2024-2025學(xué)年高中生物 專題1 素能提升課 基因工程教案 新人教版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物專題1素能提升課基因工程教案新人教版選修3課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是基因工程的基本概念、原理和技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容包括：基因工程的定義、基因工程的基本工具、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、目的基因的獲取和基因工程的應(yīng)用等。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物學(xué)的基本概念和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，對(duì)基因的概念有一定的了解。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將進(jìn)一步深入講解基因工程的基本原理和應(yīng)用，幫助學(xué)生建立對(duì)基因工程的全面認(rèn)識(shí)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度。通過學(xué)習(xí)基因工程的基本概念、原理和技術(shù)，學(xué)生將培養(yǎng)具備邏輯推理、批判性思維和創(chuàng)造性思維的科學(xué)思維能力。在探究基因工程實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而提升科學(xué)探究能力。同時(shí)，學(xué)生將樹立正確的科學(xué)態(tài)度，對(duì)待科學(xué)問題持開放和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流的能力。三、學(xué)情分析考慮到所教授的高中生物選修3《基因工程》課程，我將對(duì)學(xué)生情況進(jìn)行全面的分析，以更好地調(diào)整教學(xué)策略，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

1.學(xué)生層次

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣，我將學(xué)生分為三個(gè)層次：

（1）基礎(chǔ)層：這部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握較為扎實(shí)，但對(duì)于基因工程的應(yīng)用和原理理解不夠深入。他們可能對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析感到困難。

（2）提高層：這部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有一定的了解，對(duì)于基因工程的概念和原理有一定的認(rèn)識(shí)，但缺乏實(shí)踐操作的經(jīng)驗(yàn)。他們需要通過實(shí)驗(yàn)和案例分析來加深對(duì)基因工程的理解。

（3）優(yōu)秀層：這部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固，對(duì)基因工程的概念、原理和技術(shù)有較深入的理解。他們具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力和批判性思維能力。

2.知識(shí)、能力、素質(zhì)方面

（1）知識(shí)方面：大部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有較好的掌握，但對(duì)于基因工程的細(xì)節(jié)和最新發(fā)展可能了解不多。他們需要通過教材和補(bǔ)充資料來豐富知識(shí)體系。

（2）能力方面：學(xué)生在數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科方面表現(xiàn)出的邏輯思維能力和分析解決問題的能力不同。對(duì)于基因工程這類需要較強(qiáng)邏輯思維和分析能力的課程，部分學(xué)生可能感到挑戰(zhàn)。

（3）素質(zhì)方面：學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作、溝通表達(dá)和創(chuàng)新思維等方面有所差異。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力對(duì)于提高他們?cè)诨蚬こ填I(lǐng)域的綜合素養(yǎng)至關(guān)重要。

3.行為習(xí)慣

學(xué)生在課堂上的參與度、作業(yè)完成情況和個(gè)人學(xué)習(xí)習(xí)慣方面存在差異。為了提高教學(xué)效果，我將采取多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)他們積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，我將加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的個(gè)別輔導(dǎo)，幫助那些在學(xué)習(xí)上遇到困難的學(xué)生。四、教學(xué)資源1.軟硬件資源：

-教室內(nèi)的多媒體設(shè)備，包括投影儀和電腦

-生物實(shí)驗(yàn)室，配備有實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

-基因工程相關(guān)的模型和教具

2.課程平臺(tái)：

-學(xué)校提供的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，用于發(fā)布課程資料和作業(yè)

-生物學(xué)相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊和數(shù)據(jù)庫，供學(xué)生查閱最新研究進(jìn)展

3.信息化資源：

-基因工程相關(guān)的教學(xué)視頻和演示動(dòng)畫

-在線教學(xué)資源，包括教學(xué)PPT、學(xué)習(xí)指南和練習(xí)題

4.教學(xué)手段：

-小組討論和合作實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作

-案例分析和問題解決，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和分析能力

-實(shí)時(shí)反饋和評(píng)估，通過課堂提問和作業(yè)批改及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給予反饋五、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：圍繞基因工程的定義和原理，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-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，理解基因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)生提前了解基因工程的基本概念和原理，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：通過故事、案例或視頻等方式，引出基因工程的應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解基因表達(dá)載體的構(gòu)建和目的基因的獲取等知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握基因工程的基本技術(shù)。

-解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，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、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)基因工程技術(shù)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)生理解基因工程的基本知識(shí)點(diǎn)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握基因工程的基本技術(shù)。

-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)生深入理解基因工程的基本知識(shí)點(diǎn)，掌握相關(guān)技術(shù)。

-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)本節(jié)課的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與基因工程相關(guān)的拓展資源（如學(xué)術(shù)文章、案例分析等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-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)到的基因工程知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)。

-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。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)掌握：學(xué)生對(duì)基因工程的基本概念、原理和技術(shù)有了深入的理解。他們能夠清晰地解釋基因工程的定義，理解基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，以及目的基因的獲取方法。此外，學(xué)生還掌握了基因工程在實(shí)際應(yīng)用中的例子，如生物技術(shù)藥物的制備和基因治療等。

