人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用精品教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用精品教学设计，共7页。教案主要包含了情境导入，概念形成，活动任务一，活动任务二，联系生活，关爱生命，课后调查等内容，欢迎下载使用。


教学基本信息
课题
第3章第3节 基因工程的应用
学科
生物学
学段： 高中
年级
二年级
教材
书名：生物学选择性必修1 现代生物科技专题
出版社：人民教育出版社 出版日期：2019年 8 月
教学目标及教学重点、难点
教学目标：
生命观念：通过举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用，分析转基因的原理，树立结构与功能相统一的基本观点。
科学思维：通过对基因工程应用于不同领域的分析，体会科学研究的思路
实验探究：通过资料探究，认识到脂肪的功能，脂肪和糖类是可以相互转化的。
社会责任：通过学习与生活实际密切相关的前沿科技，探讨科学与技术的关系及对生产生活、社会的影响；通过转基因安全性的讨论，认同并选择科学、客观、理性的价值观，主动向家人或邻里宣传。
教学重点：
基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用
教学难点：
乳腺生物反应器。
教学过程
教学环节 学生活动 素养发展
创设生活情境，糖尿病病人会使用胰岛素这种特效药物，引出我国生产的重组人胰岛素是基因工程药品，同学们思考还有基因工程还有哪些应用。
我国利用基因工程生产的胰岛素得到广泛应用，一方面引出课题，增强学生的民族自豪感，培养社会责任。
引入新课
发展科学思维，让学生体会到基因工程得到了广泛应用，且表现出极大的优势。
通过整理基因工程在农牧业方面的具体应用，培养学生的归纳概括能力。
运用生命观念，探究基因工程应用的原理
和感知基因工程应用的实例
分析几则转基因植物广泛种植，提高农作物产量，提高经济收益，减少化学杀虫剂使用的数据资料，
自主阅读教材，归纳整理农牧业方面的6个方面的具体应用。
3. 通过问题串的方式引导学生思考，转基因抗虫植物，转基因抗病植物，转基因抗除草剂植物等6方面基因工程应用的具体原理和实例
农牧业方面的应用
发展科学思维
通过基因工程在医药卫生领域应用实例的分析，让学生归纳总结出基因工程在医疗卫生领域的饿广泛应用和优势，同时培养学生的社会责任。
自主阅读课本，回答导引问题，概括基因工程在医药卫生领域的应用。
通过讲授的形式阐明可以利用基因工程技术改良微生物和动植物细胞生产药物，利用转基因哺乳动物生产药物，利用转基因哺乳动物作器官移植的供体。
通过分析干扰素生产成本的资料，思考为什么不利用传统技术生产药物，选择基因工程药品，理解基因工程的优势。
医疗卫生领域的应用
通过资料分析，学生掌握基因工程在食品工业具有广泛应用。
讲授生活中食品，奶酪，糖浆，烘烤食品等需要的工业用酶，氨基酸和维生素均可以使用基因工程生产。
食品工业方面的应用
提升社会责任：理解现代生物技术在生活中的应用价值。
1.梳理本节课的概念图。
2.课后任务调查转基因技术的应用
总结提升
教学环节
主要教学活动
设计意图
引入新课
【情境导入】展示重组人胰岛素图片
胰岛素的生产方式：
传统：从猪、牛等动物胰腺中提取
现代：利用基因工程技术，将人胰岛素基因导入大肠杆菌，在大肠杆菌细胞中表达来实现大量生产，使其价格大大下降。
那么，通过基因工程，还能生产什么产品或培育什么特定性状的生物呢？今天我们一起来了解一下。
通过将生产胰岛素的传统方法和基因工程生产的方法进行对比，引出基因工程具有一定优势，且获得了应用，引导学生思考除了利用基因工程生产药物，还具有哪些应用，
同时展示我国生产的重组人胰岛素得到广泛应用，培养学生的社会责任。
农牧业方面的应用
【概念形成】：
基因工程在农牧业领域的应用，从提高产品产量和品质两方面分别予以举例分析。
分析4则资料，获得基因工程在农牧业方面广泛应用的事实。
①1996-2017年，世界转基因作物种植面积增加100多倍，减少了化学杀虫剂的使用，增加了经济收益。
②美国的转基因作物种植面积最大。棉花、玉米、大豆种植比例都超过90%
③2017年，我国转基因作物种植面积居世界第八位。商业化种植的有棉花和番木瓜
④第一种用于食用的转基因动物——大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。
【活动任务一】
自主阅读教材，自主探究归纳出基因工程在农牧业方面应用的6方面的具体内容。
再依次分析其应用原理：
1、转基因抗虫植物
思考1：转基因抗虫植物导入的是什么基因？具有什么优势？
从某些生物中分离出抗虫基因导入作物，使之具有抗虫性状。
举出典例：转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2、转基因抗病植物
同理推导出转基因抗病植物是将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病作物。
举出典例：抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等
3、转基因抗除草剂植物
思考2：杂草常常危害农业生产，大量施用除草剂可能存在什么问题？
降解或抵抗某种除草剂的基因，使得喷洒除草剂时，杀死杂草，同时不会损伤作物
举出典例：
转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
4、改良植物品质
分析两则实例归纳出还可以利用转基因技术改良植物的品质。
资料一：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
资料二：我国科学家将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高观赏价值。
归纳出转基因技术可以改良如下品质：
1）改良植物营养价值
2）改良植物观赏价值
5、提高动物生长速度
