2024-2025学年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第1章 第2节 基因工程的应用教案 中图版选修3

2024-2025学年高中生物第一单元生物技术与生物工程第1章第2节基因工程的应用教案中图版选修3主备人备课成员教学内容本节课的教学内容来自于2024-2025学年高中生物第一单元生物技术与生物工程的第1章第2节，主要涉及基因工程的应用。本节课的内容包括以下几个方面：

1.基因工程的基本概念：让学生了解基因工程的基本原理和方法，理解基因工程的操作步骤和应用领域。

2.基因工程技术：让学生掌握基因克隆、基因编辑等基因工程技术，并了解其原理和操作方法。

3.基因工程的应用：让学生了解基因工程在农业、医药、环保等领域的应用，并理解其意义和价值。

4.基因工程技术的发展趋势：让学生了解基因工程技术的发展趋势，及其对人类社会的影响和挑战。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括以下几个方面：

1.生命观念：通过学习基因工程的基本概念和原理，使学生能够建立正确的生命观念，理解生物体的生命现象和生命过程。

2.科学思维：培养学生运用科学思维方法分析和解决问题，如通过分析基因工程技术的原理和操作方法，提升学生的逻辑推理和批判性思维能力。

3.科学探究：引导学生参与科学探究活动，如通过小组讨论和实验操作，培养学生的观察能力、实验能力和问题解决能力。

4.社会责任：使学生了解基因工程在实际应用中的社会责任和伦理问题，培养学生的公民意识和社会责任感，能够参与相关的社会决策和讨论。教学难点与重点1.教学重点：

（1）基因工程的基本概念：要求学生理解基因工程的定义、原理及其在生物技术领域的应用。

（2）基因克隆技术：要求学生掌握基因克隆的基本步骤，包括目的基因的获取、克隆载体的构建、转化宿主细胞等。

（3）基因编辑技术：要求学生了解基因编辑技术的原理，如CRISPR/Cas9系统，并掌握其操作步骤。

（4）基因工程在实际应用中的实例：要求学生了解基因工程在农业、医药、环保等领域的具体应用，如转基因作物、基因治疗、生物降解等。

2.教学难点：

（1）基因克隆技术中的克隆载体构建：这是基因工程中的一个核心技术，要求学生理解载体设计、酶切位点的选择、连接酶的使用等复杂步骤。

（2）基因编辑技术中的CRISPR/Cas9系统：这是一个相对较新的技术，要求学生理解其原理，如Cas9蛋白的识别机制、guideRNA的设计等。

（3）基因工程在实际应用中的伦理和社会问题：这是一个跨学科的话题，要求学生理解基因工程在实际应用中可能带来的伦理和社会问题，如转基因作物的安全性、基因治疗的公平性等。

（4）将理论知识应用于实际问题的能力：要求学生能够将所学的基因工程知识应用于解决实际问题，如设计实验、分析实验结果等。学具准备Xxx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策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：

针对本节课的教学内容，将采用讲授法、案例研究法、项目导向学习法和讨论法等多种教学方法。讲授法用于向学生传授基因工程的基本概念、原理和应用；案例研究法用于分析具体的基因工程应用实例，使学生更好地理解理论知识；项目导向学习法让学生通过设计实验、分析实验结果等实践活动，提高解决实际问题的能力；讨论法用于引导学生探讨基因工程的伦理和社会问题，培养学生的批判性思维和公民意识。

2.设计具体的教学活动：

（1）课前：让学生预习本节课的内容，并查找相关的资料，了解基因工程在实际应用中的最新进展。

（2）课堂：首先通过讲授法向学生介绍基因工程的基本概念和原理，然后引入具体的案例，让学生通过案例研究法分析基因工程的应用实例。接下来，将组织学生进行小组讨论，探讨基因工程的伦理和社会问题。最后，让学生结合所学的理论知识，设计一个基因工程实验，通过项目导向学习法提高学生的实践能力。

