2024-2025學(xué)年新教材高中生物 第3章 基因工程 第4節(jié) 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用說課稿 新人教版選擇性必修3

2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用說課稿新人教版選擇性必修3主備人備課成員教材分析2024-2025學(xué)年新教材高中生物第3章基因工程第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用說課稿新人教版選擇性必修3。本節(jié)課圍繞蛋白質(zhì)工程這一前沿科技展開，旨在讓學(xué)生理解蛋白質(zhì)工程的基本原理，掌握其應(yīng)用領(lǐng)域，并了解其在生物技術(shù)中的重要性。課程內(nèi)容緊密聯(lián)系課本，結(jié)合實(shí)際案例，幫助學(xué)生深入理解蛋白質(zhì)工程的科學(xué)價(jià)值。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，通過蛋白質(zhì)工程的原理學(xué)習(xí)，提升學(xué)生分析和解決問題的能力。增強(qiáng)學(xué)生的生物技術(shù)意識(shí)，認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)工程在生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值。提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，通過模擬蛋白質(zhì)工程的過程，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作技能。加強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，理解科技進(jìn)步對(duì)人類福祉的積極作用。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①蛋白質(zhì)工程的定義和基本原理，包括定向改造天然蛋白質(zhì)和從頭設(shè)計(jì)新蛋白質(zhì)的過程；

②蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵步驟，如基因克隆、基因突變、蛋白質(zhì)表達(dá)和純化等；

③蛋白質(zhì)工程在疾病治療、工業(yè)生產(chǎn)和生物材料制備中的應(yīng)用實(shí)例。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解蛋白質(zhì)工程與基因編輯技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系；

②掌握蛋白質(zhì)工程中基因突變和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的復(fù)雜性；

③分析蛋白質(zhì)工程在解決實(shí)際問題中的倫理和社會(huì)影響，如生物安全、專利權(quán)和市場準(zhǔn)入等問題。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)步驟師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的方法，確保學(xué)生理解蛋白質(zhì)工程的基本概念和原理。

2.設(shè)計(jì)角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生模擬蛋白質(zhì)工程研究過程，提高參與度和實(shí)踐能力。

3.開展實(shí)驗(yàn)?zāi)M，引導(dǎo)學(xué)生操作基因突變、蛋白質(zhì)表達(dá)等關(guān)鍵步驟，加深對(duì)蛋白質(zhì)工程操作的理解。

4.利用多媒體課件展示蛋白質(zhì)工程的實(shí)際應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感性認(rèn)識(shí)。

5.通過小組合作和案例分析，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，如“蛋白質(zhì)工程是如何改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的？”、“蛋白質(zhì)工程在哪些領(lǐng)域有實(shí)際應(yīng)用？”等。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解蛋白質(zhì)工程的基本概念和原理。

思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解蛋白質(zhì)工程，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過展示蛋白質(zhì)工程在疾病治療中的應(yīng)用案例視頻，引出蛋白質(zhì)工程課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解蛋白質(zhì)工程的基本原理、關(guān)鍵步驟和應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合實(shí)例如胰島素的基因工程生產(chǎn)。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生分析蛋白質(zhì)工程可能帶來的倫理問題，如生物安全、專利權(quán)等。

解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，如蛋白質(zhì)工程與基因編輯技術(shù)的異同，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，體驗(yàn)蛋白質(zhì)工程知識(shí)的應(yīng)用。

提問與討論：針對(duì)不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解蛋白質(zhì)工程的知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用知識(shí)。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解蛋白質(zhì)工程的知識(shí)點(diǎn)，掌握其技能。

通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用，布置設(shè)計(jì)一個(gè)蛋白質(zhì)工程項(xiàng)目的作業(yè)，要求學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)解決方案。

提供拓展資源：提供與蛋白質(zhì)工程相關(guān)的拓展資源，如蛋白質(zhì)工程的歷史發(fā)展、前沿技術(shù)等。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的蛋白質(zhì)工程知識(shí)點(diǎn)和技能。