首先给出一个利用基因工程提高动物生长速度的实例：
资料：我国科学家培育的转生长激素基因鲤鱼，同等养殖条件下，生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%-115%。
引导学生思考：导入什么基因可提高动物的生长速率？
得出结论外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
6、改善畜产品的品质
展示乳糖不耐受的资料：
有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，这称为乳糖不耐受。我国约有1/3的成年人乳糖不耐受。
引导学生利用基因工程思考出一个解决方案：
即将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛，使其分泌的乳汁中的乳糖含量大大降低。
基因工程在畜牧业上的应用主要使改善畜产品的品质，而非获得体型巨大、品质优良的动物。
通过分析转基因作物的种植面积的数据，转基因作物减少化学杀虫剂使用，增加经济收益的资料，让学生直观的感受到基因的工程的广泛应用，基因工程具有极大的优势，具有诱人的前景。
同时通过分析资料，可以提高学生的分析归纳能力。
通过学生阅读教材，可以简单的归纳出基因工程的6方面的内容，形成一定的基础概念的认知，为后续引导学生思考和认识这些基因工程应用的实例和原理做铺垫。
6方面的内容以问题串的形式展现，是为了引导学生思考基因工程的原理，既可以激发学生的兴趣，又可以培养学生归纳概括的能力。
通过生活实例入手，常见的除去杂草的方式是使用除草剂，那引导学生思考其存在的问题，并尝试提出其解决办法，既锻炼学生的批判性思维，也将之前的课程中学习的基因工程的知识应用到生活，培养学生社会责任。
学生可以从科学家的成果中感知科学的魅力和基因工程的诱人前景。
通过展示我国科学家培养出的转基因鲤鱼的实例，建立学生的民族自豪感，培养学生的社会责任。
医疗卫生领域的应用
【活动任务二】自主阅读P90-91，总结医药卫生领域的应用主要包括哪3个方面
1、改造微生物或动植物细胞生产药物
原理：对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。
应用：常见药物类型包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。
资料：我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。
【联系生活】
思考：分析生产干扰素的优缺点，让学生思考为什么不利用传统技术生产药物，而选择基因工程药品？
学生自己总结归纳出基因工程药品2大优点：
(1)可以解决传统制药中原料来源的不足，
(2)降低生产升本。
2、用转基因哺乳动物批量生产药物
将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控原件重组，获得转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药品。称为“乳腺生物反应器”。
典例：
应用：已在牛和山羊等乳腺生物反应器中获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α -抗胰蛋白酶等重要医药产品。
3、用转基因动物做器官移植的供体
首先提出问题：
人体移植器官短缺是世界性难题，用猪的器官来解决器官的来源问题成为设想实现的最大难题是免疫排斥。
引导学生思考：
怎么利用基因工程技术解决免疫排斥的问题呢？
阅读教材总结出答案：
用基因工程技术对猪的器官进行改造：在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；或设法除去抗原决定基因。
【关爱生命】
假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上健康人的生活，在生活中，他会遭到歧视吗？对此你怎么看？
认识现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面的应用价值
分析干扰素生产的优缺点，让学生自己总结归纳出基因工程生产药品的优点。
乳腺生物反应器是难以理解的知识点，通过讲授的方式高效的突破重难点。
通过对一个设想情境的探讨，引导同学们关爱生命，并且认识到现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面具有一定的应用价值
食品工业方面的应用
介绍基因工程菌是用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的一类菌
介绍目前应用的实例
通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产
①用来凝聚固化奶中的蛋白质的凝乳酶
②用于加工转化糖浆淀粉酶
③用于加工烘烤食物脂 酶
④一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成的阿巴斯甜。
3、思考：利用基因工程菌生产食品用的用酶、氨基酸和维生素的原因？
生产成本显著降低、生产效率较高、纯度更高
通过从熟悉的大肠杆菌过渡到基因工程菌，建立基因工程菌的概念。
通过展示美味的奶酪的图片，激发学生的学习兴趣，思考奶酪生产中用到的凝乳酶是怎么生产的，引出基因工程其实在食品工业方面得到了广泛应用。
总结提升
构建本节课的概念图
【课后调查】
转基因技术的安全性
转基因技术自诞生以来，发展迅速，研究对象已涵盖至少35科、200多种的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。请课后调查：
（1）目前我国批准发放了那些转基因作物的生产应用安全证书和进口安全证书？
（2）你或你的亲朋好友日常生活中使用的生物产品，哪些在生产过程中用到了转基因技术？
通过一个课后小任务，让学生感知到基因工程已经应用到我们生活的方方面面。