（新教材同步备课）2024春高中生物 第3章 基因工程 3.4 蛋白质工程的原理与应用教案 新人教版选择性必修3

（新教材同步备课）2024春高中生物第3章基因工程3.4蛋白质工程的原理与应用教案新人教版选择性必修3主备人备课成员教材分析本节选自《高中生物》（新人教版选择性必修3）第3章“基因工程”中的3.4节“蛋白质工程的原理与应用”。教材通过前一节对基因工程基础知识的介绍，为学生理解蛋白质工程提供了必要的背景。本节内容深入探讨蛋白质工程的基本原理、技术流程及其在医药、农业等领域的应用，强调理论与实践相结合，旨在培养学生运用生物学原理解决实际问题的能力。课程设计将围绕蛋白质工程的核心概念，结合教材中的实例，引导学生掌握蛋白质工程的基本步骤，理解其科学意义和实际价值。核心素养目标本节课旨在培养学生的生物学核心素养，特别是科学探究和生物伦理素养。通过学习蛋白质工程，学生将能够：理解蛋白质结构与功能的关系，掌握科学探究的方法，提高科学思维能力；运用所学知识分析蛋白质工程在生物技术中的应用，培养创新意识和实际问题的解决能力；同时，深入探讨蛋白质工程涉及的伦理问题，提升学生的社会责任感和伦理判断能力，使其能够在未来的科研和社会生活中作出明智的决策。重点难点及解决办法重点：蛋白质工程的基本原理、技术流程及其在医药、农业等领域的应用。

难点：蛋白质结构与功能关系的理解，蛋白质工程实际操作步骤的掌握。

解决办法：

1.通过多媒体动画和实物模型展示蛋白质结构，帮助学生直观理解蛋白质结构与功能的关系。

2.设计课堂互动，如小组讨论、案例研究，让学生在探讨具体蛋白质工程实例中深入理解技术流程。

3.引导学生进行角色扮演，模拟蛋白质工程的实际操作，增强实践体验，突破操作步骤的掌握难点。

4.结合课本中的图解和课后习题，巩固重点知识，提供个性化辅导，针对不同学生的学习难点进行针对性突破。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：通过系统的讲解，使学生对蛋白质工程的基本原理、技术流程有全面的认识。结合案例教学，将理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力。

2.讨论法：组织学生进行小组讨论，针对蛋白质工程在医药、农业等领域的应用展开思考，激发学生的探究兴趣，培养批判性思维。

3.实验法：设计模拟蛋白质工程的实验活动，让学生在动手操作中加深对蛋白质工程的理解，提高实践能力。

教学手段：

1.多媒体设备：运用PPT、视频、动画等多媒体资源，形象生动地展示蛋白质结构、功能和工程操作过程，帮助学生直观理解教学内容。

2.教学软件：利用生物学科相关教学软件，如分子建模软件，让学生在虚拟环境中操作蛋白质，深入了解蛋白质结构与功能的关系。

3.网络资源：指导学生利用网络查阅相关资料，拓展知识面，了解蛋白质工程的前沿动态。教学流程1.导入新课（用时5分钟）

通过展示基因工程在现实生活中的应用案例，如胰岛素的生产，引出蛋白质工程的概念。提出问题：“为什么我们需要蛋白质工程？”激发学生对蛋白质工程的好奇心和探究欲望。

2.新课讲授（用时15分钟）

（1）介绍蛋白质工程的基本原理，通过图解和动画，阐述蛋白质结构与功能的关系，解释蛋白质工程的目的和意义。

（2）详细讲解蛋白质工程的技术流程，包括设计、表达、纯化、鉴定等步骤，结合教材实例进行分析。

（3）探讨蛋白质工程在医药、农业等领域的应用，强调其在解决实际问题中的作用。

3.实践活动（用时10分钟）

（1）进行模拟蛋白质工程实验，让学生在小组内设计并实施实验方案，观察蛋白质表达和纯化过程。

（2）利用教学软件进行蛋白质结构模拟，让学生通过操作软件，了解蛋白质结构与功能的关系。

（3）组织学生分析教材中的蛋白质工程案例，讨论其设计思路和应用价值。

4.学生小组讨论（用时15分钟）

（1）讨论蛋白质工程在医药领域的应用，如蛋白质药物的设计与开发，举例回答问题：“蛋白质工程如何帮助我们生产更安全有效的药物？”

（2）探讨蛋白质工程在农业领域的应用，如抗虫棉的培育，举例回答问题：“蛋白质工程如何提高作物抗逆性？”

（3）分析蛋白质工程涉及的伦理问题，如基因改造生物对环境的影响，举例回答问题：“在进行蛋白质工程时，我们应该遵循哪些伦理原则？”

