第3章 第1節(jié) 基因工程及其技術(shù)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（蘇教版2019）

第3章第1節(jié)基因工程及其技術(shù)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（蘇教版2019）授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時間課程基本信息1.課程名稱：基因工程及其技術(shù)

2.教學(xué)年級和班級：高中二年級

3.授課時間：2023年10月15日

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標(biāo)1.讓學(xué)生理解基因工程的基本概念、原理及其在生物科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中的重要性。

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維分析基因工程技術(shù)的利與弊，提高其科學(xué)倫理素養(yǎng)。

3.通過案例分析，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，提升其生物科學(xué)實(shí)踐素養(yǎng)。

4.激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)的興趣，培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)和探究生物科學(xué)的意識。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳物質(zhì)等，對基因的概念有所了解，并已學(xué)習(xí)過一些基礎(chǔ)的遺傳學(xué)原理。

2.學(xué)生對基因工程這一現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚的興趣，他們具備一定的探索精神和好奇心，喜歡通過案例學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作來加深理解。在能力上，學(xué)生具備基本的邏輯思維和分析能力，能夠跟隨教師的引導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)探究。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生更傾向于互動式和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，對于抽象概念的理解需要具體實(shí)例的支持。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括對基因工程復(fù)雜原理的理解，以及將理論知識應(yīng)用到具體案例中的能力。此外，由于基因工程技術(shù)涉及倫理問題，學(xué)生可能在判斷其利弊時感到困惑，需要教師在教學(xué)中提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和討論。教學(xué)資源1.硬件資源：多媒體教室、生物實(shí)驗(yàn)室

2.軟件資源：基因工程相關(guān)教學(xué)軟件、PPT課件

3.課程平臺：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)

4.信息化資源：基因工程相關(guān)視頻資料、網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)資源

5.教學(xué)手段：案例分析、小組討論、實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-開場白：教師通過介紹基因工程在現(xiàn)代生物技術(shù)中的重要作用，如疾病的基因治療、農(nóng)業(yè)品種改良等，激發(fā)學(xué)生的興趣。

-創(chuàng)設(shè)情境：展示一組基因工程技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際案例圖片，如轉(zhuǎn)基因作物、基因編輯等，讓學(xué)生初步感受基因工程的實(shí)際影響。

-提出問題：詢問學(xué)生“什么是基因工程？它對我們生活有哪些影響？”引導(dǎo)學(xué)生思考并參與到課堂討論中。

2.講授新課（20分鐘）

-基礎(chǔ)概念介紹（5分鐘）：講解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、基因編輯等，確保學(xué)生理解這些基礎(chǔ)概念。

-技術(shù)原理講解（10分鐘）：詳細(xì)介紹基因工程的技術(shù)原理，如PCR擴(kuò)增、DNA重組、基因轉(zhuǎn)移等，通過圖示和實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-應(yīng)用案例解析（5分鐘）：分析幾個基因工程的應(yīng)用案例，如抗蟲棉、基因治療等，讓學(xué)生了解基因工程的實(shí)際應(yīng)用。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-練習(xí)題：發(fā)放練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，題目涵蓋基因工程的基本概念、技術(shù)原理和應(yīng)用案例。

-小組討論：學(xué)生分組討論練習(xí)題的答案，互相交流解題思路，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問。

4.課堂提問與師生互動（10分鐘）

-提問環(huán)節(jié)：教師針對講解內(nèi)容提出問題，鼓勵學(xué)生積極回答，檢查學(xué)生對新知識的理解和掌握程度。

-互動討論：針對基因工程的倫理問題，如基因編輯的道德界限、轉(zhuǎn)基因食品的安全性等，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，每個小組選代表分享討論成果。

-教師總結(jié)：教師根據(jù)學(xué)生的討論情況，總結(jié)基因工程的利與弊，強(qiáng)調(diào)科學(xué)倫理在基因工程中的重要性。

5.結(jié)束語（5分鐘）

-回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基因工程在生物科學(xué)領(lǐng)域的重要性。

-鼓勵學(xué)生在課后繼續(xù)探索基因工程的最新進(jìn)展，關(guān)注其對社會的影響。

-宣布下節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，預(yù)告相關(guān)的實(shí)踐活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-科普書籍：《基因工程：生命科學(xué)的革命》

-學(xué)術(shù)期刊：《自然》、《科學(xué)》、《細(xì)胞》等關(guān)于基因工程的研究論文

-在線課程：Coursera、edX等平臺上的基因工程相關(guān)課程

-科普視頻：YouTube上的基因工程科普視頻，如“基因編輯技術(shù)CRISPRexplained”

-實(shí)驗(yàn)室資源：學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室的基因工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)手冊

2.拓展建議：

-閱讀科普書籍，以更深入地了解基因工程的歷史、原理和應(yīng)用。

-瀏覽學(xué)術(shù)期刊，了解基因工程在科研領(lǐng)域的最新進(jìn)展和突破。

-參加在線課程，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，掌握基因工程的基本理論和實(shí)驗(yàn)技能。