（3）课后：布置相关的作业，让学生进一步巩固所学知识，并鼓励学生进行深入研究，探索基因工程在未来发展中的潜在应用。

3.确定教学媒体和资源的使用：

为了提高教学效果，将充分利用现代教育技术，采用PPT、视频、在线工具等多种教学媒体和资源。

（1）PPT：制作精美的PPT，用于展示基因工程的基本概念、原理和应用，以及相关的案例研究，使学生更加直观地了解知识内容。

（2）视频：播放与基因工程相关的视频，如基因编辑技术的原理和操作步骤，以提高学生的学习兴趣和积极性。

（3）在线工具：引导学生使用在线工具，如基因编辑软件，进行实际操作，提高学生的实践能力。

（4）案例素材：收集和整理与基因工程应用相关的真实案例，用于案例研究法教学，使学生更好地理解理论知识。教学实施过程1.课前自主探索：

教师活动：设计并提供预习材料，包括本节课的学习目标、主要内容、相关案例等。

学生活动：学生自主阅读预习材料，查找additionalresources，初步了解基因工程的基本概念和应用。

教学方法：自主学习法

教学手段：预习材料、additionalresources

作用和目的：帮助学生提前了解本节课的基本内容，为课堂学习做好准备。

2.课中强化技能：

（1）导入新课：

教师活动：通过播放一段关于基因编辑技术的视频，引出本节课的主题。

学生活动：观看视频，参与讨论，提出问题。

教学方法：情境教学法

教学手段：视频

作用和目的：激发学生的兴趣，引导学生思考基因工程的实际应用。

（2）讲授基因工程基本概念：

教师活动：使用PPT展示基因工程的基本概念和原理，进行讲解。

学生活动：听讲，记笔记。

教学方法：讲授法

教学手段：PPT

作用和目的：帮助学生理解和掌握基因工程的基本概念和原理。

（3）案例分析：

教师活动：提供几个基因工程应用的案例，引导学生进行分析。

学生活动：小组合作，分析案例，讨论基因工程的应用和可能的问题。

教学方法：案例研究法

教学手段：案例材料

作用和目的：让学生通过实际案例理解基因工程的应用和相关的伦理和社会问题。

（4）小组讨论：

教师活动：提出基因工程伦理和社会问题，引导学生进行小组讨论。

学生活动：参与讨论，表达自己的观点。

教学方法：讨论法

教学手段：无

作用和目的：培养学生的批判性思维和公民意识。

（5）实践活动：

教师活动：布置一个基因工程实验设计项目，提供必要的指导。

学生活动：小组合作，设计实验，准备汇报。

教学方法：项目导向学习法

教学手段：无

作用和目的：提高学生的实践能力和问题解决能力。

3.课后拓展应用：

教师活动：提供一些与基因工程相关的阅读材料和练习题，鼓励学生进行深入研究。

学生活动：自主阅读额外材料，完成练习题。

教学方法：自主学习法

教学手段：额外阅读材料、练习题

作用和目的：巩固所学知识，提高学生的自主学习能力。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）案例研究：提供更多基因工程应用的案例，如转基因作物、基因治疗等，让学生通过案例研究法深入理解基因工程的应用和相关的伦理和社会问题。

（2）实验教程：提供基因工程实验操作的教程，如基因克隆、基因编辑等，让学生通过实践掌握基因工程的基本技能。

（3）学术文章：推荐一些关于基因工程最新研究的学术文章，让学生了解基因工程领域的最新进展。

（4）在线工具：介绍一些在线基因编辑工具，如CRISPR/Cas9系统模拟器，让学生实际操作，提高实践能力。

2.拓展建议：

（1）小组讨论：组织学生进行小组讨论，选择一个基因工程应用案例，深入分析其伦理和社会问题，并准备进行课堂分享。

（2）实验设计：鼓励学生设计自己的基因工程实验，可以选择一个感兴趣的应用领域，通过实验探究基因工程的技术和方法。

（3）研究论文：指导学生阅读一篇关于基因工程的研究论文，理解其研究方法、实验设计和结果分析，提高学生的科研能力。

（4）项目实践：鼓励学生参与基因工程相关的项目实践，如参加科学竞赛、参与实验室的研究项目等，提高学生的实践能力和创新能力。典型例题讲解本节课将针对基因工程的应用，选取五个典型例题进行讲解，帮助学生深入理解基因工程的核心知识点。

例题1：基因克隆

题目：已知目的基因长度为1000bp，选择合适的克隆载体，设计实验步骤，实现目的基因的克隆。

解答：首先，选择一个合适的克隆载体，如质粒，其长度应小于目的基因的长度。然后，利用酶切酶对载体和目的基因进行酶切，获得相同的黏性末端。接着，将目的基因连接到载体上，转化宿主细胞，筛选获得含有目的基因的克隆载体。

