第3章 第1节 基因工程及其技术2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）

第3章第1节基因工程及其技术2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（苏教版2019）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：基因工程及其技术

2.教学年级和班级：高中二年级

3.授课时间：2023年10月15日

4.教学时数：1课时核心素养目标1.让学生理解基因工程的基本概念、原理及其在生物科学研究和实际应用中的重要性。

2.培养学生运用科学思维分析基因工程技术的利与弊，提高其科学伦理素养。

3.通过案例分析，培养学生解决实际问题的能力，提升其生物科学实践素养。

4.激发学生对生命科学的兴趣，培养其终身学习和探究生物科学的意识。学习者分析1.学生已经掌握了生物学的基础知识，如细胞结构、遗传物质等，对基因的概念有所了解，并已学习过一些基础的遗传学原理。

2.学生对基因工程这一现代生物技术的应用表现出浓厚的兴趣，他们具备一定的探索精神和好奇心，喜欢通过案例学习和实践操作来加深理解。在能力上，学生具备基本的逻辑思维和分析能力，能够跟随教师的引导进行科学探究。在学习风格上，学生更倾向于互动式和体验式学习，对于抽象概念的理解需要具体实例的支持。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括对基因工程复杂原理的理解，以及将理论知识应用到具体案例中的能力。此外，由于基因工程技术涉及伦理问题，学生可能在判断其利弊时感到困惑，需要教师在教学中提供适当的引导和讨论。教学资源1.硬件资源：多媒体教室、生物实验室

2.软件资源：基因工程相关教学软件、PPT课件

3.课程平台：学校教学管理系统

4.信息化资源：基因工程相关视频资料、网络学术资源

5.教学手段：案例分析、小组讨论、实验演示教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-开场白：教师通过介绍基因工程在现代生物技术中的重要作用，如疾病的基因治疗、农业品种改良等，激发学生的兴趣。

-创设情境：展示一组基因工程技术应用的实际案例图片，如转基因作物、基因编辑等，让学生初步感受基因工程的实际影响。

-提出问题：询问学生“什么是基因工程？它对我们生活有哪些影响？”引导学生思考并参与到课堂讨论中。

2.讲授新课（20分钟）

-基础概念介绍（5分钟）：讲解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、基因编辑等，确保学生理解这些基础概念。

-技术原理讲解（10分钟）：详细介绍基因工程的技术原理，如PCR扩增、DNA重组、基因转移等，通过图示和实例帮助学生理解。

-应用案例解析（5分钟）：分析几个基因工程的应用案例，如抗虫棉、基因治疗等，让学生了解基因工程的实际应用。

3.巩固练习（10分钟）

-练习题：发放练习题，让学生独立完成，题目涵盖基因工程的基本概念、技术原理和应用案例。

-小组讨论：学生分组讨论练习题的答案，互相交流解题思路，教师巡回指导，解答学生的疑问。

4.课堂提问与师生互动（10分钟）

-提问环节：教师针对讲解内容提出问题，鼓励学生积极回答，检查学生对新知识的理解和掌握程度。

-互动讨论：针对基因工程的伦理问题，如基因编辑的道德界限、转基因食品的安全性等，组织学生进行小组讨论，每个小组选代表分享讨论成果。

-教师总结：教师根据学生的讨论情况，总结基因工程的利与弊，强调科学伦理在基因工程中的重要性。

5.结束语（5分钟）

-回顾本节课的主要内容，强调基因工程在生物科学领域的重要性。

-鼓励学生在课后继续探索基因工程的最新进展，关注其对社会的影响。

-宣布下节课的教学内容，预告相关的实践活动，激发学生的学习兴趣。教学资源拓展1.拓展资源：

-科普书籍：《基因工程：生命科学的革命》

-学术期刊：《自然》、《科学》、《细胞》等关于基因工程的研究论文

-在线课程：Coursera、edX等平台上的基因工程相关课程

-科普视频：YouTube上的基因工程科普视频，如“基因编辑技术CRISPRexplained”

