2024-2025学年高中生物 第1章 第1节 工具酶的发现和基因工程的诞生教学实录 浙科版选修3

2024-2025学年高中生物第1章第1节工具酶的发现和基因工程的诞生教学实录浙科版选修3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析2024-2025学年高中生物第1章第1节工具酶的发现和基因工程的诞生教学实录浙科版选修3，本节内容紧扣教材，以工具酶的发现和基因工程的发展为主线，通过介绍相关科学家的研究过程，引导学生理解科学探究方法，培养学生的科学素养。教学设计紧密围绕教学目标，注重理论联系实际，以增强学生对生物技术的认识和理解。二、核心素养目标培养学生科学探究能力，通过实验操作和数据分析，使学生掌握工具酶发现和基因工程原理；提升生物技术素养，理解基因工程在农业、医学等领域的应用；增强社会责任感，认识到科学研究的伦理和安全性；发展科学思维，学会从多角度分析问题，培养批判性思维。三、学情分析本节课面向高中生物选修3的学生，他们已经具备一定的生物学基础知识，对生物科学有一定的兴趣和好奇心。然而，由于本章节涉及的工具酶发现和基因工程等概念较为复杂，学生在理解和应用上可能存在以下情况：

1.知识层面：学生对分子生物学和遗传学的基础知识掌握程度不一，部分学生对酶的概念、基因的结构和功能理解不够深入，这可能会影响他们对工具酶发现和基因工程原理的理解。

2.能力层面：学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力参差不齐。在实验操作环节，部分学生可能对实验步骤不够熟悉，导致实验结果不准确。

3.素质层面：学生在科学探究精神、批判性思维和创新意识方面有待提高。对于基因工程的伦理和安全性问题，学生可能缺乏深入的思考。

4.行为习惯：学生在课堂上的参与度、团队合作精神和自主学习能力存在差异。部分学生可能对课堂讨论和小组活动不够积极，影响学习效果。四、教学资源-软硬件资源：生物实验室设备（显微镜、离心机、PCR仪等）、计算机、投影仪、白板、多媒体课件播放设备。

-课程平台：学校生物教学平台、在线学习资源库。

-信息化资源：基因工程相关视频资料、在线实验操作指南、科学文献数据库。

-教学手段：PPT演示、实验演示、小组讨论、案例分析。五、教学流程1.导入新课（5分钟）

详细内容：

-通过展示DNA双螺旋结构图和酶的催化作用的动画，激发学生对工具酶和基因工程的兴趣。

-提问：DNA双螺旋结构的发现对生物学有哪些重要意义？什么是酶？酶有什么特点？

-引导学生思考：为什么需要研究工具酶？基因工程是如何产生的？

2.新课讲授（15分钟）

1.工具酶的发现

-介绍酶的概念、特性以及在生物体内的作用。

-分析几种重要工具酶的发现过程，如限制酶、DNA聚合酶等。

-举例说明工具酶在分子生物学研究中的应用。

2.基因工程的诞生

-介绍基因工程的基本概念和发展历程。

-分析基因工程技术的原理，如基因重组、基因转移等。

-结合实际案例，讲解基因工程在农业、医学等领域的应用。

3.基因工程的安全性

-讨论基因工程可能带来的风险，如基因污染、生物安全问题等。

-分析科学家在基因工程研究中遵循的伦理原则。

3.实践活动（15分钟）

1.观看视频资料，了解工具酶的发现过程。

2.分析基因工程技术的原理，通过PPT展示，巩固相关知识。

3.分组讨论：基因工程在农业、医学等领域的应用及潜在风险。

4.学生小组讨论（15分钟）

1.举例回答：如何理解酶的高效性和专一性？

-学生举例：胃蛋白酶只催化蛋白质水解，不催化糖类和脂肪的分解。

2.举例回答：基因工程技术在医学领域的应用有哪些？

-学生举例：基因工程药物如干扰素、胰岛素等。

3.举例回答：基因工程可能带来的风险有哪些？

-学生举例：基因污染、生物安全问题等。

5.总结回顾（5分钟）

内容：

-回顾本节课的主要内容，强调工具酶的发现和基因工程的诞生对生物学发展的重要意义。

-强调学生在实践活动和小组讨论中提出的问题和观点。

-引导学生关注基因工程在现实生活中的应用和潜在风险，培养他们的社会责任感。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-工具酶的发现历史：介绍不同工具酶的发现背景、科学家及其贡献，如限制酶的发现者Cech和Sharpless。