-觀看科普視頻，以直觀的方式理解基因工程的技術(shù)細(xì)節(jié)和應(yīng)用實(shí)例。

-利用學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室資源，參與實(shí)際的基因工程實(shí)驗(yàn)，將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。

-探索基因工程在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等，了解其對社會的綜合影響。

-關(guān)注基因工程的倫理問題，閱讀相關(guān)倫理討論的文章，形成自己的見解和認(rèn)識。

-與同學(xué)組成學(xué)習(xí)小組，共同討論基因工程相關(guān)的案例和問題，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-定期參加學(xué)校或社區(qū)組織的科普講座和研討會，與專業(yè)人士交流，拓寬知識視野。

-鼓勵學(xué)生撰寫關(guān)于基因工程的短文或報告，分享學(xué)習(xí)心得和研究成果，提高寫作和表達(dá)能力。課后作業(yè)1.閱讀理解題

題目：閱讀以下關(guān)于CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的短文，回答問題。

短文內(nèi)容：CRISPR/Cas9是一種革命性的基因編輯技術(shù)，它利用一種名為CRISPR的DNA序列和Cas9蛋白質(zhì)來精確地剪切和修改DNA。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和生物研究中發(fā)揮了重要作用。

問題：CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的基本原理是什么？它在哪些領(lǐng)域有應(yīng)用？

答案：CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的基本原理是利用CRISPR序列和Cas9蛋白質(zhì)識別并剪切特定的DNA序列。它在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括基因治療，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括作物改良，在生物研究領(lǐng)域的應(yīng)用包括疾病模型構(gòu)建等。

2.應(yīng)用分析題

題目：假設(shè)你是一位基因工程師，你正在研究一種新的基因治療技術(shù)。請描述你會如何利用基因工程的方法來治療一種遺傳性疾病。

答案：作為基因工程師，我會首先確定導(dǎo)致遺傳性疾病的基因突變位置。然后，我會設(shè)計一段DNA序列，利用CRISPR/Cas9技術(shù)精確地修復(fù)或替換突變的基因。最后，我會通過體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證修復(fù)效果，并在動物模型中測試治療方法的可行性。

3.論述題

題目：討論基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用及其可能帶來的倫理問題。

答案：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用包括開發(fā)抗病蟲害的轉(zhuǎn)基因作物，提高作物產(chǎn)量和營養(yǎng)價值。然而，這也引發(fā)了倫理問題，如轉(zhuǎn)基因作物的安全性、對環(huán)境的影響以及對生物多樣性的潛在威脅。在推廣轉(zhuǎn)基因作物時，應(yīng)充分考慮其對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的長遠(yuǎn)影響。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

題目：設(shè)計一個簡單的基因克隆實(shí)驗(yàn)，并說明實(shí)驗(yàn)的步驟和目的。

答案：基因克隆實(shí)驗(yàn)步驟如下：

-選擇目標(biāo)基因并設(shè)計引物。

-通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目標(biāo)基因。

-將擴(kuò)增的基因插入到載體DNA中。

-轉(zhuǎn)化大腸桿菌，使其表達(dá)目標(biāo)基因。

實(shí)驗(yàn)的目的是通過克隆技術(shù)獲得目的基因的大量副本，用于進(jìn)一步的研究或應(yīng)用。

5.案例分析題

題目：分析基因治療在臨床應(yīng)用中的一個具體案例，并討論其成功的關(guān)鍵因素。

答案：一個成功的基因治療案例是利用基因工程技術(shù)治療β-地中海貧血。關(guān)鍵因素包括：

-精確地識別和修復(fù)導(dǎo)致疾病的基因突變。

-使用安全的載體將正常的基因傳遞到患者的骨髓細(xì)胞中。

-通過嚴(yán)格的臨床測試驗(yàn)證治療效果和安全性。

成功的關(guān)鍵在于技術(shù)的精確性和對患者個體差異的考慮。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.閱讀理解作業(yè)：要求學(xué)生閱讀一篇關(guān)于基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的科普文章，并撰寫一篇200字左右的摘要，總結(jié)文章的主要內(nèi)容和基因工程技術(shù)的應(yīng)用價值。

2.應(yīng)用分析作業(yè)：學(xué)生需要選擇一種常見的遺傳性疾病，分析該疾病的遺傳機(jī)制，并提出一種可能的基因治療方案。作業(yè)要求學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)知識，撰寫一篇400字左右的分析報告。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計作業(yè)：設(shè)計一個簡單的基因克隆實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期結(jié)果。作業(yè)要求學(xué)生以實(shí)驗(yàn)報告的形式呈現(xiàn)，字?jǐn)?shù)不限。

4.倫理討論作業(yè)：要求學(xué)生針對基因編輯技術(shù)在人類胚胎中的應(yīng)用展開討論，探討其潛在的倫理問題和社會影響。學(xué)生需撰寫一篇500字左右的論述，表達(dá)自己的觀點(diǎn)和理由。