-实验室资源：学校生物实验室的基因工程实验设备和技术手册

2.拓展建议：

-阅读科普书籍，以更深入地了解基因工程的历史、原理和应用。

-浏览学术期刊，了解基因工程在科研领域的最新进展和突破。

-参加在线课程，通过系统的学习，掌握基因工程的基本理论和实验技能。

-观看科普视频，以直观的方式理解基因工程的技术细节和应用实例。

-利用学校生物实验室资源，参与实际的基因工程实验，将理论知识转化为实践能力。

-探索基因工程在不同领域的应用，如医学、农业、环境保护等，了解其对社会的综合影响。

-关注基因工程的伦理问题，阅读相关伦理讨论的文章，形成自己的见解和认识。

-与同学组成学习小组，共同讨论基因工程相关的案例和问题，提高团队协作能力。

-定期参加学校或社区组织的科普讲座和研讨会，与专业人士交流，拓宽知识视野。

-鼓励学生撰写关于基因工程的短文或报告，分享学习心得和研究成果，提高写作和表达能力。课后作业1.阅读理解题

题目：阅读以下关于CRISPR/Cas9基因编辑技术的短文，回答问题。

短文内容：CRISPR/Cas9是一种革命性的基因编辑技术，它利用一种名为CRISPR的DNA序列和Cas9蛋白质来精确地剪切和修改DNA。这项技术已经在医学、农业和生物研究中发挥了重要作用。

问题：CRISPR/Cas9基因编辑技术的基本原理是什么？它在哪些领域有应用？

答案：CRISPR/Cas9基因编辑技术的基本原理是利用CRISPR序列和Cas9蛋白质识别并剪切特定的DNA序列。它在医学领域的应用包括基因治疗，在农业领域的应用包括作物改良，在生物研究领域的应用包括疾病模型构建等。

2.应用分析题

题目：假设你是一位基因工程师，你正在研究一种新的基因治疗技术。请描述你会如何利用基因工程的方法来治疗一种遗传性疾病。

答案：作为基因工程师，我会首先确定导致遗传性疾病的基因突变位置。然后，我会设计一段DNA序列，利用CRISPR/Cas9技术精确地修复或替换突变的基因。最后，我会通过体外实验验证修复效果，并在动物模型中测试治疗方法的可行性。

3.论述题

题目：讨论基因工程在农业上的应用及其可能带来的伦理问题。

答案：基因工程在农业上的应用包括开发抗病虫害的转基因作物，提高作物产量和营养价值。然而，这也引发了伦理问题，如转基因作物的安全性、对环境的影响以及对生物多样性的潜在威胁。在推广转基因作物时，应充分考虑其对生态系统和人类健康的长远影响。

4.实验设计题

题目：设计一个简单的基因克隆实验，并说明实验的步骤和目的。

答案：基因克隆实验步骤如下：

-选择目标基因并设计引物。

-通过PCR技术扩增目标基因。

-将扩增的基因插入到载体DNA中。

-转化大肠杆菌，使其表达目标基因。

实验的目的是通过克隆技术获得目的基因的大量副本，用于进一步的研究或应用。

5.案例分析题

题目：分析基因治疗在临床应用中的一个具体案例，并讨论其成功的关键因素。

答案：一个成功的基因治疗案例是利用基因工程技术治疗β-地中海贫血。关键因素包括：

-精确地识别和修复导致疾病的基因突变。

-使用安全的载体将正常的基因传递到患者的骨髓细胞中。

-通过严格的临床测试验证治疗效果和安全性。

成功的关键在于技术的精确性和对患者个体差异的考虑。作业布置与反馈作业布置：

1.阅读理解作业：要求学生阅读一篇关于基因工程技术在医学领域应用的科普文章，并撰写一篇200字左右的摘要，总结文章的主要内容和基因工程技术的应用价值。

2.应用分析作业：学生需要选择一种常见的遗传性疾病，分析该疾病的遗传机制，并提出一种可能的基因治疗方案。作业要求学生结合课堂所学知识，撰写一篇400字左右的分析报告。