-基因工程技术的应用案例：收集并整理基因工程在农业、医学、环境保护等领域的实际应用案例，如转基因作物的培育、基因治疗等。

-基因编辑技术：介绍CRISPR-Cas9等基因编辑技术的原理、应用和伦理问题。

-生物技术伦理：探讨基因工程在应用过程中可能引发的伦理问题，如基因歧视、生物安全等。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读相关科普书籍，如《基因的故事》、《基因革命》等，以加深对基因工程的理解。

-建议学生关注生物技术领域的最新研究动态，通过阅读科学期刊、参加学术讲座等方式，拓宽知识面。

-组织学生参观生物技术实验室或企业，了解基因工程技术的实际应用和发展前景。

-开展小组研究项目，让学生自主探究基因工程在特定领域的应用，如转基因食品安全性评估、基因治疗的研究等。

-鼓励学生参与生物竞赛或科技创新活动，将所学知识应用于实际问题解决中。

-引导学生关注生物技术伦理问题，参与相关讨论，培养他们的社会责任感和批判性思维。

-建议学生通过在线课程或网络资源学习生物信息学、分子生物学等基础知识，为深入学习基因工程打下坚实基础。

-组织学生进行角色扮演，模拟基因工程项目的决策过程，让学生体验科学研究的严谨性和复杂性。

-鼓励学生参与社区服务，如参与环保活动、普及生物知识等，将所学知识服务于社会。七、课后作业1.实验设计题：

设计一个实验方案，验证限制酶EcoRI对DNA的切割特异性。实验步骤应包括实验材料、实验方法、预期结果和分析。

答案：

实验材料：EcoRI酶、DNA模板、EcoRI酶切缓冲液、DNA连接酶、DNA分子量标准。

实验方法：

a.配制EcoRI酶切反应混合物，包括DNA模板、EcoRI酶和缓冲液。

b.在37℃条件下进行酶切反应。

c.酶切反应结束后，使用琼脂糖凝胶电泳分析酶切产物。

预期结果：EcoRI酶应特异性地切割DNA模板，产生大小不同的DNA片段。

分析：通过比较酶切前后DNA片段的大小，可以验证EcoRI的切割特异性。

2.综合应用题：

分析基因工程在农业生产中的应用，并举例说明其优势和可能带来的风险。

答案：

应用：基因工程技术可以用于培育转基因作物，提高作物的抗病性、耐旱性、产量等。

优势：提高农作物产量和品质，减少农药使用，降低生产成本。

风险：可能引发基因污染，影响生态平衡，对人体健康产生潜在风险。

3.讨论题：

讨论基因编辑技术在医学领域的应用前景和伦理问题。

答案：

应用前景：基因编辑技术可以用于治疗遗传性疾病，如囊性纤维化、血友病等。

伦理问题：基因编辑可能引发基因歧视、生物安全问题等伦理问题。

4.案例分析题：

分析以下案例，讨论基因工程在环境保护中的应用。

案例描述：某地区的水体受到重金属污染，影响水生生物的生长和人类健康。

答案：

应用：基因工程技术可以用于培育具有抗重金属毒性的微生物，用于水体净化。

优点：有效去除水体中的重金属，保护生态环境和人类健康。

5.判断题：

判断以下说法是否正确，并简要说明理由。

说法：基因工程技术的应用不会对生态环境造成负面影响。

答案：

错误。基因工程技术的应用可能对生态环境造成负面影响，如基因污染、生物安全问题等。在使用基因工程技术时，应遵循相关伦理和法规，确保其安全性和可持续性。八、课堂1.课堂评价

