第1節(jié)生物工程概述教學設計-2025-2026學年高中生命科學滬科版拓展型課程-滬科版授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學內容第1節(jié)生物工程概述教學設計-2025-2026學年高中生命科學滬科版拓展型課程-滬科版

教材章節(jié)：滬科版《生命科學》拓展型課程第一章第一節(jié)

內容：生物工程的定義、發(fā)展歷程、應用領域、技術分類及特點。重點講解基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程的基本概念、原理及在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等領域的應用實例。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生科學探究、生物技術應用、社會責任和人文素養(yǎng)等核心素養(yǎng)。通過生物工程概述的學習，學生能夠掌握基本的生物工程概念，提高科學思維和問題解決能力；理解生物工程在現(xiàn)代社會中的重要性，培養(yǎng)對社會發(fā)展和環(huán)境保護的責任感；同時，通過案例學習，增強跨學科應用能力和創(chuàng)新意識。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關知識：

學生在進入本節(jié)課之前，已經(jīng)具備一定的生物學基礎知識，如細胞結構、遺傳學原理、生物化學等。然而，對于生物工程這一較為高級的應用科學領域，學生可能只有初步的了解，對于生物工程的具體技術、應用領域及倫理問題等可能缺乏深入的認識。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高中生普遍對生物學領域保持一定的好奇心和興趣，但興趣點可能因個體差異而異。學生在學習生物學時，往往表現(xiàn)出較強的觀察和實驗操作能力，同時，也具備一定的邏輯思維和抽象思維能力。學習風格上，有的學生偏好理論講解，有的則更喜歡實踐操作，還有的學生可能更傾向于通過案例學習來理解復雜概念。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學生在學習生物工程概述時，可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是理解生物工程技術的復雜性和抽象性；二是將理論知識與實際應用相結合，理解其在不同領域的作用；三是倫理和道德問題可能引起學生的困惑。此外，對于部分學生來說，英語單詞和專業(yè)術語的理解和記憶也可能構成學習障礙。教學資源1.軟硬件資源：多媒體教學設備（電腦、投影儀）、生物實驗室設施（顯微鏡、培養(yǎng)箱、實驗器材）、生物工程相關實物或模型。

2.課程平臺：學校網(wǎng)絡教學平臺、生命科學在線資源庫。

3.信息化資源：生物工程相關的視頻資料、動畫演示、在線互動測試題、生物工程發(fā)展歷史文檔。

4.教學手段：PPT演示、小組討論、案例分析、實驗演示、在線問卷調查。教學過程一、導入新課

（1）老師：同學們，今天我們來學習一個全新的領域——生物工程。大家可能對生物工程有所耳聞，但今天我們要深入探討它的內涵和重要性。

（2）學生：是的，老師，我們之前在生物課上了解到一些基本的生物學知識，但生物工程聽起來很高級，我們很期待學習。

二、新課講授

1.生物工程的定義

（1）老師：首先，我們來明確一下生物工程的定義。生物工程是一門應用生物學原理和技術手段，改造生物體或加工生物原料，以生產(chǎn)有用產(chǎn)品或服務于人類的技術。

（2）學生：哦，原來生物工程是這樣的，它和生物學有什么區(qū)別呢？

2.生物工程的發(fā)展歷程

（1）老師：生物工程的發(fā)展歷程可以追溯到19世紀末，當時科學家們開始嘗試利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)食品和藥品。20世紀70年代，隨著基因工程和細胞工程的發(fā)展，生物工程進入了新的發(fā)展階段。

（2）學生：原來生物工程的歷史這么悠久，那它現(xiàn)在的發(fā)展狀況如何呢？

3.生物工程的應用領域

（1）老師：生物工程的應用領域非常廣泛，包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、食品加工等。例如，利用基因工程技術生產(chǎn)藥物，利用細胞工程技術改良作物品種，利用酶工程技術提高食品加工效率等。

（2）學生：聽起來很神奇，生物工程真的能解決這么多問題嗎？

4.生物工程的技術分類及特點

（1）老師：生物工程主要分為四大技術領域：基因工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程。每種技術都有其獨特的特點和優(yōu)勢。接下來，我們將分別介紹這四大技術領域。

（2）學生：好的，老師，我們很期待了解這些技術。

5.基因工程

（1）老師：基因工程是生物工程的核心技術之一，它通過改變生物體的基因結構，使其具有新的性狀。基因工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領域具有廣泛的應用。

（2）學生：基因工程聽起來很神奇，它是怎么操作的？

6.細胞工程

（1）老師：細胞工程是利用生物技術手段對細胞進行改造或利用的技術。它包括細胞培養(yǎng)、細胞融合、細胞核移植等。細胞工程在生物制藥、組織工程等領域具有重要作用。

