第4章 基因工程 高考強(qiáng)化2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學(xué)設(shè)計(jì)（浙科版2019）

第4章基因工程高考強(qiáng)化2023-2024學(xué)年新教材高中生物選擇性必修第三冊同步教學(xué)設(shè)計(jì)（浙科版2019）授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為“基因工程”，包括基因工程的基本概念、基因工程的工具酶、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因轉(zhuǎn)移與檢測等內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系主要體現(xiàn)在：本節(jié)課與選擇性必修第三冊高中生物中第三章“遺傳信息的傳遞”和第四章“生物技術(shù)的應(yīng)用”有關(guān)聯(lián)，學(xué)生在學(xué)習(xí)基因工程時(shí)，可以結(jié)合之前學(xué)習(xí)的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯等基本知識，更好地理解基因工程的操作原理和應(yīng)用。此外，本節(jié)課的內(nèi)容也是高考生物的重點(diǎn)考點(diǎn)，有助于學(xué)生鞏固和提高生物學(xué)素養(yǎng)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)基因工程的基本概念和操作流程，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新思維，提高解決實(shí)際生物學(xué)問題的能力。

2.通過分析基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感和倫理意識，形成正確的生物技術(shù)應(yīng)用觀念。

3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維和方法，對基因工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析與科學(xué)論證能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的傳遞過程等基礎(chǔ)知識，對基因的概念和基因表達(dá)有了初步理解。此外，學(xué)生還了解了一些基本的生物技術(shù)原理，如PCR技術(shù)、DNA克隆等。

2.學(xué)生對基因工程這一現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域充滿好奇和興趣，具備一定的學(xué)習(xí)動機(jī)。在能力方面，學(xué)生具備基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作技能和邏輯思維能力，能夠通過觀察、分析、討論等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生更傾向于通過案例學(xué)習(xí)、小組討論和實(shí)踐活動來加深理解。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：

-對基因工程中專業(yè)術(shù)語和概念的理解可能存在障礙。

-基因工程操作流程復(fù)雜，學(xué)生可能難以一步到位地掌握。

-實(shí)驗(yàn)過程中可能遇到技術(shù)操作上的困難，如載體的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化等。

-需要綜合運(yùn)用多學(xué)科知識，如化學(xué)、物理學(xué)等，可能對部分學(xué)生來說是個(gè)挑戰(zhàn)。教學(xué)方法與策略1.結(jié)合講授法講解基因工程的基本原理和操作步驟，同時(shí)采用案例研究法分析具體應(yīng)用案例，增強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

2.設(shè)計(jì)小組討論活動，讓學(xué)生圍繞基因工程的倫理問題進(jìn)行探討，以及通過角色扮演模擬基因工程實(shí)驗(yàn)過程，提高學(xué)生的參與度和實(shí)踐能力。

3.使用多媒體課件展示基因工程實(shí)驗(yàn)的動畫和視頻，以及利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，幫助學(xué)生直觀理解復(fù)雜概念和操作流程。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：以生活中常見的轉(zhuǎn)基因食品為例，提問學(xué)生：“你們知道轉(zhuǎn)基因食品是如何來的嗎？”引發(fā)學(xué)生對基因工程的興趣，進(jìn)而引入本節(jié)課的主題“基因工程”。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-講解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、基因表達(dá)載體等關(guān)鍵術(shù)語。

-通過動畫演示基因工程的工具酶（如限制酶、連接酶）的作用原理。

-分析基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，以及基因轉(zhuǎn)移和檢測的方法。

3.實(shí)踐活動（用時(shí)10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-分組進(jìn)行模擬基因工程實(shí)驗(yàn)，每組學(xué)生根據(jù)提供的材料（如基因片段、載體、酶等），模擬構(gòu)建一個(gè)簡單的基因表達(dá)載體。

-學(xué)生通過實(shí)際操作，學(xué)習(xí)如何使用限制酶切割DNA，以及如何使用連接酶連接不同的DNA片段。

-學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析可能出現(xiàn)的誤差和解決方法。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容舉例回答：

-討論轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊，例如：“轉(zhuǎn)基因作物能解決糧食問題，但可能對生態(tài)環(huán)境造成影響?！?/p>

-分析基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如基因治療，舉例討論其可能面臨的倫理問題。

-探討基因編輯技術(shù)如CRISPR-Cas9的應(yīng)用前景和潛在風(fēng)險(xiǎn)，例如：“基因編輯能否完全避免遺傳疾病，其技術(shù)濫用的可能性如何？”

