4.2基因工程及其延伸技术应用广泛-教学设计 (1)-2023-2024学年高二下学期生物浙科版（2019）选择性必修3

4.2基因工程及其延伸技术应用广泛-教学设计(1)-2023-2024学年高二下学期生物浙科版（2019）选择性必修3课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容本章节内容主要涉及基因工程及其延伸技术应用广泛。根据《2023-2024学年高二下学期生物浙科版（2019）选择性必修3》教材，本章节主要包括以下内容：

1.基因工程的定义和基本原理；

2.基因工程的基本步骤；

3.基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用；

4.基因工程延伸技术，如基因编辑技术（CRISPR-Cas9）、基因治疗等；

5.基因工程的安全性和伦理问题。

在教学过程中，教师应引导学生了解基因工程的基本概念和原理，掌握基因工程的基本步骤，了解基因工程在各个领域的应用及其延伸技术，并关注基因工程的安全性和伦理问题。同时，教师还应通过案例分析、小组讨论等形式，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践能力和创新精神。二、教学目标1.知识目标：

（1）掌握基因工程的定义和基本原理，了解基因工程的基本步骤。

（2）了解基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用，以及基因工程延伸技术，如基因编辑技术（CRISPR-Cas9）、基因治疗等。

（3）关注基因工程的安全性和伦理问题。

2.能力目标：

（1）通过案例分析，培养学生运用基因工程知识解决实际问题的能力。

（2）通过小组讨论，培养学生的团队合作能力和创新思维。

（3）培养学生对基因工程相关伦理问题的敏感性和批判性思维。

3.情感目标：

（1）激发学生对基因工程领域的兴趣，培养对生命科学的热爱。

（2）引导学生树立正确的科技伦理观念，关注基因工程在实际应用中的社会责任。

（3）培养学生的科学精神和批判性思维，提高对基因工程相关问题的认识。

教学内容：

1.基因工程的定义和基本原理；

2.基因工程的基本步骤；

3.基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用；

4.基因工程延伸技术，如基因编辑技术（CRISPR-Cas9）、基因治疗等；

5.基因工程的安全性和伦理问题。

教学方法：

1.采用案例分析法，引导学生运用基因工程知识解决实际问题。

2.采用小组讨论法，培养学生的团队合作能力和创新思维。

3.采用问题引导法，激发学生的学习兴趣，提高对基因工程相关问题的认识。

教学评价：

1.学生对基因工程基本概念和原理的掌握程度；

2.学生对基因工程应用和延伸技术了解的全面性；

3.学生对基因工程安全性和伦理问题的关注程度；

4.学生在案例分析和小组讨论中的表现，如团队合作、创新思维等；

5.学生对基因工程领域的兴趣和对生命科学的热爱。三、教学难点与重点1.教学重点

（1）基因工程的定义和基本原理

本节课的核心内容是让学生理解基因工程的定义和基本原理。基因工程是指通过人工方法将特定的基因进行分离、重组和转移，从而改变生物的遗传特性。基本原理包括：基因的分离和鉴定、基因的克隆、基因的表达和调控等。

（2）基因工程的基本步骤

基因工程的基本步骤包括：基因的筛选和鉴定、基因的克隆和扩增、基因的转移和整合、基因的表达和检测等。这些步骤是基因工程的核心，也是学生需要掌握的重点内容。

（3）基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用

基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用是本节课的重点内容。通过了解基因工程在这些领域的应用，学生可以更好地理解基因工程的实际意义和价值。

2.教学难点

（1）基因工程的定义和基本原理

基因工程的定义和基本原理是本节课的难点。这些概念较为抽象，学生可能难以理解和掌握。因此，教师需要采取有效的教学方法，如案例分析、图解等，帮助学生理解和掌握这些概念。

（2）基因工程的基本步骤

基因工程的基本步骤是本节课的难点。这些步骤较为复杂，学生可能难以理解和掌握。因此，教师需要采取有效的教学方法，如流程图、实例分析等，帮助学生理解和掌握这些步骤。

（3）基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用

基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用是本节课的难点。这些应用涉及的知识点较多，学生可能难以理解和掌握。因此，教师需要采取有效的教学方法，如案例分析、图解等，帮助学生理解和掌握这些应用。四、教学方法与策略1.教学方法

