2024-2025學(xué)年高中生物 第1章 第1節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生教學(xué)實(shí)錄 浙科版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物第1章第1節(jié)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生教學(xué)實(shí)錄浙科版選修3課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教材分析2024-2025學(xué)年高中生物第1章第1節(jié)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生教學(xué)實(shí)錄浙科版選修3，本節(jié)內(nèi)容緊扣教材，以工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的發(fā)展為主線，通過介紹相關(guān)科學(xué)家的研究過程，引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)設(shè)計(jì)緊密圍繞教學(xué)目標(biāo)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，以增強(qiáng)學(xué)生對生物技術(shù)的認(rèn)識和理解。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析，使學(xué)生掌握工具酶發(fā)現(xiàn)和基因工程原理；提升生物技術(shù)素養(yǎng)，理解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用；增強(qiáng)社會責(zé)任感，認(rèn)識到科學(xué)研究的倫理和安全性；發(fā)展科學(xué)思維，學(xué)會從多角度分析問題，培養(yǎng)批判性思維。三、學(xué)情分析本節(jié)課面向高中生物選修3的學(xué)生，他們已經(jīng)具備一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識，對生物科學(xué)有一定的興趣和好奇心。然而，由于本章節(jié)涉及的工具酶發(fā)現(xiàn)和基因工程等概念較為復(fù)雜，學(xué)生在理解和應(yīng)用上可能存在以下情況：

1.知識層面：學(xué)生對分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識掌握程度不一，部分學(xué)生對酶的概念、基因的結(jié)構(gòu)和功能理解不夠深入，這可能會影響他們對工具酶發(fā)現(xiàn)和基因工程原理的理解。

2.能力層面：學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、分析問題和解決問題的能力參差不齊。在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，部分學(xué)生可能對實(shí)驗(yàn)步驟不夠熟悉，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.素質(zhì)層面：學(xué)生在科學(xué)探究精神、批判性思維和創(chuàng)新意識方面有待提高。對于基因工程的倫理和安全性問題，學(xué)生可能缺乏深入的思考。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生在課堂上的參與度、團(tuán)隊(duì)合作精神和自主學(xué)習(xí)能力存在差異。部分學(xué)生可能對課堂討論和小組活動(dòng)不夠積極，影響學(xué)習(xí)效果。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：生物實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（顯微鏡、離心機(jī)、PCR儀等）、計(jì)算機(jī)、投影儀、白板、多媒體課件播放設(shè)備。

-課程平臺：學(xué)校生物教學(xué)平臺、在線學(xué)習(xí)資源庫。

-信息化資源：基因工程相關(guān)視頻資料、在線實(shí)驗(yàn)操作指南、科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫。

-教學(xué)手段：PPT演示、實(shí)驗(yàn)演示、小組討論、案例分析。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-通過展示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)圖和酶的催化作用的動(dòng)畫，激發(fā)學(xué)生對工具酶和基因工程的興趣。

-提問：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)對生物學(xué)有哪些重要意義？什么是酶？酶有什么特點(diǎn)？

-引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么需要研究工具酶？基因工程是如何產(chǎn)生的？

2.新課講授（15分鐘）

1.工具酶的發(fā)現(xiàn)

-介紹酶的概念、特性以及在生物體內(nèi)的作用。

-分析幾種重要工具酶的發(fā)現(xiàn)過程，如限制酶、DNA聚合酶等。

-舉例說明工具酶在分子生物學(xué)研究中的應(yīng)用。

2.基因工程的誕生

-介紹基因工程的基本概念和發(fā)展歷程。

-分析基因工程技術(shù)的原理，如基因重組、基因轉(zhuǎn)移等。

-結(jié)合實(shí)際案例，講解基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.基因工程的安全性

-討論基因工程可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，如基因污染、生物安全問題等。

-分析科學(xué)家在基因工程研究中遵循的倫理原則。

3.實(shí)踐活動(dòng)（15分鐘）

1.觀看視頻資料，了解工具酶的發(fā)現(xiàn)過程。

2.分析基因工程技術(shù)的原理，通過PPT展示，鞏固相關(guān)知識。

3.分組討論：基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用及潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4.學(xué)生小組討論（15分鐘）

