基因的獲取、載體的選擇、轉(zhuǎn)化方法、篩選與鑒定等。

-基因工程的安全性與倫理問(wèn)題：討論基因改造生物對(duì)環(huán)境的影響、轉(zhuǎn)基因食品的安全性、基因技術(shù)的倫理界限等。

舉例解釋：在講解基因工程的基本概念時(shí)，通過(guò)圖解或動(dòng)畫(huà)展示DNA重組技術(shù)的基本過(guò)程，強(qiáng)調(diào)每個(gè)步驟的關(guān)鍵性。在討論應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，結(jié)合教材中的具體案例，如抗蟲(chóng)棉的基因改造過(guò)程，讓學(xué)生了解技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-基因操作的具體技術(shù)細(xì)節(jié)：如限制酶的作用原理、DNA連接酶的功能、載體的種類及特點(diǎn)等。

-基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜性：理解基因表達(dá)過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控機(jī)制。

-基因工程安全性與倫理問(wèn)題的深入探討：如何評(píng)估轉(zhuǎn)基因生物的風(fēng)險(xiǎn)、如何平衡技術(shù)進(jìn)步與社會(huì)倫理的關(guān)系等。

舉例解釋：針對(duì)基因操作的技術(shù)細(xì)節(jié)，教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示或模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受限制酶切割DNA的過(guò)程。在探討基因表達(dá)調(diào)控時(shí)，結(jié)合教材中的相關(guān)圖表，解釋轉(zhuǎn)錄因子和啟動(dòng)子的作用。至于安全性與倫理問(wèn)題，通過(guò)組織辯論或小組討論，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度分析基因工程的社會(huì)影響，幫助他們形成批判性思維。教學(xué)資源-硬件資源：顯微鏡、PCR儀器、凝膠電泳設(shè)備、生物實(shí)驗(yàn)室常用器具等。

-軟件資源：生物學(xué)科教學(xué)軟件、基因工程操作模擬軟件、多媒體教學(xué)課件等。

-課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、生物學(xué)科在線學(xué)習(xí)平臺(tái)、課堂互動(dòng)反饋系統(tǒng)等。

-信息化資源：電子教材、教學(xué)視頻、數(shù)字圖表、互動(dòng)式教學(xué)APP等。

-教學(xué)手段：講授、小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、模擬實(shí)驗(yàn)、案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

課程以一個(gè)引人入勝的問(wèn)題開(kāi)始：“你們聽(tīng)說(shuō)過(guò)轉(zhuǎn)基因食品嗎？你認(rèn)為它們對(duì)人類是有益還是有害？”這個(gè)問(wèn)題旨在激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)他們思考基因工程在日常生活中的應(yīng)用。通過(guò)簡(jiǎn)短的討論，引出本節(jié)課的主題——基因工程的應(yīng)用。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-首先，詳細(xì)講解基因工程的基本概念，通過(guò)PPT展示DNA重組技術(shù)的基本步驟，強(qiáng)調(diào)每個(gè)步驟的關(guān)鍵性，如目的基因的獲取、載體的選擇等。

-其次，介紹基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和生物制藥等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，結(jié)合教材中的案例，如轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉、基因治療技術(shù)等，深入分析其原理和實(shí)際效果。

-最后，探討基因工程的安全性與倫理問(wèn)題，讓學(xué)生了解技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的利與弊，引導(dǎo)他們辯證看待這些問(wèn)題。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

-學(xué)生分組進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如使用切割酶和連接酶進(jìn)行DNA重組實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)基因操作過(guò)程的理解。

-設(shè)計(jì)一個(gè)小組任務(wù)，讓學(xué)生分析轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出自己的觀點(diǎn)。

-組織學(xué)生觀察轉(zhuǎn)基因植物和普通植物的生長(zhǎng)差異，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基因改造對(duì)生物的影響。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-討論基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的利弊，舉例回答，如轉(zhuǎn)基因作物能提高產(chǎn)量，但可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。