（1）讲授法：通过教师的讲解，向学生传授基因工程的基本概念、原理和应用。

（2）讨论法：组织学生进行小组讨论，引导学生思考基因工程的相关问题，培养学生的思考和分析能力。

（3）案例研究法：通过分析具体的基因工程案例，帮助学生理解基因工程的基本步骤和应用。

（4）项目导向学习法：组织学生进行基因工程相关的项目，如设计基因工程实验、分析基因工程在实际应用中的问题等，培养学生的实践能力和创新精神。

2.教学活动

（1）角色扮演：学生分组扮演基因工程中的不同角色，如科学家、工程师、伦理学家等，通过角色扮演，加深对基因工程的理解和认识。

（2）实验操作：组织学生进行基因工程的实验操作，如DNA提取、PCR扩增等，让学生亲身体验基因工程的过程和技巧。

（3）游戏设计：设计基因工程相关的游戏，如基因拼接游戏、基因治疗挑战等，通过游戏，激发学生的学习兴趣和参与热情。

3.教学媒体和资源

（1）PPT：制作精美的PPT，展示基因工程的基本概念、原理和应用，帮助学生理解和记忆。

（2）视频：收集与基因工程相关的视频资料，如基因工程实验过程、基因工程在实际应用中的案例等，帮助学生直观地了解基因工程。

（3）在线工具：利用在线工具，如基因编辑软件、基因数据库等，帮助学生进行基因工程的实际操作和分析。五、教学过程1.导入阶段

在导入阶段，我设计了一个引人入胜的导入，以激发学生的学习兴趣和好奇心，并帮助他们建立与新知识的联系。具体操作如下：

（1）播放一段关于基因工程的视频，如基因编辑技术在医疗领域的应用，让学生对基因工程有一个直观的认识。

（2）提问：你们对基因工程有什么了解？你们认为基因工程对我们的生活和未来有什么影响？

（3）学生回答后，教师总结：今天我们将学习基因工程的基本概念、原理和应用，希望你们能够通过这节课，深入了解基因工程，并认识到它在我们的生活和未来中的重要性。

2.新课呈现

在新课呈现阶段，我采用清晰、有条理的方式，逐步引导学生理解并掌握核心概念。具体操作如下：

（1）讲解基因工程的定义和基本原理，通过图解、动画等形式辅助讲解，帮助学生理解基因工程的原理。

（2）讲解基因工程的基本步骤，如基因的筛选和鉴定、基因的克隆和扩增、基因的转移和整合、基因的表达和检测等，通过实例、图表等形式辅助讲解，帮助学生掌握基因工程的基本步骤。

（3）讲解基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用，通过案例分析、图解等形式辅助讲解，帮助学生了解基因工程的应用和价值。

3.学生活动

在学生活动阶段，我设计多样化的学生活动，如小组讨论、角色扮演、实验操作等，以促进学生积极参与和合作学习。具体操作如下：

（1）小组讨论：将学生分成小组，讨论基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用，每个小组选择一个应用领域进行深入讨论，然后分享讨论成果。

