課題第1節(jié)基因工程的基本原理和技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年高中生物北師大版選修3現(xiàn)代生物科技專題-北師大版課時(shí)安排課前準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容北師大版選修3《現(xiàn)代生物科技專題》第1節(jié)“基因工程的基本原理和技術(shù)”。本節(jié)課主要內(nèi)容包括基因工程的定義、基本原理、工具酶的種類和作用、基因表達(dá)載體的構(gòu)建以及基因工程的常用技術(shù)。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握基因工程的基本概念、原理和操作方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過基因工程實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生觀察、分析、推理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。增強(qiáng)學(xué)生的生物科學(xué)思維，理解基因工程在生物科技中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對生物科技的興趣和責(zé)任感。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和倫理意識，對基因工程的安全性、倫理問題和潛在影響進(jìn)行深入思考。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：在進(jìn)入本節(jié)課之前，學(xué)生應(yīng)已掌握生物學(xué)的基本概念，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、遺傳信息、DNA復(fù)制等。此外，學(xué)生應(yīng)了解分子生物學(xué)的基礎(chǔ)知識，包括DNA和RNA的結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控等。

2.學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中學(xué)生對生物科技通常有較高的興趣，他們好奇心強(qiáng)，愿意探索新知識。在能力方面，學(xué)生具備一定的觀察能力和實(shí)驗(yàn)技能。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好直觀的實(shí)驗(yàn)操作，而另一些學(xué)生則更傾向于理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：首先，學(xué)生對基因工程這一概念可能感到陌生，難以理解其復(fù)雜性和應(yīng)用價(jià)值。其次，在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生可能遇到基因工程工具酶的制備和使用、基因表達(dá)載體的構(gòu)建等具體操作問題。此外，學(xué)生可能對基因工程的倫理和安全性問題產(chǎn)生疑問，需要教師引導(dǎo)他們進(jìn)行深入思考和討論。教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，通過講解基因工程的基本原理，引導(dǎo)學(xué)生思考。同時(shí)，組織小組討論，讓學(xué)生分享對基因工程的理解和應(yīng)用。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M活動，讓學(xué)生通過模擬基因工程操作，加深對理論知識的理解。例如，使用模型展示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程。

3.利用多媒體資源，如視頻、動畫等，直觀展示基因工程技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，提供在線資源，供學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：首先，通過播放一段關(guān)于基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用視頻，引發(fā)學(xué)生對基因工程的興趣。然后，提出問題：“同學(xué)們，你們知道什么是基因工程嗎？它有哪些應(yīng)用？”引導(dǎo)學(xué)生思考，為新課的導(dǎo)入做好鋪墊。

用時(shí)：5分鐘

2.新課講授

（1）講解基因工程的定義和基本原理

詳細(xì)內(nèi)容：介紹基因工程的定義，闡述基因工程的基本原理，如基因重組、基因表達(dá)調(diào)控等。通過PPT展示相關(guān)圖片和實(shí)例，幫助學(xué)生理解。

（2）講解基因工程工具酶的種類和作用

詳細(xì)內(nèi)容：介紹基因工程中常用的工具酶，如限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶等，講解其種類和作用。通過實(shí)際應(yīng)用案例，讓學(xué)生了解這些工具酶在基因工程中的重要性。

（3）講解基因表達(dá)載體的構(gòu)建

詳細(xì)內(nèi)容：講解基因表達(dá)載體的概念、組成和構(gòu)建方法。通過實(shí)例分析，讓學(xué)生了解不同類型基因表達(dá)載體的特點(diǎn)和應(yīng)用。

用時(shí)：10分鐘

3.實(shí)踐活動

（1）模擬基因工程操作

詳細(xì)內(nèi)容：讓學(xué)生分組進(jìn)行模擬基因工程操作，如構(gòu)建基因表達(dá)載體。通過實(shí)際操作，讓學(xué)生加深對基因工程原理和方法的理解。

（2）基因工程應(yīng)用案例分析

詳細(xì)內(nèi)容：提供一些基因工程應(yīng)用案例，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等，讓學(xué)生分析這些案例中基因工程技術(shù)的應(yīng)用和影響。

（3）基因工程倫理討論

詳細(xì)內(nèi)容：引導(dǎo)學(xué)生討論基因工程倫理問題，如基因編輯的道德邊界、基因歧視等，提高學(xué)生的倫理意識。

用時(shí)：15分鐘

4.學(xué)生小組討論

（1）基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

舉例回答：學(xué)生討論轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如提高產(chǎn)量、抗病蟲害等，以及可能帶來的環(huán)境問題。

（2）基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

舉例回答：學(xué)生討論基因治療的優(yōu)勢和局限性，如治療遺傳病、提高藥物療效等，以及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）基因工程倫理問題

舉例回答：學(xué)生討論基因編輯的道德邊界，如禁止對人類胚胎進(jìn)行基因編輯、避免基因歧視等。

用時(shí)：10分鐘

5.總結(jié)回顧

詳細(xì)內(nèi)容：對本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)基因工程的基本原理、工具酶、基因表達(dá)載體構(gòu)建等知識點(diǎn)。通過提問，檢查學(xué)生對重點(diǎn)知識的掌握情況，如“請列舉兩種基因工程工具酶及其作用”、“請簡述基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法”。

用時(shí)：5分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘知識點(diǎn)梳理1.基因工程的定義

-基因工程是一種通過分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的方法，對生物體的基因進(jìn)行操作的技術(shù)。