-探討基因治療在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用前景，如基因編輯技術(shù)治療遺傳病，同時(shí)關(guān)注其可能帶來(lái)的倫理問(wèn)題。

-分析基因工程在生物制藥中的應(yīng)用，如利用微生物生產(chǎn)胰島素，討論其優(yōu)點(diǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，包括基因工程的基本概念、應(yīng)用領(lǐng)域、安全性與倫理問(wèn)題等。通過(guò)提問(wèn)方式檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，鼓勵(lì)他們提出疑問(wèn)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

總計(jì)用時(shí)：45分鐘。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-基因工程相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊和書(shū)籍：如《生物技術(shù)通報(bào)》、《遺傳學(xué)報(bào)》等，了解最新的研究進(jìn)展和學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。

-生物技術(shù)領(lǐng)域的紀(jì)錄片和科普視頻：如《生命的密碼》、《基因改造的未來(lái)》等，幫助學(xué)生更直觀地理解基因工程技術(shù)的原理和應(yīng)用。

-國(guó)家級(jí)科研機(jī)構(gòu)和高等學(xué)府的開(kāi)放課程：如中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)等，提供基因工程相關(guān)的課程資源，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

-與基因工程相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)新聞和報(bào)道：如轉(zhuǎn)基因食品的安全性、基因編輯技術(shù)的倫理爭(zhēng)議等，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和社會(huì)責(zé)任感。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書(shū)館資源，查閱基因工程相關(guān)的學(xué)術(shù)文章，了解領(lǐng)域內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

-組織學(xué)生觀看生物技術(shù)紀(jì)錄片，引導(dǎo)他們關(guān)注基因工程在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的興趣。

-推薦學(xué)生參加科研機(jī)構(gòu)和高等學(xué)府的線上課程，系統(tǒng)學(xué)習(xí)基因工程的基礎(chǔ)知識(shí)，為未來(lái)專業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

-鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)新聞，學(xué)會(huì)從多個(gè)角度分析基因工程技術(shù)的利弊，培養(yǎng)他們獨(dú)立思考和明辨是非的能力。

-引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)的科普活動(dòng)，將所學(xué)知識(shí)傳播給更多的人，提升社會(huì)責(zé)任感和服務(wù)意識(shí)。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)

-本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了基因工程的基本概念、操作步驟及其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物制藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。

-重點(diǎn)理解了基因克隆、基因轉(zhuǎn)移、基因表達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)，以及基因工程安全性與倫理問(wèn)題的探討。

-通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，親身體驗(yàn)基因操作過(guò)程，加深了對(duì)基因工程技術(shù)的理解。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

-選擇題：設(shè)計(jì)10道選擇題，涵蓋本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)，如基因工程的原理、應(yīng)用、安全性與倫理問(wèn)題等，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。

-判斷題：設(shè)計(jì)5道判斷題，針對(duì)基因工程的安全性與倫理問(wèn)題，測(cè)試學(xué)生的判斷能力和辯證思維。

-簡(jiǎn)答題：設(shè)計(jì)3道簡(jiǎn)答題，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析基因工程在實(shí)際案例中的應(yīng)用，考查學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用和解決問(wèn)題的能力。

-實(shí)踐操作題：讓學(xué)生根據(jù)課堂所學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的基因工程實(shí)驗(yàn)方案，如DNA重組實(shí)驗(yàn)，評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力。

