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

2024-2025學年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應用教案浙科版選修3科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應用教案浙科版選修3教材分析《2024-2025學年高中生物第1章第3節(jié)基因工程的應用教案》以浙科版選修3教材為基礎，緊密圍繞基因工程在現(xiàn)實生活中的應用展開。本教案深入探討基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學及生物技術領域的應用實例，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。通過對本節(jié)課的學習，學生可以更好地理解基因工程技術的原理，認識其在國家戰(zhàn)略和社會發(fā)展中的重要作用，培養(yǎng)科學思維和實踐能力，符合高中生物教學實際需求。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課圍繞基因工程的應用，致力于提升學生的生物學科核心素養(yǎng)。通過學習，使學生能夠掌握基因工程的基本原理和技術流程，培養(yǎng)其對生物技術的理解和評價能力；強化科學探究精神，提升數(shù)據(jù)分析、推理判斷的能力，使學生能結(jié)合實例辯證思考基因技術的利弊；此外，注重培育學生的社會責任感，使其認識到生物技術在國家需求和人類福祉中的重要性，激發(fā)學生探索生命科學的興趣，為實現(xiàn)國家科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略儲備知識技能。教學難點與重點1.教學重點

-基因工程的基本概念：基因克隆、基因轉(zhuǎn)移、基因表達等。

-基因工程技術的應用領域：包括農(nóng)業(yè)（如轉(zhuǎn)基因作物）、醫(yī)學（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題：討論基因改造生物對環(huán)境的影響、轉(zhuǎn)基因食品的安全性、基因技術的倫理界限等。

舉例解釋：在講解基因工程的基本概念時，通過圖解或動畫展示DNA重組技術的基本過程，強調(diào)每個步驟的關鍵性。在討論應用領域時，結(jié)合教材中的具體案例，如抗蟲棉的基因改造過程，讓學生了解技術在實際中的應用。

2.教學難點

-基因操作的具體技術細節(jié)：如限制酶的作用原理、DNA連接酶的功能、載體的種類及特點等。

-基因表達調(diào)控的復雜性：理解基因表達過程中的轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控機制。

-基因工程安全性與倫理問題的深入探討：如何評估轉(zhuǎn)基因生物的風險、如何平衡技術進步與社會倫理的關系等。

舉例解釋：針對基因操作的技術細節(jié)，教師可以通過實驗演示或模擬實驗，讓學生直觀感受限制酶切割DNA的過程。在探討基因表達調(diào)控時，結(jié)合教材中的相關圖表，解釋轉(zhuǎn)錄因子和啟動子的作用。至于安全性與倫理問題，通過組織辯論或小組討論，引導學生從不同角度分析基因工程的社會影響，幫助他們形成批判性思維。教學資源-硬件資源：顯微鏡、PCR儀器、凝膠電泳設備、生物實驗室常用器具等。

-軟件資源：生物學科教學軟件、基因工程操作模擬軟件、多媒體教學課件等。

-課程平臺：學校教學管理系統(tǒng)、生物學科在線學習平臺、課堂互動反饋系統(tǒng)等。

-信息化資源：電子教材、教學視頻、數(shù)字圖表、互動式教學APP等。

-教學手段：講授、小組討論、實驗演示、模擬實驗、案例教學、翻轉(zhuǎn)課堂等。教學流程1.導入新課（用時5分鐘）

課程以一個引人入勝的問題開始：“你們聽說過轉(zhuǎn)基因食品嗎？你認為它們對人類是有益還是有害？”這個問題旨在激發(fā)學生的好奇心，引導他們思考基因工程在日常生活中的應用。通過簡短的討論，引出本節(jié)課的主題——基因工程的應用。

2.新課講授（用時15分鐘）

-首先，詳細講解基因工程的基本概念，通過PPT展示DNA重組技術的基本步驟，強調(diào)每個步驟的關鍵性，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)學和生物制藥等領域的具體應用，結(jié)合教材中的案例，如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、基因治療技術等，深入分析其原理和實際效果。

-最后，探討基因工程的安全性與倫理問題，讓學生了解技術發(fā)展帶來的利與弊，引導他們辯證看待這些問題。

3.實踐活動（用時10分鐘）

-學生分組進行模擬實驗，如使用切割酶和連接酶進行DNA重組實驗，加深對基因操作過程的理解。

-設計一個小組任務，讓學生分析轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)缺點，并提出自己的觀點。

-組織學生觀察轉(zhuǎn)基因植物和普通植物的生長差異，通過實驗驗證基因改造對生物的影響。

4.學生小組討論（用時10分鐘）

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

-探討基因治療在醫(yī)學上的應用前景，如基因編輯技術治療遺傳病，同時關注其可能帶來的倫理問題。

-分析基因工程在生物制藥中的應用，如利用微生物生產(chǎn)胰島素，討論其優(yōu)點和潛在風險。

5.總結(jié)回顧（用時5分鐘）

教師帶領學生回顧本節(jié)課的重點內(nèi)容，包括基因工程的基本概念、應用領域、安全性與倫理問題等。通過提問方式檢查學生對知識點的掌握情況，鼓勵他們提出疑問，鞏固所學知識。