作業(yè)反饋：

1.閱讀理解作業(yè)反饋：教師將批改學(xué)生的摘要，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對文章內(nèi)容的理解和概括能力。針對每個學(xué)生的作業(yè)，教師會給出具體反饋，如“摘要內(nèi)容全面，條理清晰”或“摘要缺乏關(guān)鍵信息，建議重讀文章并提取核心觀點(diǎn)”。

2.應(yīng)用分析作業(yè)反饋：教師會仔細(xì)審閱學(xué)生的分析報告，評估其對遺傳機(jī)制的理解和基因治療方案的創(chuàng)新性。反饋將包括對報告中亮點(diǎn)和不足之處的具體評述，如“對疾病機(jī)制的描述準(zhǔn)確，但基因治療方案部分需要進(jìn)一步細(xì)化”。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計作業(yè)反饋：教師會檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計是否科學(xué)合理，步驟是否清晰，并對實(shí)驗(yàn)報告中可能存在的問題提供反饋，如“實(shí)驗(yàn)步驟描述不夠詳細(xì)，建議增加對關(guān)鍵步驟的解釋”。

4.倫理討論作業(yè)反饋：教師會關(guān)注學(xué)生對待倫理問題的態(tài)度和論據(jù)的合理性。反饋將包括對論點(diǎn)的評價和建議，如“觀點(diǎn)鮮明，論據(jù)充分，但可以進(jìn)一步探討其他角度的倫理考量”。

教師的反饋旨在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提高分析問題和解決問題的能力，并促進(jìn)其批判性思維的培養(yǎng)。教師會在作業(yè)批改后及時與學(xué)生進(jìn)行一對一的交流，確保學(xué)生能夠理解反饋內(nèi)容并據(jù)此改進(jìn)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①基因工程的基本概念和原理

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：基因、DNA、基因編輯、基因轉(zhuǎn)移

-重點(diǎn)詞匯：PCR擴(kuò)增、DNA重組、轉(zhuǎn)基因

-重點(diǎn)句子：基因工程是通過對DNA分子進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)特定基因的插入、剔除或修改。

②基因工程的技術(shù)應(yīng)用

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：基因治療、轉(zhuǎn)基因作物、基因編輯技術(shù)

-重點(diǎn)詞匯：CRISPR/Cas9、基因載體、遺傳改良

-重點(diǎn)句子：基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和生物研究中扮演著重要角色。

③基因工程的倫理問題

-重點(diǎn)知識點(diǎn)：基因編輯的道德界限、轉(zhuǎn)基因食品的安全性、生物多樣性保護(hù)

-重點(diǎn)詞匯：倫理審查、道德責(zé)任、生物倫理

-重點(diǎn)句子：基因工程的發(fā)展必須考慮到其對社會、環(huán)境和人類健康的長遠(yuǎn)影響。教學(xué)反思與總結(jié)今天我上了關(guān)于基因工程及其技術(shù)的課程，整體來看，學(xué)生們對這一主題表現(xiàn)出了濃厚的興趣，但在教學(xué)過程中我也發(fā)現(xiàn)了一些需要反思和改進(jìn)的地方。

教學(xué)反思：

在設(shè)計課程時，我注重了知識點(diǎn)的系統(tǒng)性和連貫性，但在實(shí)際授課中，我發(fā)現(xiàn)自己在講解基因編輯技術(shù)原理時可能過于側(cè)重于理論，沒有足夠的時間讓學(xué)生通過實(shí)例來深化理解。下次我會嘗試在講解理論的同時，更多地引入實(shí)際案例，幫助學(xué)生更好地將理論與實(shí)際相結(jié)合。

另外，我在課堂提問環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對基因工程的基本概念掌握不夠扎實(shí)。這可能是因?yàn)槲以趯?dǎo)入環(huán)節(jié)沒有充分激發(fā)學(xué)生的前置知識。未來我會考慮在課程開始前，通過一些簡單的復(fù)習(xí)題來檢測學(xué)生的基礎(chǔ)知識，確保他們能夠跟上課程的進(jìn)度。

在課堂管理方面，我注意到學(xué)生在小組討論時，有些小組的互動不夠積極。這可能是因?yàn)槲覜]有為每個小組設(shè)定明確的討論目標(biāo)和任務(wù)。下次我會為每個小組指定具體的討論主題，并要求他們給出討論成果，以提高討論的實(shí)效性。

教學(xué)總結(jié)：

從學(xué)生的表現(xiàn)來看，他們對基因工程的應(yīng)用有了更深入的認(rèn)識，尤其是在基因治療和轉(zhuǎn)基因作物方面，他們能夠結(jié)合自己的生活實(shí)際來理解這些技術(shù)。在技能方面，學(xué)生通過練習(xí)題和實(shí)驗(yàn)設(shè)計作業(yè)，提高了自己的分析和解決問題的