3.实验设计作业：设计一个简单的基因克隆实验，包括实验目的、实验材料、实验步骤和预期结果。作业要求学生以实验报告的形式呈现，字数不限。

4.伦理讨论作业：要求学生针对基因编辑技术在人类胚胎中的应用展开讨论，探讨其潜在的伦理问题和社会影响。学生需撰写一篇500字左右的论述，表达自己的观点和理由。

作业反馈：

1.阅读理解作业反馈：教师将批改学生的摘要，重点关注学生对文章内容的理解和概括能力。针对每个学生的作业，教师会给出具体反馈，如“摘要内容全面，条理清晰”或“摘要缺乏关键信息，建议重读文章并提取核心观点”。

2.应用分析作业反馈：教师会仔细审阅学生的分析报告，评估其对遗传机制的理解和基因治疗方案的创新性。反馈将包括对报告中亮点和不足之处的具体评述，如“对疾病机制的描述准确，但基因治疗方案部分需要进一步细化”。

3.实验设计作业反馈：教师会检查学生的实验设计是否科学合理，步骤是否清晰，并对实验报告中可能存在的问题提供反馈，如“实验步骤描述不够详细，建议增加对关键步骤的解释”。

4.伦理讨论作业反馈：教师会关注学生对待伦理问题的态度和论据的合理性。反馈将包括对论点的评价和建议，如“观点鲜明，论据充分，但可以进一步探讨其他角度的伦理考量”。

教师的反馈旨在帮助学生巩固所学知识，提高分析问题和解决问题的能力，并促进其批判性思维的培养。教师会在作业批改后及时与学生进行一对一的交流，确保学生能够理解反馈内容并据此改进。内容逻辑关系①基因工程的基本概念和原理

-重点知识点：基因、DNA、基因编辑、基因转移

-重点词汇：PCR扩增、DNA重组、转基因

-重点句子：基因工程是通过对DNA分子进行操作，实现特定基因的插入、剔除或修改。

②基因工程的技术应用

-重点知识点：基因治疗、转基因作物、基因编辑技术

-重点词汇：CRISPR/Cas9、基因载体、遗传改良

-重点句子：基因工程技术在医学、农业和生物研究中扮演着重要角色。

③基因工程的伦理问题

-重点知识点：基因编辑的道德界限、转基因食品的安全性、生物多样性保护

-重点词汇：伦理审查、道德责任、生物伦理

-重点句子：基因工程的发展必须考虑到其对社会、环境和人类健康的长远影响。教学反思与总结今天我上了关于基因工程及其技术的课程，整体来看，学生们对这一主题表现出了浓厚的兴趣，但在教学过程中我也发现了一些需要反思和改进的地方。

教学反思：

在设计课程时，我注重了知识点的系统性和连贯性，但在实际授课中，我发现自己在讲解基因编辑技术原理时可能过于侧重于理论，没有足够的时间让学生通过实例来深化理解。下次我会尝试在讲解理论的同时，更多地引入实际案例，帮助学生更好地将理论与实际相结合。

另外，我在课堂提问环节中发现，部分学生对基因工程的基本概念掌握不够扎实。这可能是因为我在导入环节没有充分激发学生的前置知识。未来我会考虑在课程开始前，通过一些简单的复习题来检测学生的基础知识，确保他们能够跟上课程的进度。

在课堂管理方面，我注意到学生在小组讨论时，有些小组的互动不够积极。这可能是因为我没有为每个小组设定明确的讨论目标和任务。下次我会为每个小组指定具体的讨论主题，并要求他们给出讨论成果，以提高讨论的实效性。

教学总结：

从学生的表现来看，他们对基因工程的应用有了更深入的认识，尤其是在基因治疗和转基因作物方面，他们能够结合自己的生活实际来理解这些技术。在技能方面，学生通过练习题和实验设计作业，提高了自己的分析和解决问题的