高中生物 第6章 第2节 基因工程及其应用教学实录 新人教版必修2

高中生物第6章第2节基因工程及其应用教学实录新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析高中生物第6章第2节“基因工程及其应用”教学实录，新人教版必修2。本节内容紧扣教材，以基因工程的基本原理、操作技术及其在农业、医药等领域的应用为主线，通过案例分析，引导学生深入理解基因工程的原理和实际应用，培养学生的科学探究能力和创新思维。核心素养目标培养学生生物学学科核心素养，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。通过基因工程的学习，学生能够建立对生命现象和生命规律的认识，发展批判性思维和解决问题的能力，掌握科学探究方法，并认识到生物技术在解决现实问题中的社会责任。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在此之前已经学习了遗传学的基本原理，包括基因、DNA、染色体等概念，以及遗传规律。此外，他们可能对分子生物学的基础知识有一定了解，如DNA复制、转录和翻译过程。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对生物技术通常表现出较高的兴趣，特别是与日常生活和未来职业发展相关的应用。学生具备较强的逻辑思维能力和观察力，但部分学生可能在抽象概念的理解上存在困难。学习风格上，学生既有偏好独立思考的，也有喜欢合作学习的。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在理解基因工程的操作步骤和原理时可能会遇到困难，尤其是在基因重组、基因表达调控等复杂概念上。此外，将理论知识与实际应用相结合时，学生可能难以将抽象的生物学知识应用于解决实际问题。部分学生可能对生物技术的伦理问题感到困惑，需要教师引导进行深入讨论。教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（电脑、投影仪）、基因工程实验装置模型、显微镜

-课程平台：学校内部教学平台、在线教育平台

-信息化资源：基因工程相关教学视频、在线实验指导、基因工程历史资料

-教学手段：实物演示、模拟实验、小组讨论、案例分析教学过程一、导入新课

（教师）同学们，我们之前学习了遗传学的基本原理，了解了基因、DNA和染色体等概念。今天，我们将进入一个新的领域——基因工程，探索如何通过基因技术改变生物的遗传特性。

（学生）好的，老师，我们很期待学习基因工程。

二、新课讲授

1.基因工程的原理

（教师）首先，我们来了解一下基因工程的原理。基因工程是利用分子生物学和分子遗传学的原理，通过基因重组、基因转移等技术，改变生物的遗传特性。

（学生）那基因工程有哪些基本步骤呢？

（教师）基因工程的基本步骤包括：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。

2.基因工程的应用

（教师）接下来，我们来探讨一下基因工程在农业、医药等领域的应用。

（学生）基因工程在农业上有哪些应用呢？

（教师）基因工程在农业上的应用主要包括：培育抗病虫害作物、提高作物产量、改善作物品质等。

（学生）那在医药领域呢？

（教师）在医药领域，基因工程可以用于生产药物、治疗遗传病、基因治疗等。

3.基因工程的伦理问题

（教师）在基因工程的应用过程中，我们也需要关注伦理问题。例如，基因编辑技术可能会引发基因歧视、生物安全问题等。

（学生）那我们应该如何应对这些伦理问题呢？

（教师）我们应该遵循科学、伦理、法律和道德的原则，确保基因工程技术的合理、安全、可控应用。

三、课堂活动

1.小组讨论

（教师）同学们，请以小组为单位，讨论以下问题：基因工程有哪些优点和缺点？如何确保基因工程技术的安全应用？

（学生）我们小组讨论了一下，认为基因工程的优点包括：提高作物产量、改善作物品质、生产药物等；缺点包括：可能引发基因歧视、生物安全问题等。为确保基因工程技术的安全应用，我们应该加强监管、完善法律法规。

2.案例分析

（教师）下面，我们来分析一个基因工程案例：转基因大豆的生产。请同学们思考以下问题：转基因大豆是如何培育出来的？转基因大豆有哪些优点和缺点？

（学生）经过分析，我们认为转基因大豆是通过基因工程技术，将抗虫基因导入大豆中，使其具有抗虫能力。转基因大豆的优点包括：提高产量、降低农药使用量；缺点包括：可能对生态环境造成影响、引发食品安全问题等。