選擇題：

1.基因工程的核心技術(shù)是？

A.基因克隆B.基因轉(zhuǎn)移C.基因表達(dá)D.以上都是

2.以下哪個(gè)不屬于基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域？

A.農(nóng)業(yè)B.醫(yī)學(xué)C.信息技術(shù)D.生物制藥

3.下列哪種生物技術(shù)屬于基因工程？

A.克隆技術(shù)B.組織培養(yǎng)C.酶工程D.蛋白質(zhì)工程

4.基因工程安全性的主要擔(dān)憂包括？

A.食品安全B.生態(tài)安全C.倫理道德D.以上都是

5.以下哪個(gè)不是基因工程中常用的運(yùn)載體？

A.質(zhì)粒B.病毒C.噬菌體D.細(xì)菌

判斷題：

1.基因工程可以完全解決遺傳病的問(wèn)題。（）

2.轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人體健康沒(méi)有任何影響。（）

3.基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用可以提高作物產(chǎn)量和抗病性。（）

簡(jiǎn)答題：

1.請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.請(qǐng)分析基因工程安全性與倫理問(wèn)題的核心爭(zhēng)議。

3.請(qǐng)舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

實(shí)踐操作題：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的基因工程實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟和預(yù)期結(jié)果。典型例題講解例題一：

【題目】請(qǐng)結(jié)合基因工程的原理，解釋如何通過(guò)基因克隆技術(shù)獲得特定的基因片段。

【答案】基因克隆技術(shù)通常包括以下幾個(gè)步驟：

1.選擇含有目標(biāo)基因的DNA來(lái)源。

2.利用限制性內(nèi)切酶切割該DNA，產(chǎn)生特定的DNA片段。

3.將切割得到的DNA片段插入到載體DNA中，形成重組DNA。

4.將重組DNA轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，使其在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。

5.通過(guò)篩選和鑒定，獲得含有目標(biāo)基因的克隆。

例題二：

【題目】描述基因轉(zhuǎn)移技術(shù)中的一個(gè)常見(jiàn)方法，并說(shuō)明其工作原理。

【答案】基因轉(zhuǎn)移技術(shù)中的一個(gè)常見(jiàn)方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化法。其工作原理如下：

1.將目的基因插入到經(jīng)過(guò)改造的農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)域。

2.將改造后的農(nóng)桿菌接種到植物組織中。

3.農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞，并將T-DNA轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞的染色體上。

4.目的基因隨T-DNA整合到植物基因組中，實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移。

例題三：

【題目】基因表達(dá)包括哪兩個(gè)主要步驟？請(qǐng)簡(jiǎn)要描述這兩個(gè)步驟的過(guò)程。

【答案】基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)主要步驟。

1.轉(zhuǎn)錄：DNA模板鏈上的基因序列被RNA聚合酶識(shí)別并復(fù)制，形成mRNA。

2.翻譯：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，根據(jù)遺傳密碼，tRNA將氨基酸遞送到核糖體上，形成蛋白質(zhì)。

例題四：

【題目】請(qǐng)舉例說(shuō)明基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【答案】基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用之一是基因治療。例如，對(duì)于某些遺傳性疾病，如囊性纖維化，可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行治療：

1.從患者體內(nèi)提取健康的細(xì)胞。

2.利用基因編輯技術(shù)，如CRISPR/Cas9，修復(fù)或替換細(xì)胞內(nèi)的缺陷基因。

3.將修復(fù)后的細(xì)胞重新植入患者體內(nèi)，以恢復(fù)正常的生理功能。

例題五：

【題目】轉(zhuǎn)基因生物的安全性問(wèn)題有哪些？請(qǐng)至少列舉三個(gè)并簡(jiǎn)要說(shuō)明。

【答案】轉(zhuǎn)基因生物的安全性問(wèn)題包括：

1.食品安全：轉(zhuǎn)基因食品可能引起過(guò)敏反應(yīng)，或?qū)θ梭w的長(zhǎng)期健康產(chǎn)生影響。

2.生態(tài)安全：轉(zhuǎn)基因生物可能對(duì)自然環(huán)境中的生物多樣性造成影響，如基因污染、非目標(biāo)物種的影響等。

3.倫理道德：基因工程可能涉及對(duì)生命本質(zhì)的修改，引發(fā)倫理道德方面的爭(zhēng)議，如人