人教版 (2019)选择性必修3基因工程的应用教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修3基因工程的应用教学设计，文件包含云南省2026届高三下学期4月联考数学答案pdf、云南省2026届高三下学期4月联考数学pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共8页， 欢迎下载使用。
学校
课题
《基因工程的应用》
年级
高一
学科
生物学
教材分析
“基因工程的应用” 是《选择性必修3·生物技术与工程》第3章“基因工程”第3节的内容。教材在介绍完基因工程的基本工具和基本操作程序后，于本节开展基因工程的应用举例，体现了基因工程相关理论和技术向工程实践的转化。教材选取了非常丰富的基因工程应用实例，这些实例不仅与学生的日常和健康息息相关，也是社会关注、研究的热点。本节内容的呈现让学生深刻体会到基因工程在方方面面改善了人类的生活品质，产生工程技术的不断发展能够造福人类的理念，这种理念对于开展第二代基因工程“ 蛋白质工程“ 的学习非常重要 。另外，教材还提供了搜集资料、调查等活动，调查取证是理性参与讨论和发表见解的基础，这种科学研究能力的培养有利于学生学科素养的提升。
学情分析
本节课之前，学生已经了解了基因工程生产“ 乙肝病毒重组蛋白疫苗” 的原理和流程，拥有足够的理论基础，并对基因工程应用于医疗卫生领域、造福人类有了一定的体会。学生在之前的“获取目的基因” 、“构建基因表达载体”等模拟活动中，培养了模型与建模、归纳与总结、合作与交流等科学思维和能力，这些知识和能力是解决本节课基因工程新的应用情境的基础。但学生知识迁移应用能力还有待提高，所以，本节内容如果就基因工程在农牧业、医疗卫生领域、食品工业领域的应用，创设多个新的情境泛泛而谈或面面俱到，只是在形式上让学生感受到基因工程的应用广泛，并不能使他们深刻体会到基因工程“为什么”能改变生活、“如何”改变生活。
为此，将课本内容变成课前自学和课后调查活动。课堂教学仍然延续“重组病毒疫苗制备”情境线，由“ 乙肝病毒重组蛋白疫苗的制备”迁移到“新冠病毒重组蛋白疫苗的制备”，真正实现由相关理论或技术向工程实践的转化，培养学生解决真实情境中的实际问题的素养，认识到生物工程技术是在应用中不断发展的。
教学目标
1. 能结合新冠重组蛋白疫苗的应用实例，阐明基因工程的操作原理和程序。（生命观念）
2. 能结合具体情境，阐明影响新冠病毒重组蛋白疫苗制备成功率的因素 ,选择恰当的技术和方法，对工程方案进行优化。（科学思维、科学探究）
3. 认同我国在疫苗研发上取得的成绩以及在抗击疫情中的贡献，能客观分析与评价基因工程在生产和生活中的应用所产生的效益和风险。（社会责任 )
教学重难点
一、课时学习重点
1. 新冠病毒重组蛋白疫苗的制备
2. 基因工程在农牧业、医疗卫生领域、食品工业领域的其他应用
二、课时学习难点
乳腺生物反应器和农杆菌转化法
教学准备
1. 智慧课堂教师端、学生端
2. 新冠病毒及其重组蛋白疫苗的课内外延展资料
3. 课后调查表《合肥市居民对转基因食品的了解及看法》
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧课堂应用及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
课前活动
应用
举例
为什么做
怎么
教师通过智慧课堂教师端向学生发布课前任务单。