1.舉例回答：如何理解酶的高效性和專一性？

-學(xué)生舉例：胃蛋白酶只催化蛋白質(zhì)水解，不催化糖類和脂肪的分解。

2.舉例回答：基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些？

-學(xué)生舉例：基因工程藥物如干擾素、胰島素等。

3.舉例回答：基因工程可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)有哪些？

-學(xué)生舉例：基因污染、生物安全問題等。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

內(nèi)容：

-回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生對生物學(xué)發(fā)展的重要意義。

-強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)和小組討論中提出的問題和觀點(diǎn)。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注基因工程在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用和潛在風(fēng)險(xiǎn)，培養(yǎng)他們的社會責(zé)任感。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-工具酶的發(fā)現(xiàn)歷史：介紹不同工具酶的發(fā)現(xiàn)背景、科學(xué)家及其貢獻(xiàn)，如限制酶的發(fā)現(xiàn)者Cech和Sharpless。

-基因工程技術(shù)的應(yīng)用案例：收集并整理基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例，如轉(zhuǎn)基因作物的培育、基因治療等。

-基因編輯技術(shù)：介紹CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)的原理、應(yīng)用和倫理問題。

-生物技術(shù)倫理：探討基因工程在應(yīng)用過程中可能引發(fā)的倫理問題，如基因歧視、生物安全等。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀相關(guān)科普書籍，如《基因的故事》、《基因革命》等，以加深對基因工程的理解。

-建議學(xué)生關(guān)注生物技術(shù)領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，通過閱讀科學(xué)期刊、參加學(xué)術(shù)講座等方式，拓寬知識面。

-組織學(xué)生參觀生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室或企業(yè)，了解基因工程技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展前景。

-開展小組研究項(xiàng)目，讓學(xué)生自主探究基因工程在特定領(lǐng)域的應(yīng)用，如轉(zhuǎn)基因食品安全性評估、基因治療的研究等。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與生物競賽或科技創(chuàng)新活動(dòng)，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際問題解決中。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物技術(shù)倫理問題，參與相關(guān)討論，培養(yǎng)他們的社會責(zé)任感和批判性思維。

-建議學(xué)生通過在線課程或網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)生物信息學(xué)、分子生物學(xué)等基礎(chǔ)知識，為深入學(xué)習(xí)基因工程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

-組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演，模擬基因工程項(xiàng)目的決策過程，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和復(fù)雜性。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與社區(qū)服務(wù)，如參與環(huán)保活動(dòng)、普及生物知識等，將所學(xué)知識服務(wù)于社會。七、課后作業(yè)1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證限制酶EcoRI對DNA的切割特異性。實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法、預(yù)期結(jié)果和分析。

答案：

實(shí)驗(yàn)材料：EcoRI酶、DNA模板、EcoRI酶切緩沖液、DNA連接酶、DNA分子量標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)方法：

a.配制EcoRI酶切反應(yīng)混合物，包括DNA模板、EcoRI酶和緩沖液。

b.在37℃條件下進(jìn)行酶切反應(yīng)。

c.酶切反應(yīng)結(jié)束后，使用瓊脂糖凝膠電泳分析酶切產(chǎn)物。

預(yù)期結(jié)果：EcoRI酶應(yīng)特異性地切割DNA模板，產(chǎn)生大小不同的DNA片段。

分析：通過比較酶切前后DNA片段的大小，可以驗(yàn)證EcoRI的切割特異性。

2.綜合應(yīng)用題：

分析基因工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，并舉例說明其優(yōu)勢和可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

答案：

應(yīng)用：基因工程技術(shù)可以用于培育轉(zhuǎn)基因作物，提高作物的抗病性、耐旱性、產(chǎn)量等。

優(yōu)勢：提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，減少農(nóng)藥使用，降低生產(chǎn)成本。

風(fēng)險(xiǎn)：可能引發(fā)基因污染，影響生態(tài)平衡，對人體健康產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.討論題：

討論基因編輯技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景和倫理問題。

答案：

應(yīng)用前景：基因編輯技術(shù)可以用于治療遺傳性疾病，如囊性纖維化、血友病等。

倫理問題：基因編輯可能引發(fā)基因歧視、生物安全問題等倫理問題。

4.案例分析題：

分析以下案例，討論基因工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

案例描述：某地區(qū)的水體受到重金屬污染，影響水生生物的生長和人類健康。

答案：

應(yīng)用：基因工程技術(shù)可以用于培育具有抗重金屬毒性的微生物，用于水體凈化。

優(yōu)點(diǎn)：有效去除水體中的重金屬，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康。

5.判斷題：

判斷以下說法是否正確，并簡要說明理由。

說法：基因工程技術(shù)的應(yīng)用不會對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。

答案：

錯(cuò)誤?；蚬こ碳夹g(shù)的應(yīng)用可能對生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響，如基因污染、生物安全問題等。在使用基因工程技術(shù)時(shí)，應(yīng)遵循相關(guān)倫理和法規(guī)，確保其安全性和可持續(xù)性。八、課堂1.課堂評價(jià)