四、课堂小结

（教师）今天，我们学习了基因工程的原理、应用和伦理问题。希望同学们能够认识到基因工程的重要性，同时关注其潜在风险，为将来从事相关领域的研究做好准备。

（学生）好的，老师，我们明白了。谢谢老师今天的讲解。

五、作业布置

（教师）同学们，请完成以下作业：

1.查阅资料，了解我国在基因工程领域的研究进展。

2.思考基因工程在未来的发展趋势，并撰写一篇短文。

（学生）好的，老师，我们一定会认真完成作业。教学资源拓展1.拓展资源：

-基因工程的历史发展：介绍基因工程的发展历程，从最早的分子遗传学到现代的CRISPR-Cas9基因编辑技术，让学生了解基因工程是如何一步步发展起来的。

-基因工程的伦理问题：探讨基因工程在医学、农业、生物安全等方面的伦理问题，如基因歧视、生物入侵、基因编辑的道德边界等。

-基因工程在生物技术产业中的应用：分析基因工程在制药、农业、环境保护等领域的具体应用案例，如基因工程药物、转基因作物、生物降解材料等。

-国际基因工程合作项目：介绍国际上重要的基因工程合作项目，如人类基因组计划、国际植物基因组项目等，展示基因工程在国际合作中的重要性。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍和文章：推荐学生阅读《基因工程》、《生物技术导论》等书籍，以及《科学美国人》、《自然》等科学杂志上的相关文章。

-观看教育视频：推荐观看由知名科学家主讲的基因工程科普视频，如《基因工程揭秘》、《生物技术革命》等。

-参与实验室参观：组织学生参观生物技术实验室，实地了解基因工程的操作流程和研究设备。

-开展模拟实验：设计基因工程模拟实验，让学生通过模拟操作，加深对基因工程原理和应用的理解。

-参与辩论和讨论：组织学生就基因工程的伦理问题进行辩论和讨论，培养学生的批判性思维和表达观点的能力。

-关注最新研究动态：鼓励学生关注基因工程领域的最新研究进展，通过阅读科研论文、参加学术会议等方式，拓宽知识视野。

-参与科研项目：对于有条件的学生，鼓励他们参与基因工程相关的科研项目，亲身体验科学研究的全过程。

-探索跨学科知识：引导学生将基因工程与其他学科知识相结合，如化学、物理学、计算机科学等，培养跨学科思维。典型例题讲解1.例题：某科学家计划通过基因工程将一种抗菌蛋白基因导入水稻中，以提高水稻的抗病能力。请根据以下信息，完成以下问题。

（1）描述抗菌蛋白基因的结构特征。

（2）说明基因工程操作中可能涉及的步骤。

（3）分析导入抗菌蛋白基因后水稻可能发生的变化。

答案：

（1）抗菌蛋白基因具有编码抗菌蛋白的功能序列，包括启动子、编码序列和终止子等结构。

（2）基因工程操作步骤包括：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。

（3）导入抗菌蛋白基因后，水稻可能发生以下变化：

-表现出对特定病原体的抗性；

-抗病蛋白在水稻体内积累，增强水稻的免疫力；

-可能对生态环境产生一定影响，需加强监测。

2.例题：某研究团队成功将一种植物的抗虫基因导入玉米中，培育出抗虫玉米。请分析以下问题。

（1）抗虫基因在玉米中的表达调控机制。

（2）抗虫玉米的培育过程可能面临哪些挑战？

（3）抗虫玉米对农业生产有何意义？

答案：

（1）抗虫基因在玉米中的表达调控机制涉及启动子、增强子、沉默子等调控元件，以及转录因子、转录后修饰等过程。

（2）抗虫玉米的培育过程可能面临以下挑战：

-抗虫基因在玉米中的表达水平不足；

-抗虫蛋白的稳定性问题；

-抗虫基因对玉米生长发育的影响。

（3）抗虫玉米对农业生产具有重要意义，如：

-降低农药使用量，减少环境污染；

-提高玉米产量，保障粮食安全；

-降低农业生产成本，提高农民收益。

3.例题：某研究团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对水稻进行基因改造，以培育出耐旱水稻。请分析以下问题。