例题2：基因编辑

题目：利用CRISPR/Cas9系统对目标基因进行编辑，请设计实验步骤。

解答：首先，设计合适的guideRNA，使其与目标基因的序列互补。然后，合成guideRNA和Cas9蛋白，引入宿主细胞中。接着，利用guideRNA引导Cas9蛋白识别并切割目标基因，引入基因编辑所需的改变。最后，通过DNA修复机制，实现目标基因的编辑。

例题3：基因工程在农业中的应用

题目：请举例说明基因工程在农业中的应用。

解答：基因工程在农业中的应用之一是转基因作物。通过基因工程技术，将具有抗虫、抗病、抗草害等特性的基因导入作物中，培育出转基因作物。例如，转基因抗虫棉是通过将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入棉花中，使其具有抗虫能力。

例题4：基因工程在医药中的应用

题目：请举例说明基因工程在医药中的应用。

解答：基因工程在医药中的应用之一是基因治疗。通过基因工程技术，将正常的基因导入患者的细胞中，替换异常的基因，从而治疗遗传性疾病。例如，基因治疗用于治疗囊性纤维化，通过导入正常的CFTR基因，修复患者的囊性纤维化病变。

例题5：基因工程在环保中的应用

题目：请举例说明基因工程在环保中的应用。

解答：基因工程在环保中的应用之一是生物降解。通过基因工程技术，改造微生物的基因，使其具有降解特定污染物的能力。例如，通过基因工程改造的微生物可以降解石油泄漏造成的海洋污染，减少环境污染的影响。教学反思今天的课讲的是基因工程的应用，这是生物学科中非常实用的一个部分，对于学生来说，理解起来既挑战性又很有趣。我采用了讲授法、案例研究法和讨论法等多种教学方法，试图激发学生的兴趣，提高他们的理解力和实践能力。

在讲授基因工程的基本概念时，我注意到学生们对于一些基本原理的理解还是有些模糊，下次在讲解时，我需要更形象具体地举例说明，让学生们能够更直观地理解。

在案例分析环节，学生们对于基因工程在农业、医药和环保中的应用表现出浓厚的兴趣，他们通过分析具体案例，提出了很多有深度的问题，这也让我感受到了学生的思考能力和批判性思维在慢慢提高。

在进行小组讨论时，我发现学生们在表达自己的观点时，有时会显得有些紧张，下次我可以提前布置一些讨论话题，让学生们有足够的时间准备，这样他们在课堂上就会更自信地表达自己。

在课后拓展应用环节，我提供了多个与基因工程相关的阅读材料和练习题，希望学生们能够课后进一步深入研究，但我也注意到，不是所有的学生都会主动去完成这些拓展任务，下次我需要想一想如何更好地激励他们。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天的课程我们学习了基因工程的应用，包括基因克隆、基因编辑、基因工程在农业、医药和环保中的应用等方面。基因工程是生物技术领域的一个重要分支，通过基因工程技术，我们可以实现对基因的精确编辑和改造，为人类带来了巨大的利益。

首先，我们学习了基因克隆的基本原理和操作步骤。基因克隆是将目的基因插入到载体中，转化到宿主细胞中，通过筛选获得含有目的基因的克隆载体。在这个过程中，我们需要选择合适的载体、设计酶切位点、连接酶的使用等。

其次，我们学习了基因编辑技术，特别是CRISPR/Cas9系统。CRISPR/Cas9系统是一种新型的基因编辑技术，它利用Cas9蛋白和guideRNA的特异性识别，实现对目标基因的精确编辑。这项技术为基因治疗、基因研究和基因改良等领域提供了强大的工具。

此外，我们还学习了基因工程在农业、医药和环保等领域的应用。在农业方面，基因工程可以帮助我们培育出抗病、抗虫、抗草害等特性的转基因作物，提高作物的产量和质量。在医药方面，基因工程可以用于基因治疗，通过替换异常基因，治疗遗传性疾病。在环保方面，基因工程可以用于生物降解，改造微生物的基因，使其具有降解特定污染物的能力。

当堂检测：

1.请简述基因克隆的基本原理和操作步骤。

2.请解释CRISPR/Cas9系统的工作原理。

3.请举例说明基因工程在农业、医药和环保等领域的应用。

4.请谈谈你对基因工程在人类社会中的重要性和潜在价值的认识。板书设计①重点知识点：基因克隆的基本原理、操作步骤，基因编辑技术，基因工程在农业、医药、环保等领域的应用。

②关键