5.总结回顾（用时5分钟）

通过对本节课内容的回顾，帮助学生巩固蛋白质工程的基本原理、技术流程和应用。强调蛋白质工程在实际问题解决中的重要性，鼓励学生继续深入学习和探索。

（总用时：45分钟）教学资源拓展1.拓展资源：

-推荐阅读：与蛋白质工程相关的科研论文、科普书籍和杂志文章，如《科学美国人》、《生物工程学报》等，以加深学生对蛋白质工程理论及应用的了解。

-视频资料：收集国内外生物技术公司的蛋白质工程案例视频，展示蛋白质工程在实际生产中的应用。

-实地考察：联系当地科研机构、生物医药企业或农业科研单位，了解蛋白质工程在产业界的应用情况。

2.拓展建议：

-鼓励学生关注蛋白质工程领域的最新研究动态，如CRISPR技术、蛋白质设计等，提高学生的科研素养。

-建议学生参与学校或社区的科普活动，以蛋白质工程为主题，进行科普讲解，锻炼表达能力。

-引导学生结合所学知识，开展小课题研究，如蛋白质工程在治疗特定疾病中的应用，提高学生的实践能力和创新精神。

-鼓励学生参加生物科技竞赛、创新实验等活动，将蛋白质工程知识运用到实际操作中，提升综合能力。课堂小结，当堂检测1.课堂小结（用时5分钟）

本节课我们学习了蛋白质工程的原理与应用，通过讲解、讨论和实践活动，学生对以下知识点有了深入理解：

-蛋白质工程的基本原理及其与基因工程的关系；

-蛋白质工程的技术流程，包括设计、表达、纯化和鉴定；

-蛋白质工程在医药、农业等领域的应用案例及其社会意义；

-蛋白质工程涉及的伦理问题及其在科研实践中的考量。

2.当堂检测（用时10分钟）

为了检验学生对本节课内容的掌握情况，设计以下当堂检测题目：

（1）选择题：

a.以下哪项是蛋白质工程的核心步骤？

A.基因克隆B.蛋白质表达C.基因编辑D.蛋白质纯化

b.蛋白质工程在农业领域的应用不包括以下哪项？

A.转基因作物抗虫性改造B.提高作物抗逆性

C.改良作物营养价值D.基因治疗疾病

（2）简答题：

a.请简述蛋白质工程的基本原理。

b.请举例说明蛋白质工程在医药领域的应用。

（3）案例分析题：

假设你是一位生物技术工程师，你所在的公司正在研发一种新型蛋白质药物，用于治疗某种罕见病。请结合本节课所学的蛋白质工程技术，简述你的研发流程和可能面临的伦理问题。

通过以上检测，教师可以及时了解学生的学习情况，对学生的知识掌握和运用能力进行评估，为后续教学提供参考。

（总用时：15分钟）重点题型整理1.解释蛋白质工程的定义及其与基因工程的关系。

答案：蛋白质工程是在基因工程基础上发展起来的，通过修改或合成基因，实现对蛋白质的定向改造，以满足人类的生产和生活需求。蛋白质工程关注的是蛋白质的结构和功能，而基因工程则是通过改变基因序列来实现对生物特性的调控。

举例：通过基因工程改造大肠杆菌生产胰岛素，而蛋白质工程则可能通过改变胰岛素蛋白质的结构，提高其稳定性和活性。

2.描述蛋白质工程的基本步骤。

答案：蛋白质工程的基本步骤包括蛋白质设计、基因合成、基因表达、蛋白质纯化和蛋白质功能鉴定。

举例：在设计蛋白质时，科学家会使用计算机软件预测蛋白质的三维结构，并通过定点突变等方法优化其功能。

3.讨论蛋白质工程在医药领域的应用。

答案：蛋白质工程在医药领域的应用广泛，如蛋白质药物的生产、抗体工程、疫苗设计等。

举例：通过蛋白质工程，科学家可以改造已有的抗体，提高其对抗特定病原体的能力，从而开发出更有效的治疗药物。

4.分析蛋白质工程在农业领域的应用。

答案：蛋白质工程在农业领域可以用于提高作物的抗病性、抗逆性，改善作物的品质，以及开发新型的生物农药。

举例：通过蛋白质工程，科学家可以改造植物中的抗虫蛋白，使其对特定害虫具有更高的杀虫活性。

5.探讨蛋白质工程中可能遇到的伦理问题。

答案：蛋白质工程可能遇到的伦理问题包括基因改造生物对环境的影响、转基因生物的安全性、以及基因改造可能导致的社会不平等。

举例：在开发基