1.完成教材自学 ,填写表格。
2.学生结合教师提供和自己查找的资料，写出新冠病毒重组蛋白疫苗的制备流程图。
学生通过学生端提交任务单和流程图
智慧课堂作业中心发布课前任务。
课前资料的发送和作业的收集，让教学能够延伸到课
外。
课前
农牧业
医疗卫生
食品工业
其他
（1）发布教材自学任务单。
（2）提供“新型冠状病毒” 的相关资料，发布课前任务：写出新冠病毒重组蛋白疫苗的制备流程图。
活动1：
分析乙肝病毒重组蛋白疫苗和新冠病毒重组蛋白疫苗操作程序的
异同
【提供资料】
教师展示课前提供的“新型冠状病毒” 的相关资料 :
新冠病毒表面的刺突蛋白（S 蛋白）能够识别细胞表面的受体 ACE2，帮助病毒吸附并进入细胞，因此 S 蛋白决定了新冠病毒的感染能力。机体针对 S蛋白发生免疫反应产生的抗体，可以与 S 蛋白结合 ,使病毒失去吸附人体细胞的能力，就能阻止感染
。
【提供资料】
教师带领学生修正流程图后，展示资料1:制备乙肝病毒重组蛋白疫苗和新冠病毒重组蛋白疫苗的技术路线图。
教师给出小贴士1：新冠病毒为RNA病毒，实际生产中常采用RT-PCR技术获得S蛋白的基因序列，即利用S 蛋白的mRNA先逆转录获得DNA，然后PCR扩增目的基因。
引导学生总结RT-PCR技术的适应对象和技术原理。
【提供资料】
教师给出小贴士2: 用不同的表达体系（受体细胞 )生产乙肝疫苗的尝试如下：
（1）大肠杆菌：可以大量培养繁殖，适合疫苗的
展示各小组课前完成并提交的新冠病毒重组蛋白疫苗的制备流程图。
【提出问题】问题1.两种疫苗的制备有哪些相同的流程 ?
问题2.两种疫苗的制备流程有哪些不同点 ?
【提出问题】问题3.两种疫苗的制备都选择以CHO细胞为表达体系(受体细胞），
各小组展示本组的疫苗的制备流程图，观察本小组与其他小组的不同之处，并解释理由。
通过小组交流探讨，修正本小组的流程图，确定新冠病毒重组蛋白疫苗制备的最终方案。
学生观察两种疫苗的制备流程图 ,小组讨论并派代表回答问题。
问题1 。两种疫苗的制备都涉及到目的基因的筛选与获取→构建目的基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→ 目的基因的检测与鉴定→抗原蛋白的分离与纯化
问题2 。两种疫苗在目的基因的获取方式上不同，
HBsAg基因可以直接作为目的基因与质粒构建表达载体，而S蛋白基因不可以。
学生基于小贴士1 ,总结RT-PCR技术的适应对象和技术原理。
学生基于小贴士2 ,提取信息并做交流，回答问题
。
问题3 。选择表达体系时应该考虑
教师屏幕推
送、分组作答课堂资料的发送和小组任务的收集和提
交，可以让课堂更有效率，小组活动开展更加便利和充分。
10min
大规模生产，但 HBsAg
产物对大肠杆菌具有毒害作用，会抑制其生长；产生的HBsAg无糖基化，不能外分泌，且易大肠杆菌中的蛋白酶降解。
（2）酵母菌：为单细胞真核生物，其蛋白基因表达系统较为完善。但目的基因在染色体上的整合位置和方向都影响其表达水平；产生的HBsAg不能外分泌，产物的分离纯化较困难。
（3）CHO细胞：仓鼠卵巢细胞，可传代次数多，但培养条件要求高；是一种非分泌型细胞，很少分泌自身的内源蛋白，对目标蛋白分离纯化工作十分有利。
结合小贴士2 ,说明选择表达体系应该注意哪些问题？
目的基因的表达量，表达产物的稳定性，生产成本，技术操作的难易等。
活动2:
分析乳腺
生物反应
器生产病
毒重组蛋
白疫苗的
原理和优
势