通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

a.蛋白質(zhì)工程的歷史與發(fā)展：介紹蛋白質(zhì)工程從概念提出到現(xiàn)代應(yīng)用的歷程，包括重要的里程碑事件和科學(xué)家貢獻(xiàn)。

b.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)：探討用于蛋白質(zhì)工程研究的技術(shù)，如X射線晶體學(xué)、核磁共振（NMR）和質(zhì)譜分析等。

c.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用實(shí)例：收集和整理蛋白質(zhì)工程在藥物研發(fā)、生物催化、生物材料等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例。

d.蛋白質(zhì)工程的倫理與法規(guī)：分析蛋白質(zhì)工程可能帶來的倫理問題，如基因編輯的道德邊界、生物安全等，以及相關(guān)的法規(guī)和指導(dǎo)原則。

e.蛋白質(zhì)工程的教育資源：收集適合高中生的蛋白質(zhì)工程教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)指南和互動(dòng)網(wǎng)站。

2.拓展建議：

a.鼓勵(lì)學(xué)生閱讀有關(guān)蛋白質(zhì)工程的歷史文獻(xiàn)，了解該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)。

b.引導(dǎo)學(xué)生研究不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，理解其在蛋白質(zhì)工程中的應(yīng)用。

c.組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析蛋白質(zhì)工程在特定領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如胰島素的基因工程生產(chǎn)。

d.通過角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生模擬蛋白質(zhì)工程研究中的倫理決策過程，培養(yǎng)他們的道德判斷能力。

e.利用互動(dòng)網(wǎng)站和實(shí)驗(yàn)指南，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡單的蛋白質(zhì)工程實(shí)驗(yàn)，如蛋白質(zhì)折疊實(shí)驗(yàn)。

f.鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校的科學(xué)競賽或創(chuàng)新項(xiàng)目，將蛋白質(zhì)工程的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題解決。

g.建議學(xué)生關(guān)注蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，如新型酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用、個(gè)性化醫(yī)療中的蛋白質(zhì)工程等。

h.引導(dǎo)學(xué)生思考蛋白質(zhì)工程對(duì)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的潛在影響，以及如何在研發(fā)過程中考慮這些問題。

i.提供蛋白質(zhì)工程相關(guān)的在線課程和講座，幫助學(xué)生更深入地了解該領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。

j.組織學(xué)生參觀生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室或制藥企業(yè)，實(shí)地了解蛋白質(zhì)工程在實(shí)際工作中的應(yīng)用場景。內(nèi)容邏輯關(guān)系①蛋白質(zhì)工程的定義

-蛋白質(zhì)工程的定義：通過基因修飾或合成，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或設(shè)計(jì)的技術(shù)。

-蛋白質(zhì)工程的目的：提高蛋白質(zhì)的功能、穩(wěn)定性、活性或適應(yīng)特定環(huán)境。

②蛋白質(zhì)工程的原理

-基因突變：通過基因編輯技術(shù)引入突變，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。

-蛋白質(zhì)折疊：蛋白質(zhì)從線性多肽鏈折疊成具有特定三維結(jié)構(gòu)的復(fù)雜分子。

-結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系：蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)與功能緊密相關(guān)，結(jié)構(gòu)改變可能影響功能。

③蛋白質(zhì)工程的步驟

-基因克隆：將目標(biāo)基因克隆到表達(dá)載體中，以便在宿主細(xì)胞中表達(dá)。

-表達(dá)與純化：在宿主細(xì)胞中表達(dá)目標(biāo)蛋白質(zhì)，并通過純化技術(shù)獲得高純度的蛋白質(zhì)。

-性能優(yōu)化：通過篩選和突變，優(yōu)化蛋白質(zhì)的性能，如提高活性、穩(wěn)定性或適應(yīng)特定環(huán)境。

④蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

-疾病治療：開發(fā)新的藥物和治療方法，如針對(duì)癌癥、遺傳疾病的蛋白質(zhì)療法。

-生物催化：利用工程化酶進(jìn)行生物催化反