（2）角色扮演：学生分组扮演基因工程中的不同角色，如科学家、工程师、伦理学家等，通过角色扮演，加深对基因工程的理解和认识。

（3）实验操作：组织学生进行基因工程的实验操作，如DNA提取、PCR扩增等，让学生亲身体验基因工程的过程和技巧。

4.巩固练习

在巩固练习阶段，我提供足够数量和难度的练习题，以帮助学生巩固和加深对新知识的理解和记忆。具体操作如下：

（1）提供基础性的练习题，如选择题、填空题等，帮助学生巩固对基因工程基本概念和原理的理解。

（2）提供应用性的练习题，如案例分析题、实验设计题等，帮助学生应用所学知识解决实际问题。

（3）提供拓展性的练习题，如前沿技术研究题、伦理问题探讨题等，激发学生的探索欲望和求知欲。

5.总结反馈

在总结反馈阶段，我设计一个简洁明了的总结，帮助学生回顾本节课的主要内容和重点。具体操作如下：

（1）总结基因工程的定义和基本原理，强调基因工程的核心概念。

（2）总结基因工程的基本步骤，强调基因工程的基本操作流程。

（3）总结基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用，强调基因工程的价值和意义。

（4）提供及时的反馈，包括对学生表现的评价和建议，让学生了解自己的学习情况并进行调整。

6.教学调整

在整个教学过程中，我会根据学生的实际情况和学习进度进行灵活调整，以确保教学效果的最大化。具体操作如下：

（1）观察学生的反应，如学生对某个概念或步骤的理解存在困难，我会及时进行讲解和解释，确保学生能够理解。

（2）根据学生的学习进度，调整教学速度和深度，确保每个学生都能够跟上教学进度。

（3）根据学生的反馈，调整教学方法和策略，如学生对小组讨论感兴趣，我会增加小组讨论的次数和时间，以促进学生的积极参与。六、知识点梳理1.基因工程的定义和基本原理

-基因工程的定义：通过人工方法将特定的基因进行分离、重组和转移，从而改变生物的遗传特性。

-基因工程的基本原理：基因的分离和鉴定、基因的克隆、基因的表达和调控等。

2.基因工程的基本步骤

-基因的筛选和鉴定：从生物体内筛选和鉴定出特定的基因。

-基因的克隆和扩增：将筛选出的基因克隆和扩增，以便进行进一步的研究和应用。

-基因的转移和整合：将扩增后的基因转移到另一个生物体内，并使其整合到该生物的基因组中。

-基因的表达和检测：检测转移后的基因是否成功表达，并分析其表达产物。

3.基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用

-农业：通过基因工程改良作物品种，提高产量、抗病性和耐盐性等。

-医药：通过基因工程生产药物，如胰岛素、干扰素等；基因治疗，通过修复或替换病变基因来治疗疾病。

-环境保护：通过基因工程降解污染物，如利用基因工程微生物降解有机污染物等。

4.基因工程延伸技术

-基因编辑技术（CRISPR-Cas9）：一种新兴的基因编辑技术，通过特异性的切割DNA序列来修改基因。

-基因治疗：通过基因转移和整合，修复或替换病变基因来治疗疾病。

5.基因工程的安全性和伦理问题

-安全性：基因工程可能带来生物安全、环境安全等风险，需要进行严格的风险评估和管理。

-伦理问题：基因工程可能引发伦理问题，如基因歧视、基因改造的道德争议等，需要进行伦理审查和监管。七、教学反思与改进在本节课的教学过程中，我通过观察学生的反应和参与程度，以及课后学生的反馈，对教学效果进行了评估。我注意到以下几个方面需要改进：

1.学生在理解基因工程的定义和基本原理时存在一定的困难。我发现，学生在面对抽象的概念时，需要更多的实例和图解来帮助他们理解和记忆。因此，我计划在未来的教学中，增加更多具体的案例和图解，以帮助学生更好地理解和掌握这些概念。

2.在小组讨论和角色扮演活动中，我发现部分学生参与度不高，可能是因为他们对这些活动不够感兴趣。为了提高学生的参与度，我计划在未来的教学中，设计更多有趣和互动性强的学生活动，如实验操作、游戏设计等，以激发学生的学习兴趣和参与热情。

3.在实验操作环节，我发现部分学生在操作过程中存在困难。为了提高学生的实验操作能力，我计划在未来的教学中，增加更多的实验操作机会，并通过示范和指导，帮助学生掌握实验操作的技巧和方法。

4.在巩固练习环节，我发现部分学生在解决实际问题时存在困难。为了提高学生的实际问题解决能力，我计划在未来的教学中，增加更多应用性的练习题，并通过案例分析和讨论，帮助学生应用所学知识解决实际问题。

5.在总结反馈环节，我发现部分学生对课程内容的理解不够深入。为了帮助学生更好地回顾和巩固课程内容，我计划在未来的教学中，设计更简洁明了的总结，并通过及时的反馈，帮助学生了解自己的学习情况并进行调整。八、重点题型整理1.请简述基因工程的定义和基本原理。