-提問：通過課堂提問，檢查學(xué)生對工具酶發(fā)現(xiàn)和基因工程誕生相關(guān)知識的理解程度。例如，詢問學(xué)生限制酶的發(fā)現(xiàn)過程、基因工程的基本步驟等。

-觀察：注意學(xué)生在課堂上的參與度、小組討論的積極性以及實(shí)驗(yàn)操作的正確性。

-測試：在課程結(jié)束后，進(jìn)行小測驗(yàn)或隨堂測試，評估學(xué)生對知識的掌握情況。測試題可以包括選擇題、填空題和簡答題，涵蓋本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。

-反饋：對于學(xué)生的回答，給予及時(shí)的正面反饋和必要的糾正，幫助學(xué)生鞏固知識點(diǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)評價(jià)

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告：評估學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性和準(zhǔn)確性，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉襟E、結(jié)果和分析。

-實(shí)驗(yàn)操作：觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作技能和實(shí)驗(yàn)態(tài)度，如是否遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)程、是否能夠正確使用實(shí)驗(yàn)器材等。

-實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分析學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，評估其是否符合預(yù)期，并探討可能的誤差來源。

3.小組討論評價(jià)

-小組表現(xiàn)：評價(jià)學(xué)生在小組討論中的參與度、合作精神和溝通能力。

-討論內(nèi)容：分析小組討論的內(nèi)容是否深入，是否能夠結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行討論。

-解決問題能力：評估學(xué)生在討論中提出的問題解決方案的合理性和創(chuàng)新性。

4.作業(yè)評價(jià)

-作業(yè)批改：對學(xué)生的課后作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，包括書面作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

-作業(yè)點(diǎn)評：在批改作業(yè)的同時(shí)，給予學(xué)生具體的反饋，指出錯(cuò)誤和不足，并提出改進(jìn)建議。

-作業(yè)反饋：通過作業(yè)反饋，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和存在的問題，調(diào)整教學(xué)策略。

5.學(xué)生自評和互評

-自評：鼓勵(lì)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，評價(jià)自己的學(xué)習(xí)效果和進(jìn)步。

-互評：組織學(xué)生進(jìn)行互評，通過同學(xué)之間的評價(jià)，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和學(xué)習(xí)。

6.教學(xué)反思

-教師反思：課后對教學(xué)過程進(jìn)行反思，總結(jié)教學(xué)中的成功經(jīng)驗(yàn)和需要改進(jìn)的地方。

-教學(xué)改進(jìn)：根據(jù)教學(xué)評價(jià)的結(jié)果，調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容，以提高教學(xué)效果。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)：在講授基因工程應(yīng)用時(shí)，結(jié)合具體的案例分析，如轉(zhuǎn)基因作物的種植情況，讓學(xué)生了解生物技術(shù)如何服務(wù)于實(shí)際生產(chǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)操作模擬：利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上模擬基因工程實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)興趣。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中，部分學(xué)生參與度不高，需要進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性。

2.教學(xué)內(nèi)容深度不足：在講解基因編輯技術(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對一些復(fù)雜的概念理解不夠深入，需要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提高知識的深度和廣度。

3.評價(jià)方式單一：目前主要依靠作業(yè)和測試來評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，需要多樣化評價(jià)方式，如課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。

反思改進(jìn)措施（三）

1.提高學(xué)生參與度：

-在小組討論中，設(shè)置具體的問題引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言。

-通過實(shí)驗(yàn)操作模擬，讓學(xué)生在互動(dòng)中學(xué)習(xí)，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和參與感。

-定期舉辦知識競賽或小講座，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.豐富教學(xué)內(nèi)容：

-在講解基因編輯技術(shù)時(shí)，加入更多實(shí)際案例，如CRISPR-Cas9在疾病治療中的應(yīng)用。

-通過多媒體教學(xué)手段，如視頻、動(dòng)畫等，幫助學(xué)生理解復(fù)雜的概念。

3.多樣化評價(jià)方式：

-在課堂表現(xiàn)方面，記錄學(xué)生的發(fā)言次數(shù)、參與度等。

-在實(shí)驗(yàn)報(bào)告方面，評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作技能和問題分析能力。

-通過學(xué)生自評和互評，促進(jìn)學(xué)生的自我反思和同伴學(xué)習(xí)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①工具酶的發(fā)現(xiàn)

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：酶的概念、特性、作用機(jī)制

-重點(diǎn)詞句：酶是生物體內(nèi)催化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，具有高效性、專一性、溫和性等特點(diǎn)。

②基因工程的誕生

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：基因工程的概念、基本步驟、應(yīng)用