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，包括基因工程的基本概念、操作步驟、應(yīng)用領(lǐng)域以及倫理問題。強(qiáng)調(diào)基因工程在現(xiàn)代社會中的重要性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，提醒學(xué)生要具備科學(xué)的生物技術(shù)應(yīng)用觀念。同時(shí)，指出本節(jié)課的重難點(diǎn)，如基因表達(dá)載體的構(gòu)建和基因轉(zhuǎn)移技術(shù)的理解。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識掌握方面：學(xué)生能夠理解并掌握基因工程的基本概念、工具酶的作用原理、基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程以及基因轉(zhuǎn)移與檢測的方法。通過對轉(zhuǎn)基因食品、基因治療等案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⑦@些理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，加深對基因工程技術(shù)的認(rèn)識。

2.實(shí)踐操作方面：通過模擬基因工程實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠熟練操作限制酶切割DNA、連接酶連接DNA片段等實(shí)驗(yàn)步驟，掌握基本的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能。此外，學(xué)生能夠通過觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的誤差，并提出相應(yīng)的解決方法。

3.思維能力方面：學(xué)生在小組討論中，能夠就轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊、基因編輯技術(shù)的應(yīng)用前景等話題展開深入探討，培養(yǎng)了批判性思維和科學(xué)論證能力。學(xué)生能夠結(jié)合教材內(nèi)容，提出自己的觀點(diǎn)，并運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行邏輯推理。

4.倫理意識方面：學(xué)生在討論基因工程相關(guān)倫理問題時(shí)，能夠展現(xiàn)出較高的倫理意識和社會責(zé)任感。他們能夠認(rèn)識到基因技術(shù)的濫用可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中如何平衡科技進(jìn)步與倫理道德的關(guān)系。

5.學(xué)習(xí)興趣方面：通過對基因工程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對生物學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。這種興趣能夠激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索生命科學(xué)的熱情，為未來的學(xué)習(xí)和研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6.綜合素養(yǎng)方面：學(xué)生在學(xué)習(xí)基因工程的過程中，不僅掌握了專業(yè)知識，還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流、信息檢索等綜合素質(zhì)。這些素養(yǎng)對于學(xué)生未來的學(xué)術(shù)發(fā)展和職業(yè)生涯都具有重要的意義。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.在教學(xué)過程中，我嘗試引入了最新的基因編輯技術(shù)案例，如CRISPR-Cas9，讓學(xué)生能夠接觸到最前沿的科技發(fā)展，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.通過角色扮演的方式，讓學(xué)生模擬基因工程實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生的參與度和實(shí)踐操作能力，同時(shí)也增強(qiáng)了課堂的互動性。

（二）存在主要問題

1.在教學(xué)管理方面，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對基因工程的概念理解不夠深入，可能是因?yàn)橹v解過程中沒有充分結(jié)合實(shí)際案例。

2.在教學(xué)組織方面，實(shí)踐活動的時(shí)間安排不夠合理，導(dǎo)致部分學(xué)生無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作。

3.在教學(xué)方法上，雖然嘗試了多種互動方式，但反饋機(jī)制不夠完善，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生的學(xué)習(xí)困惑。

（三）改進(jìn)措施

1.針對學(xué)生對概念理解不足的問題，我將在今后的教學(xué)中增加更多實(shí)際案例的講解，通過案例讓學(xué)生更好地理解基因工程的基本原理和應(yīng)用。

2.對于實(shí)踐活動的時(shí)間安排問題，我計(jì)劃調(diào)整課堂時(shí)間分配，確保每個(gè)學(xué)生都有足夠的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并且在實(shí)踐活動中加入更多指導(dǎo)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生解決操作中的問題。

3.為了完善反饋機(jī)制，我將定期進(jìn)行學(xué)生問卷調(diào)查，收集學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和方式的反饋，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。同時(shí)，鼓勵學(xué)生在課堂上積極提問，以便我能夠即時(shí)解答他們的疑惑。典型例題講解1.例題一：基因表達(dá)載體的構(gòu)建

題目：請簡述構(gòu)建基因表達(dá)載體的一般步驟，并說明每個(gè)步驟的作用。

答案：構(gòu)建基因表達(dá)載體的步驟通常包括：選擇目的基因、選擇載體、使用限制酶切割載體和目的基因、連接載體和目的基因、將重組載體轉(zhuǎn)化到受體細(xì)胞中。每個(gè)步驟的作用分別是：選擇目的基因是為了獲得特定的基因片段；選擇載體是為了將目的基因有效地導(dǎo)入受體細(xì)胞；使用限制酶切割是為了產(chǎn)生相同的黏性末端，便于連接；連接載體和目的基因是為了形成重組載體；轉(zhuǎn)化是為了使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)。