答案：基因工程是指通过人工方法将特定的基因进行分离、重组和转移，从而改变生物的遗传特性。基本原理包括基因的分离和鉴定、基因的克隆、基因的表达和调控等。

2.请列出基因工程的基本步骤。

答案：基因工程的基本步骤包括基因的筛选和鉴定、基因的克隆和扩增、基因的转移和整合、基因的表达和检测等。

3.请举例说明基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用。

答案：基因工程在农业方面的应用包括改良作物品种，提高产量、抗病性和耐盐性等。在医药方面的应用包括生产药物，如胰岛素、干扰素等；基因治疗，通过修复或替换病变基因来治疗疾病。在环境保护方面的应用包括利用基因工程微生物降解有机污染物等。

4.请解释基因编辑技术（CRISPR-Cas9）的基本原理。

答案：基因编辑技术（CRISPR-Cas9）是一种新兴的基因编辑技术，通过特异性的切割DNA序列来修改基因。它利用CRISPR系统中的Cas9蛋白与设计的sgRNA结合，识别并结合到特定的DNA序列上，然后切割DNA，实现对基因的精确编辑。

5.请分析基因工程的安全性和伦理问题。

答案：基因工程的安全性问题包括生物安全、环境安全等。生物安全是指基因工程生物可能对人类、动植物和生态系统产生危害。环境安全是指基因工程生物可能对生态环境造成污染和破坏。伦理问题包括基因歧视、基因改造的道德争议等。需要进行严格的风险评估和管理，以及伦理审查和监管。

八、重点题型整理

1.请简述基因工程的定义和基本原理。

答案：基因工程是指通过人工方法将特定的基因进行分离、重组和转移，从而改变生物的遗传特性。基本原理包括基因的分离和鉴定、基因的克隆、基因的表达和调控等。

2.请列出基因工程的基本步骤。

答案：基因工程的基本步骤包括基因的筛选和鉴定、基因的克隆和扩增、基因的转移和整合、基因的表达和检测等。

3.请举例说明基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用。

答案：基因工程在农业方面的应用包括改良作物品种，提高产量、抗病性和耐盐性等。在医药方面的应用包括生产药物，如胰岛素、干扰素等；基因治疗，通过修复或替换病变基因来治疗疾病。在环境保护方面的应用包括利用基因工程微生物降解有机污染物等。

4.请解释基因编辑技术（CRISPR-Cas9）的基本原理。

答案：基因编辑技术（CRISPR-Cas9）是一种新兴的基因编辑技术，通过特异性的切割DNA序列来修改基因。它利用CRISPR系统中的Cas9蛋白与设计的sgRNA结合，识别并结合到特定的DNA序列上，然后切割DNA，实现对基因的精确编辑。

5.请分析基因工程的安全性和伦理问题。

答案：基因工程的安全性问题包括生物安全、环境安全等。生物安全是指基因工程生物可能对人类、动植物和生态系统产生危害。环境安全是指基因工程生物可能对生态环境造成污染和破坏。伦理问题包括基因歧视、基因改造的道德争议等。需要进行严格的风险评估和管理，以及伦理审查和监管。板书设计①基因工程的定义：通过人工方法将特定的基因进行分离、重组和转移，从而改变生物的遗传特性。

②基因工程的基本原理：基因的分离和鉴定、基因的克隆、基因的表达和调控等。

③基因工程的基本步骤：基因的筛选和鉴定、基因的克隆和扩增、基因的转移和整合、基因的表达和检测等。

④基因工程在农业、医药和环境保护等方面的应用：改良作物品种，提高产量、抗病性和耐盐性等；生产药物，如胰岛素、干扰素等；利用基因工程微生物降解有机污染物等。

⑤基因工程的安全性和伦理问题：生物安全、环境安全；基因歧视、基因改造的道德争议等。

2.板书设计的艺术性和趣味性

①利用图解和动画，使板书更具直观性和生动性，帮助学生更好地理解和记忆基因工程的原理和步骤。

②利用颜色和字体变化，突出重点内容，使板书更具层次感和吸引力，帮助学生更好地关注和掌握关键知识点。

③设计有趣的互动环节，如小组讨论、角色扮演等，激发学生的学习兴趣和主动性，提高课堂参与度。

④引入实际案例，如基因编辑技术在医疗领域的应用，使板书更具现实意义和趣味性，激发学生的学习热情。作业布置与反馈作业布