2.基因工程的基本原理

-基因重組：將不同來源的DNA片段連接在一起，形成新的基因組合。

-基因表達(dá)調(diào)控：通過改變基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，調(diào)控基因的表達(dá)水平。

3.基因工程工具酶

-限制性核酸內(nèi)切酶：識別特定的DNA序列，并在該序列的特定位置切割DNA。

-DNA連接酶：將DNA片段連接起來，形成完整的DNA分子。

-DNA聚合酶：在DNA復(fù)制過程中，合成新的DNA鏈。

4.基因表達(dá)載體的構(gòu)建

-載體：用于攜帶外源基因的DNA分子，如質(zhì)粒、噬菌體或人工染色體。

-啟動子：啟動基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列。

-終止子：終止基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列。

-標(biāo)記基因：用于篩選和鑒定含有目的基因的細(xì)胞或生物體。

5.基因工程的常用技術(shù)

-DNA重組技術(shù)：將目的基因插入載體中，構(gòu)建基因表達(dá)載體。

-克隆技術(shù)：通過PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）等手段擴(kuò)增目的基因。

-基因轉(zhuǎn)移技術(shù)：將目的基因?qū)肽繕?biāo)細(xì)胞或生物體。

-基因編輯技術(shù)：通過CRISPR-Cas9等系統(tǒng)對基因進(jìn)行精確編輯。

6.基因工程的應(yīng)用

-農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因作物、抗病蟲害品種、提高產(chǎn)量等。

-醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：基因治療、藥物開發(fā)、疾病診斷等。

-工業(yè)領(lǐng)域：生產(chǎn)生物制品、生物能源等。

7.基因工程的倫理問題

-基因編輯的道德邊界：對人類胚胎進(jìn)行基因編輯的倫理爭議。

-基因歧視：基于基因信息進(jìn)行的社會歧視問題。

-環(huán)境影響：轉(zhuǎn)基因作物對生態(tài)環(huán)境的影響。

8.基因工程的安全性

-轉(zhuǎn)基因生物的安全性評估：對轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，確保其安全性。

-食品安全：對轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行安全性評估，確保其對人體無害。

9.基因工程的法律法規(guī)

-轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例：對轉(zhuǎn)基因生物的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范。

-食品安全法：對轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)、流通和消費(fèi)進(jìn)行規(guī)范。教學(xué)評價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：觀察學(xué)生在課堂上的參與度、注意力集中情況以及回答問題的準(zhǔn)確性。評價(jià)內(nèi)容包括學(xué)生是否能積極提問、參與討論，以及是否能夠正確理解和運(yùn)用所學(xué)的基因工程概念和原理。

2.小組討論成果展示：評估學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，包括是否能夠有效地分工合作、是否能夠提出有見地的觀點(diǎn)、是否能夠傾聽他人意見并給予反饋。通過小組展示的PPT或口頭報(bào)告，評價(jià)學(xué)生對基因工程技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。

3.隨堂測試：設(shè)計(jì)簡短的隨堂測試，包括選擇題、填空題和簡答題，以檢驗(yàn)學(xué)生對基因工程基本原理和技術(shù)的掌握程度。測試結(jié)果將用于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和存在的知識盲點(diǎn)。

4.實(shí)驗(yàn)操作評價(jià)：如果課程中包含基因工程實(shí)驗(yàn)操作，將評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，包括實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及解決問題的能力。

5.教師評價(jià)與反饋：針對學(xué)生的課堂表現(xiàn)、小組討論和隨堂測試結(jié)果，教師將提供具體的評價(jià)和反饋。對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，將給予表揚(yáng)和鼓勵；對于表現(xiàn)不足的學(xué)生，將指出具體問題并提供改進(jìn)建議，如加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)、提高實(shí)驗(yàn)操作的熟練度等。此外，教師還將關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和進(jìn)步情況，確保每個(gè)學(xué)生都能在課程中取得進(jìn)步。重點(diǎn)題型整理1.題型：基因表達(dá)載體的構(gòu)建步驟

答案：基因表達(dá)載體的構(gòu)建步驟通常包括以下幾步：

（1）選擇合適的載體：如質(zhì)粒、噬菌體或人工染色體。

（2）設(shè)計(jì)并合成目的基因：通過PCR擴(kuò)增或化學(xué)合成方法獲得。

（3）構(gòu)建重組DNA分子：將目的基因插入載體，通常使用DNA連接酶。

（4）轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞：將重組DNA分子導(dǎo)入宿主細(xì)胞，如細(xì)菌或酵母。

（5）篩選和鑒定：通過抗生素抗性或其他標(biāo)記基因篩選出含有目的基因的細(xì)胞。

2.題型：限制性核酸內(nèi)切酶的作用

答案：限制性核酸內(nèi)切酶是一種能夠識別特定DNA序列并在該序列的特定位置切割DNA的酶。其作用包括：

（1）切割雙鏈DNA，產(chǎn)生黏性末端或平滑末端。

（2）在基因工程中，用于切割載體和目的基因，以便插入或連接。

（3）在分子生物學(xué)研究中，用于DNA片段的分離和純化。

3.題型：基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9的優(yōu)勢

答案：CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)具有以下優(yōu)勢：

（1）操作簡單，成本較低。

（2）編輯效率高，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成基因編輯。

（3）編輯精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)對特定基因的精確編輯。

（4）適用范圍廣，可用于多種生物體的基因編輯。

4.題型：轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)點(diǎn)

答案：轉(zhuǎn)基因作物具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高產(chǎn)量：通過基因編輯，增加作物的生長速度和產(chǎn)量。

（2）抗病蟲害：通過引入抗病蟲害基因，提高作物