2.技能提升：學(xué)生在基因工程的實(shí)踐操作中提升了技能。他們學(xué)會(huì)了如何使用實(shí)驗(yàn)儀器，進(jìn)行DNA提取和鑒定，構(gòu)建基因表達(dá)載體，并能夠進(jìn)行目的基因的克隆和表達(dá)。通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生提高了動(dòng)手能力和解決問題的能力，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的能力。

3.思維發(fā)展：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)了批判性思維和創(chuàng)造性思維。他們能夠分析基因工程實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)果，提出問題并尋找解決方案。學(xué)生通過小組討論和合作實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了與他人交流和合作，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

4.價(jià)值觀和態(tài)度培養(yǎng)：學(xué)生通過對(duì)基因工程的學(xué)習(xí)，樹立了正確的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。他們認(rèn)識(shí)到基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的重要性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，能夠理性地看待科技發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。學(xué)生還培養(yǎng)了終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，意識(shí)到科學(xué)知識(shí)的重要性和不斷學(xué)習(xí)的必要性。七、典型例題講解七、典型例題講解

1.例題一：基因表達(dá)載體的構(gòu)建

題目：已知某基因編碼蛋白A，其啟動(dòng)子為P，編碼區(qū)為C，終止子為T，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，將目的基因插入到表達(dá)載體中，使其能夠在宿主細(xì)胞中表達(dá)蛋白A。

答案：

（1）提取目的基因（C）和載體DNA。

（2）使用限制酶切割目的基因和載體DNA，獲得相同的黏性末端。

（3）將目的基因和載體DNA連接，形成重組載體。

（4）將重組載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程表達(dá)蛋白A。

2.例題二：目的基因的獲取

題目：某實(shí)驗(yàn)室想要獲取人類胰島素基因，已知其基因序列為Ins，請(qǐng)簡述獲取目的基因的實(shí)驗(yàn)步驟。

答案：

（1）設(shè)計(jì)引物，使其能夠特異性地?cái)U(kuò)增胰島素基因。

（2）使用PCR技術(shù)擴(kuò)增胰島素基因。

（3）將擴(kuò)增后的基因進(jìn)行克隆，得到目的基因。

3.例題三：基因工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

題目：設(shè)計(jì)一個(gè)基因工程實(shí)驗(yàn)，將熒光蛋白基因插入到植物葉綠體基因組中，并使其表達(dá)。

答案：

（1）選擇合適的熒光蛋白基因和植物葉綠體基因組。

（2）使用限制酶切割熒光蛋白基因和葉綠體基因組，獲得相同的黏性末端。

（3）將熒光蛋白基因和葉綠體基因組連接，形成重組葉綠體基因組。

（4）將重組葉綠體基因組導(dǎo)入植物細(xì)胞，通過葉綠體基因表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)熒光蛋白。

4.例題四：基因工程應(yīng)用

題目：某科研小組利用基因工程技術(shù)制備抗病毒植物，請(qǐng)簡述其制備過程。

答案：

（1）選擇抗病毒植物的基因，如抗病毒蛋白基因。

（2）將抗病毒基因插入到表達(dá)載體中，并導(dǎo)入植物細(xì)胞。

（3）通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物。

（4）對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行抗病毒實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其抗病毒能力。

5.例題五：基因工程倫理問題討論

題目：某國家計(jì)劃利用基因工程技術(shù)制備轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物，以提高產(chǎn)量和抗病性。然而，這一計(jì)劃引起了公眾的擔(dān)憂，認(rèn)為可能對(duì)環(huán)境和人類健康造成影響。作為教育者和科學(xué)家，我們應(yīng)該怎樣向公眾解釋和宣傳基因工程技術(shù)的利與弊？

答案：

（1）向公眾解釋基因工程技術(shù)的原理和應(yīng)用，使其了解基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要作用。

（2）討論基因工程技術(shù)可能帶來的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)，如基因流動(dòng)、生物安全和過敏反應(yīng)等。

（3）強(qiáng)調(diào)基因工程技術(shù)的監(jiān)管和安全性措施，如嚴(yán)格的法律法規(guī)和食品安全檢測。

（4）提倡公眾參與決策，鼓勵(lì)開展基因工程技術(shù)的科普教育和倫理討論。八、板書設(shè)計(jì)1.基因工程的基本概念

-定義：基因工程是指通過人工方法對(duì)基因進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物性狀的改造。

-目標(biāo)：獲取目的基因，構(gòu)建基因表達(dá)載體，導(dǎo)入宿主細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)。

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

-啟動(dòng)子：控制基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列，位于編碼區(qū)上游。

-編碼區(qū)：包含基因的編碼序列，負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)。

-終止子：控制基因轉(zhuǎn)錄結(jié)束的DNA序列，位于編碼區(qū)下游。

3.目的基因的獲取

-PCR技術(shù)：通過體外擴(kuò)增目的基因的方法。

-克?。簩⒛康幕?/p>