（1）CRISPR-Cas9基因编辑技术的原理。

（2）耐旱水稻的培育过程中可能遇到的困难。

（3）耐旱水稻对农业生产有何意义？

答案：

（1）CRISPR-Cas9基因编辑技术是一种基于DNA片段的碱基编辑技术，通过Cas9酶切割DNA，实现精确的基因编辑。

（2）耐旱水稻的培育过程中可能遇到的困难包括：

-选择合适的基因进行编辑；

-确保基因编辑后的水稻具有耐旱特性；

-培育过程可能对环境造成影响。

（3）耐旱水稻对农业生产具有重要意义，如：

-提高水稻在干旱地区的种植面积；

-保障粮食安全，减少干旱灾害对农业的影响；

-提高水资源利用效率。

4.例题：某研究团队利用基因工程技术开发了一种新型药物，用于治疗癌症。请分析以下问题。

（1）新型药物在癌症治疗中的作用机制。

（2）基因工程药物在研发过程中可能面临的挑战。

（3）基因工程药物在临床应用中的优势。

答案：

（1）新型药物在癌症治疗中的作用机制包括：

-靶向癌细胞，抑制其生长和分裂；

-诱导癌细胞凋亡；

-提高治疗效果，降低副作用。

（2）基因工程药物在研发过程中可能面临的挑战包括：

-基因工程技术的难度；

-药物安全性和有效性；

-药物制备工艺的优化。

（3）基因工程药物在临床应用中的优势包括：

-靶向性强，提高治疗效果；

-降低副作用，提高患者生活质量；

-降低治疗成本，提高医疗资源利用效率。

5.例题：某研究团队通过基因工程技术改造了一种微生物，使其能够降解塑料废弃物。请分析以下问题。

（1）降解塑料废弃物微生物的基因改造原理。

（2）基因改造微生物在塑料废弃物处理中的应用前景。

（3）基因改造微生物可能带来的环境和伦理问题。

答案：

（1）降解塑料废弃物微生物的基因改造原理是通过基因工程将能够降解塑料的酶基因导入微生物中，使其获得降解塑料的能力。

（2）基因改造微生物在塑料废弃物处理中的应用前景包括：

-提高塑料废弃物处理效率；

-降低塑料废弃物对环境的污染；

-促进循环经济发展。

（3）基因改造微生物可能带来的环境和伦理问题包括：

-降解过程中可能产生有害物质；

-可能对生态环境造成不可逆的影响；

-基因改造微生物的扩散和安全性问题。课堂1.课堂评价：

-提问环节：在课堂教学中，我将通过提问的方式检验学生对基因工程基本概念、原理和应用的理解程度。例如，我会提问：“请解释基因工程中的‘基因重组’是什么意思？”或者“基因工程在医药领域的应用有哪些？”通过学生的回答，我可以评估他们对知识的掌握情况。

-观察学生参与度：我会注意观察学生在课堂活动中的参与度，如小组讨论、实验操作等。例如，在模拟基因工程实验的环节，我会观察学生是否能够按照步骤正确操作，以及他们是否能够积极提出问题和解决方案。

-小组展示与评价：在小组讨论和项目展示环节，我会评价学生的合作能力、沟通能力和解决问题的能力。例如，我会评价学生在展示中是否能够清晰地表达观点，以及他们是否能够有效地与团队成员协作。

-课堂测试：定期进行课堂测试，以评估学生对知识的记忆和理解。测试可以包括选择题、简答题和案例分析题，以便全面了解学生的学习情况。

2.作业评价：

-作业批改：我会对学生的作业进行认真批改，确保每个学生都能得到个性化的反馈。作业可能包括基因工程相关的小论文、实验报告或模拟实验设计。

-及时反馈：在批改作业后，我会及时将评价结果反馈给学生，指出他们的优点和需要改进的地方。例如，对于实验报告，我会评价实验设计的合理性、数据分析的准确性以及结论的合理性。

-鼓励学生：在反馈中，我会鼓励学生继续努力，特别是对于那些在某个知识点上遇到困难的学生。我会提供额外的学习资源或建议，帮助他们克服学习障碍。

-作业展示：在课堂上，我会选择一些优秀的作业进行展示，以激励其他学生。通过展示，学生可以看到不同角度的思考方式和解决问题的方法。教学反思与总结嗯，今天这节课，我觉得整体来说还是挺成功的。咱们一起探讨了基因工程及其应用，这个话题挺有意思的，学生们的参与度也挺高的。不过，回顾一下，我也发现了一些可以改进的地方。

首先，我觉得在教学方法上，我尝试了多种方式来激发学生的学习兴趣。比如，我用了案例分析法，让学生们通过分析实际案例来理解基因工程的应用。我发现这种方法挺有效的，学生们在讨论的时候都很积极，能提出很多有创意的问题。但是，我也注意到，有些学生对于复杂的基因操作步骤还是有点吃力，这可能是因为他们对分子生物学的背景知识掌握得不够扎实。所以，我可能在今后的教学中，需要更细致地铺垫相关的基础知识。

然后，我在课堂管理上也做了一些尝试。比如，我设置了小组讨论环节，让学生们分组合作，这样可以培养他们的团队协作能力。但是，我也发现，在讨论过程中，有些小组的组织纪律性不够强，导致讨论效率不高。所以，我需要在今后的教学中，更加明确地指导学生如何进行有效的小组讨论。

至于教学效果，我觉得学生们在知识层面有了明显的进步。他们能够描述基因工程的基本步骤，理解基因编辑技术的原理，并且能够分析基因工程在农业、医药等领域的应用。在技能方面，学生们通过模拟实验和案例分析，提高了他们的实验设计和问题解决能力。

情感态度方面，学生们对基因工程这个话题表现出浓厚的兴趣，他们对于科技改变生活的可能性感到兴奋。但是，也有学