（2）學生：細胞工程的應用范圍真廣，那它是如何進行的呢？

7.酶工程

（1）老師：酶工程是利用酶的催化作用，提高生物化學反應速率的技術。酶工程在食品、醫(yī)藥、環(huán)保等領域具有廣泛應用。

（2）學生：酶工程聽起來很有用，那它有哪些特點？

8.發(fā)酵工程

（1）老師：發(fā)酵工程是利用微生物進行生物化學反應，生產(chǎn)有用物質的技術。發(fā)酵工程在食品、飲料、化工等領域具有廣泛應用。

（2）學生：發(fā)酵工程的應用范圍真廣，那它是如何實現(xiàn)的？

三、課堂討論

（1）老師：同學們，剛才我們學習了生物工程的基本概念、發(fā)展歷程、應用領域和技術分類?，F(xiàn)在，讓我們來討論一下以下問題：

a.生物工程在現(xiàn)代社會中的重要性是什么？

b.生物工程技術在解決哪些問題上發(fā)揮了重要作用？

c.生物工程的發(fā)展前景如何？

（2）學生：同學們積極發(fā)言，分享自己的觀點和看法。

四、實驗演示

（1）老師：為了讓大家更直觀地了解生物工程技術的應用，我們將進行一個簡單的實驗演示。請同學們跟隨我的操作步驟，一起進行實驗。

（2）學生：同學們認真觀察實驗過程，積極參與實驗操作。

五、總結與作業(yè)

（1）老師：今天我們學習了生物工程概述，了解了它的定義、發(fā)展歷程、應用領域和技術分類。希望大家能夠通過今天的課程，對生物工程有一個更全面的認識。

（2）學生：是的，老師，我們學到了很多新知識，對生物工程有了更深的理解。

（3）老師：為了鞏固今天的學習內容，請同學們完成以下作業(yè)：

a.查閱資料，了解生物工程在某個領域的具體應用案例；

b.分析生物工程技術的倫理問題，提出自己的看法；

c.思考生物工程在未來的發(fā)展前景。

（4）學生：同學們認真思考作業(yè)內容，準備課后完成。知識點梳理1.生物工程的定義

-生物工程是一門應用生物學原理和技術手段，改造生物體或加工生物原料，以生產(chǎn)有用產(chǎn)品或服務于人類的技術。

2.生物工程的發(fā)展歷程

-19世紀末：微生物發(fā)酵技術的初步應用。

-20世紀70年代：基因工程和細胞工程的發(fā)展，生物工程進入新階段。

3.生物工程的應用領域

-醫(yī)藥：基因工程藥物、細胞治療、組織工程等。

-農(nóng)業(yè)：轉基因作物、生物農(nóng)藥、生物肥料等。

-環(huán)境保護：生物降解、生物修復、生物監(jiān)測等。

-食品加工：食品添加劑、食品防腐、食品營養(yǎng)強化等。

4.生物工程的技術分類及特點

-基因工程：通過改變生物體的基因結構，使其具有新的性狀。

-細胞工程：利用生物技術手段對細胞進行改造或利用。

-酶工程：利用酶的催化作用，提高生物化學反應速率。

-發(fā)酵工程：利用微生物進行生物化學反應，生產(chǎn)有用物質。

5.基因工程

-基因操作工具：限制性核酸內切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等。

-基因轉移方法：顯微注射、電穿孔、基因槍等。

-基因工程的應用：基因治療、轉基因作物、生物制藥等。

6.細胞工程

-細胞培養(yǎng)：體外培養(yǎng)細胞，研究細胞生物學特性。

-細胞融合：將兩個或多個細胞融合成一個細胞。

-細胞核移植：將一個細胞的細胞核移植到另一個細胞中。

-細胞工程的應用：生物制藥、組織工程、細胞治療等。

7.酶工程

-酶的來源：微生物、動植物、微生物工程菌等。

-酶的分離純化：吸附法、離子交換法、凝膠過濾法等。

-酶的固定化：包埋法、交聯(lián)法、吸附法等。

-酶工程的應用：食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、環(huán)保工業(yè)等。

8.發(fā)酵工程

-發(fā)酵過程：微生物在特定條件下，將原料轉化為有用物質的過程。

-發(fā)酵條件：溫度、pH值、營養(yǎng)物質、氧氣等。

-發(fā)酵工藝：好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵、固體發(fā)酵等。

-發(fā)酵工程的應用：食品工業(yè)、飲料工業(yè)、化工工業(yè)等。

9.生物工程的倫理問題

-基因工程：基因編輯、基因歧視、基因安全等。

-細胞工程：細胞核移植、克隆技術、細胞治療等。

-酶工程：酶的來源、酶的濫用、酶的污染等。

-發(fā)酵工程：生物安全、生物污染、生物降解等。

10.生物工程的發(fā)展前景

-新技術不斷涌現(xiàn)，如合成生物學、系統(tǒng)生物學等。

-應用領域不斷拓展，如生物能源、生物材料等。

-生物工程與信息技術、納米技術等領域的交叉融合。教學評價1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，檢驗學生對生物工程基本概念、技術分類和應用領域的理解程度。例如，提問學生關于基因工程、細胞工程等技術的具體應用案例，以及這些技術對社會和環(huán)境的影響。