總計用時：45分鐘。教學資源拓展1.拓展資源：

-基因工程相關的學術期刊和書籍：如《生物技術通報》、《遺傳學報》等，了解最新的研究進展和學術觀點。

-生物技術領域的紀錄片和科普視頻：如《生命的密碼》、《基因改造的未來》等，幫助學生更直觀地理解基因工程技術的原理和應用。

-國家級科研機構(gòu)和高等學府的開放課程：如中國科學院、清華大學等，提供基因工程相關的課程資源，加深學生對專業(yè)知識的學習。

-與基因工程相關的社會熱點新聞和報道：如轉(zhuǎn)基因食品的安全性、基因編輯技術的倫理爭議等，培養(yǎng)學生的批判性思維和社會責任感。

2.拓展建議：

-鼓勵學生利用圖書館資源，查閱基因工程相關的學術文章，了解領域內(nèi)的研究動態(tài)，提高學生的學術素養(yǎng)。

-組織學生觀看生物技術紀錄片，引導他們關注基因工程在現(xiàn)實生活中的應用，激發(fā)學生對生物科學的興趣。

-推薦學生參加科研機構(gòu)和高等學府的線上課程，系統(tǒng)學習基因工程的基礎知識，為未來專業(yè)發(fā)展打下堅實基礎。

-鼓勵學生關注社會熱點新聞，學會從多個角度分析基因工程技術的利弊，培養(yǎng)他們獨立思考和明辨是非的能力。

-引導學生參與學?；蛏鐓^(qū)的科普活動，將所學知識傳播給更多的人，提升社會責任感和服務意識。課堂小結(jié)，當堂檢測1.課堂小結(jié)

-本節(jié)課我們學習了基因工程的基本概念、操作步驟及其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、生物制藥等領域的應用。

-重點理解了基因克隆、基因轉(zhuǎn)移、基因表達等關鍵技術，以及基因工程安全性與倫理問題的探討。

-通過實踐活動，親身體驗基因操作過程，加深了對基因工程技術的理解。

2.當堂檢測

-選擇題：設計10道選擇題，涵蓋本節(jié)課的核心知識點，如基因工程的原理、應用、安全性與倫理問題等，檢驗學生對基礎知識的掌握。

-判斷題：設計5道判斷題，針對基因工程的安全性與倫理問題，測試學生的判斷能力和辯證思維。

-簡答題：設計3道簡答題，要求學生運用所學知識分析基因工程在實際案例中的應用，考查學生的知識運用和解決問題的能力。

-實踐操作題：讓學生根據(jù)課堂所學，設計一個簡單的基因工程實驗方案，如DNA重組實驗，評估學生的實驗設計和操作能力。

選擇題：

1.基因工程的核心技術是？

A.基因克隆B.基因轉(zhuǎn)移C.基因表達D.以上都是

2.以下哪個不屬于基因工程的應用領域？

A.農(nóng)業(yè)B.醫(yī)學C.信息技術D.生物制藥

3.下列哪種生物技術屬于基因工程？

A.克隆技術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.以下哪個不是基因工程中常用的運載體？

A.質(zhì)粒B.病毒C.噬菌體D.細菌

判斷題：

1.基因工程可以完全解決遺傳病的問題。（）

2.轉(zhuǎn)基因食品對人體健康沒有任何影響。（）

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

簡答題：

1.請簡要介紹基因工程在醫(yī)學領域的應用。

2.請分析基因工程安全性與倫理問題的核心爭議。

3.請舉例說明基因工程在農(nóng)業(yè)領域的具體應用。

實踐操作題：

設計一個簡單的基因工程實驗方案，包括實驗目的、原理、步驟和預期結(jié)果。典型例題講解例題一：

【題目】請結(jié)合基因工程的原理，解釋如何通過基因克隆技術獲得特定的基因片段。

【答案】基因克隆技術通常包括以下幾個步驟：

1.選擇含有目標基因的DNA來源。

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)化到宿主細胞中，使其在宿主細胞內(nèi)復制。

5.通過篩選和鑒定，獲得含有目標基因的克隆。

例題二：

【題目】描述基因轉(zhuǎn)移技術中的一個常見方法，并說明其工作原理。

【答案】基因轉(zhuǎn)移技術中的一個常見方法是農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)化法。其工作原理如下：

1.將目的基因插入到經(jīng)過改造的農(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)桿菌感染植物細胞，并將T-DNA轉(zhuǎn)移到植物細胞的染色體上。

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

例題三：

【題目】基因表達包括哪兩個主要步驟？請簡要描述這兩個步驟的過程。

【答案】基因表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個主要步驟。

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

2.翻譯：mRNA進入細胞質(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】請舉例說明基因工程在醫(yī)學領域的應用。

【答案】基因工程在醫(yī)學領域的應用之一是基因治療。例如，對于某些遺傳性疾病，如囊性纖維化，可以通過以下步驟進行治療：

1.從患者體內(nèi)提取健康的細胞。

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

3.將修復后的細胞重新植入患者體內(nèi)，以恢復正常的生理功能。

例題五：

【題目】轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題有哪些？請至少列舉三個并簡要說明。

【答案】轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題包括：

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

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

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