-提问：通过课堂提问，检查学生对工具酶发现和基因工程诞生相关知识的理解程度。例如，询问学生限制酶的发现过程、基因工程的基本步骤等。

-观察：注意学生在课堂上的参与度、小组讨论的积极性以及实验操作的正确性。

-测试：在课程结束后，进行小测验或随堂测试，评估学生对知识的掌握情况。测试题可以包括选择题、填空题和简答题，涵盖本节课的重点内容。

-反馈：对于学生的回答，给予及时的正面反馈和必要的纠正，帮助学生巩固知识点。

2.实验评价

-实验报告：评估学生实验报告的完整性和准确性，包括实验目的、步骤、结果和分析。

-实验操作：观察学生在实验过程中的操作技能和实验态度，如是否遵守实验规程、是否能够正确使用实验器材等。

-实验结果：分析学生的实验结果，评估其是否符合预期，并探讨可能的误差来源。

3.小组讨论评价

-小组表现：评价学生在小组讨论中的参与度、合作精神和沟通能力。

-讨论内容：分析小组讨论的内容是否深入，是否能够结合所学知识进行讨论。

-解决问题能力：评估学生在讨论中提出的问题解决方案的合理性和创新性。

4.作业评价

-作业批改：对学生的课后作业进行认真批改，包括书面作业和实验报告。

-作业点评：在批改作业的同时，给予学生具体的反馈，指出错误和不足，并提出改进建议。

-作业反馈：通过作业反馈，了解学生的学习进度和存在的问题，调整教学策略。

5.学生自评和互评

-自评：鼓励学生对自己的学习过程进行反思，评价自己的学习效果和进步。

-互评：组织学生进行互评，通过同学之间的评价，促进学生之间的交流和学习。

6.教学反思

-教师反思：课后对教学过程进行反思，总结教学中的成功经验和需要改进的地方。

-教学改进：根据教学评价的结果，调整教学方法和内容，以提高教学效果。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学：在讲授基因工程应用时，结合具体的案例分析，如转基因作物的种植情况，让学生了解生物技术如何服务于实际生产。

2.实验操作模拟：利用虚拟实验软件，让学生在计算机上模拟基因工程实验操作，提高学生的实践能力和实验兴趣。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：在小组讨论和实验操作中，部分学生参与度不高，需要进一步激发学生的兴趣和主动性。

2.教学内容深度不足：在讲解基因编辑技术时，发现学生对一些复杂的概念理解不够深入，需要调整教学内容，提高知识的深度和广度。

3.评价方式单一：目前主要依靠作业和测试来评价学生的学习情况，需要多样化评价方式，如课堂表现、实验报告等。

反思改进措施（三）

1.提高学生参与度：

-在小组讨论中，设置具体的问题引导，鼓励学生积极发言。

-通过实验操作模拟，让学生在互动中学习，增加实验的趣味性和参与感。

-定期举办知识竞赛或小讲座，激发学生的学习兴趣。

2.丰富教学内容：

-在讲解基因编辑技术时，加入更多实际案例，如CRISPR-Cas9在疾病治疗中的应用。

-通过多媒体教学手段，如视频、动画等，帮助学生理解复杂的概念。

3.多样化评价方式：

-在课堂表现方面，记录学生的发言次数、参与度等。

-在实验报告方面，评价学生的实验设计、操作技能和问题分析能力。

-通过学生自评和互评，促进学生的自我反思和同伴学习。内容逻辑关系①工具酶的发现

-重点知识点：酶的概念、特性、作用机制

-重点词句：酶是生物体内催化反应的蛋白质，具有高效性、专一性、温和性等特点。

②基因工程的诞生

-重点知识点：基因工程的概念、基本步骤、应用