2.例題二：基因轉(zhuǎn)移的方法

題目：列舉三種將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中的方法，并簡要說明每種方法的原理。

答案：三種常用的基因轉(zhuǎn)移方法包括：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染和電穿孔。轉(zhuǎn)化是指通過化學(xué)或物理方法將外源基因直接導(dǎo)入細(xì)菌等原核生物中；轉(zhuǎn)染是指利用脂質(zhì)體等載體將外源基因?qū)胝婧思?xì)胞中；電穿孔是通過電擊使細(xì)胞膜產(chǎn)生暫時(shí)性孔洞，從而將外源基因?qū)爰?xì)胞內(nèi)。

3.例題三：基因工程的倫理問題

題目：討論基因工程在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中可能引發(fā)的倫理問題，并提出你的看法。

答案：基因工程在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中可能引發(fā)的倫理問題包括：轉(zhuǎn)基因作物對生態(tài)環(huán)境的影響、轉(zhuǎn)基因食品的安全性、農(nóng)民的種子自主權(quán)等。我的看法是，在推廣基因工程技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)充分考慮倫理因素，確保技術(shù)的可持續(xù)性和公平性，同時(shí)加強(qiáng)對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全評估和監(jiān)管。

4.例題四：基因編輯技術(shù)的應(yīng)用

題目：簡述CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的原理，并舉例說明其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。

答案：CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)是一種基于RNA引導(dǎo)的DNA切割技術(shù)，其原理是通過設(shè)計(jì)特定的RNA序列，指導(dǎo)Cas9酶精確切割目標(biāo)DNA序列。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用包括：治療遺傳性疾病、開發(fā)新藥物、研究疾病機(jī)理等。例如，利用CRISPR-Cas9技術(shù)修復(fù)致病基因，治療血友病等遺傳性疾病。

5.例題五：基因工程實(shí)驗(yàn)中的問題解決

題目：在基因工程實(shí)驗(yàn)中，如果轉(zhuǎn)化后的宿主細(xì)胞沒有表現(xiàn)出預(yù)期的表型，可能的原因有哪些？應(yīng)該如何解決？

答案：可能的原因包括：轉(zhuǎn)化效率低、載體未成功轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞、目的基因未正確表達(dá)等。解決方法包括：優(yōu)化轉(zhuǎn)化條件、檢查載體的構(gòu)建是否正確、驗(yàn)證轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞是否含有目的基因、調(diào)整培養(yǎng)條件促進(jìn)基因表達(dá)等。教學(xué)評價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)積極，能夠認(rèn)真聽講并參與討論。在講授基因工程的基本概念和操作流程時(shí)，學(xué)生能夠跟隨教學(xué)進(jìn)度，積極提問和回答問題。在模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生表現(xiàn)出較高的操作技能和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟完成操作，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理分析。

2.小組討論成果展示：小組討論成果展示環(huán)節(jié)，各小組能夠圍繞轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利與弊、基因編輯技術(shù)的應(yīng)用前景等話題展開深入探討。學(xué)生們提出了許多有見地的觀點(diǎn)，展示了他們批判性思維和科學(xué)論證的能力。在成果展示時(shí)，各組代表能夠清晰地闡述本組的觀點(diǎn)和結(jié)論，得到了同學(xué)們的認(rèn)可。

3.隨堂測試：隨堂測試環(huán)節(jié)，我設(shè)計(jì)了一些關(guān)于基因工程基本概念、操作步驟和倫理問題的簡答題。學(xué)生們在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成了測試，測試結(jié)果顯示，學(xué)生們對基因工程的基本概念和操作步驟有了較好的掌握，但在倫理問題的回答上，部分學(xué)生還需加強(qiáng)思考和分析。

4.課后作業(yè)：課后作業(yè)環(huán)節(jié)，我布置了一些關(guān)于基因工程應(yīng)用的案例分析題。學(xué)生們能夠結(jié)合教材內(nèi)容，對案例進(jìn)行分析，并提出自己的觀點(diǎn)。通過課后作業(yè)的完成情況，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際問題中，提高了他們的實(shí)際問題解決能力。

5.教師評價(jià)與反饋：針對本節(jié)課的教學(xué)，我認(rèn)為學(xué)生們在課堂表現(xiàn)、小組討論和隨堂測試等方面都取得了較好的成績。但在課后作業(yè)中，部分學(xué)生對基因工程倫理問題的認(rèn)識還有待提高。在今后的教學(xué)中，我將加強(qiáng)對倫理問題的講解，引導(dǎo)學(xué)生更加深入