-觀察：觀察學生在課堂上的參與度、合作能力和問題解決能力。例如，在小組討論中，注意觀察學生的發(fā)言質量、團隊合作和批判性思維的表現(xiàn)。

-測試：定期進行小測驗或課堂練習，評估學生對知識的掌握情況。測試可以包括選擇題、填空題、簡答題等形式，以便全面了解學生的學習效果。

2.作業(yè)評價：

-批改：對學生的作業(yè)進行認真批改，確保每個學生都能得到個性化的反饋。作業(yè)可以是書面報告、實驗報告或是對特定問題的深入分析。

-點評：在批改作業(yè)的同時，給予學生具體的點評和建議，幫助他們識別錯誤、改進方法。點評要注重鼓勵學生的努力和進步，同時指出需要改進的地方。

-反饋：及時將作業(yè)評價結果反饋給學生，讓他們了解自己的學習效果，并根據(jù)反饋調整學習策略。反饋可以是口頭評價，也可以是書面評價，確保學生能夠理解自己的優(yōu)勢和不足。

3.形成性評價：

-通過課堂討論、小組項目、實驗報告等非正式評價方式，持續(xù)跟蹤學生的學習進展。這種評價方式有助于及時發(fā)現(xiàn)學生在學習過程中的困難，并提供及時的幫助。

-利用在線學習平臺，收集學生的學習數(shù)據(jù)，如登錄次數(shù)、參與度、作業(yè)提交情況等，作為評價學生參與度和學習效果的依據(jù)。

4.總結性評價：

-在課程結束時，通過期末考試或綜合項目來評估學生對生物工程概述的全面掌握程度。這種評價方式旨在檢驗學生對課程內容的理解和應用能力。課后作業(yè)1.實驗報告：

完成關于酶工程應用的實驗報告，包括實驗目的、原理、步驟、結果與分析。例如，可以要求學生設計一個實驗，探討不同溫度對酶活性的影響。

答案示例：

實驗報告標題：《不同溫度對淀粉酶活性的影響實驗報告》

實驗目的：研究溫度對淀粉酶活性的影響。

原理：淀粉酶在特定溫度下具有最高的活性，溫度過高或過低都會影響酶的活性。

步驟：配制淀粉溶液，加入淀粉酶，在不同溫度下進行反應，記錄反應時間。

結果與分析：結果顯示，淀粉酶在37℃時活性最高，而在過高或過低的溫度下活性下降。

2.案例分析：

閱讀一篇關于生物工程在醫(yī)藥領域的應用案例，分析其原理、技術手段和實際效果。例如，選擇基因工程藥物生產(chǎn)的相關案例。

答案示例：

案例標題：《基因工程藥物生產(chǎn)案例分析》

原理：通過基因工程技術，將具有特定功能的基因導入到宿主細胞中，使其表達目標蛋白。

技術手段：PCR擴增、基因克隆、細胞培養(yǎng)、蛋白表達等。

實際效果：基因工程藥物在生產(chǎn)中具有高效、低污染、低成本的優(yōu)點，有效解決了傳統(tǒng)藥物生產(chǎn)的難題。

3.討論題：

討論生物工程在環(huán)境保護領域的應用，包括生物降解、生物修復等技術。要求學生提出至少兩個應用實例。

答案示例：

實例1：利用微生物降解石油污染，通過微生物代謝將石油中的有害物質轉化為無害物質。

實例2：利用生物修復技術，利用植物或微生物吸收土壤中的重金屬離子，降低土壤污染。

4.應用題：

根據(jù)所學的生物工程技術，設計一個解決實際問題的方案。例如，設計一個利用發(fā)酵工程生產(chǎn)生物肥料的項目。

答案示例：

項目名稱：《利用發(fā)酵工程生產(chǎn)生物肥料》

原理：利用微生物發(fā)酵將有機廢棄物轉化為生物肥料。

步驟：收集有機廢棄物，進行發(fā)酵處理，篩選高效菌株，制備生物肥料。

預期效果：提高土壤肥力，減少化學肥料的使用，降低環(huán)境污染。

5.倫理問題思考：

針對生物工程中的倫理問題，如基因編輯、克隆技術等，撰寫一篇短文，表達自己的觀點和看法。

答案示例：

標題：《基因編輯的倫理思考》

意見：基因編輯技術在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領域具有巨大潛力，但同時也存在倫理問題。在應用基因編輯技術時，應充分考慮其對人類倫理、生物多樣性和社會穩(wěn)定的影響，確保技術在合法、合規(guī)的前提下使用。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.互動式教學：嘗試在課堂上引入更多互動環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，讓學生在參與中學習，提高課堂氛圍和學生的參與度。

2.實踐導向：結合實際案例，設計一些實踐性的作業(yè)和項目，讓學生在實踐中運用所學知識，增強學習的實用性和趣味性。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學深度不足：在教學過程中，對一些復雜的概念和原理講解不夠深入，導致部分學生難以理解。

2.學生參與度不高：在課堂討論中，部分學生參與積極性不高，課堂互動效