教师通过智慧课堂向学生端发送资料2:《利用非人哺乳动物乳腺生物反应器生产乙型肝炎疫苗的方法》专利书
【发布小组活动任务】
活动任务（1）结合专利书及教材P90乳腺生物反应器的介绍，用文字加箭头的形式，画出用乳腺生物反应器生产乙肝病毒重组蛋白疫苗的技术流程图。
活动任务（2）阐述相较于CHO细胞，乳腺生物反应器生产重组蛋白疫苗有何优势？
教师通过智慧课堂向学生端发送资料 2，
发布小组活动任务。
学生阅读资料和教材介绍，提取并标注关键信息后，小组汇总信息，完成活动任务（1）画出用乳腺生物反应器生产乙肝病毒重组蛋白疫苗的技术流程图。
（部分学生成果展示）
学生基于技术流程图，结合植物组织培养技术等已有知识，完成
活动任务（2）
教师屏幕推送、分组作答。
课堂资料的发送和小组任务的收集和提
交，可以让课堂更有效率，小组活动开展更加便利和充分。
10min
【总结】
教师总结乳腺生物反应器的原理、技术步骤、优点。
归纳总结乳腺生物反应器的优势有：乳腺有完整的蛋白质修饰系统，表达产物活性高；易分离提纯，产量高等。
活动3：
分析用农
杆菌转化
法生产病
毒重组蛋
白疫苗的
原理和优
势
【提供资料】
教师通过智慧课堂向学生端发送
资料3:文献《一种基于植物瞬时表达研制新冠病毒重组蛋白疫苗的方法》的节选。
【发布小组活动任务】
活动任务（1）结合文献及教材P81 资料卡，用文字加箭头的形式，画出用农杆菌转化法生产新冠病毒重组蛋白疫苗的技术流程图。
活动任务（2）阐述相较于CHO细胞，选用植物细胞作为表达系统、借助农杆菌转化法生产重组蛋白疫苗有何优势？
【总结】
教师总结农杆菌转化法的原理、技术步骤、优点。
教师通过智慧课堂向学生端发送资料3 ，并发布活动任务。
学生阅读文献和教材资料卡，提取并标注关键信息后，小组汇总信息，完成活动任务（1）画出用农杆菌转化法生产新冠病毒重组蛋白疫苗的技术流程图。
（部分学生成果展示）
学生基于技术流程图，结合植物组织培养技术等已有知识，完成
活动任务（2）
归纳总结农杆菌转化法生产重组蛋白疫苗的优势有：植物不携带动物病原体，借助植物组织培养技术易扩大化生产，高效、快速 ；培养条件要求低，降低成本等
。
5min
活动4：
举例说明基因工程在不同领
域的应用
【总结】
教师展示学生的课前学习任务单，引导学生梳理教材内容，说明基因工程的实际应用非常广泛。
学生梳理教材内容，展示课前自学成果，举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的应用是如何改善人类的生活品质的。
智慧课堂“学生讲”功能
学生能够讲自己在课前准备的资料和汇报内容展示给全
10min
班同学，使汇报内容更加丰富，提高学生的兴趣和积极性。
课后活动
【发布小组活动任务】
调查超市中有哪些转基因食品，并采访购物者对转基因食品的看法。
组织开展“转基因食品是否安全” 的辩论赛。
教师通过智慧课堂教师端向学生发布课后作业。
完成调查任务，并开展辩论赛
智慧课堂作业中心发布课后任务。
课前资料的发送和作业的收集，让教学能够延伸到课
后。
课后
板书设计
教学反思
本节课在把握教材中基因工程基本操作程序的基础上，继续延续“病毒重组蛋白疫苗”这一情境主线，探究重组蛋白疫苗的研发进展，让学生有熟悉感和探究欲。通过专利书和文献的证据呈现，引导学生写出相应的技术流程图，突破本节课乳腺生物反应器和农杆菌转化法的教学重难点。加上课后调查和辩论活动的开展，促进学生获得清晰的科研思路，养成严谨的科学态度。
本节课的专利书和文献阅读有一定的难度，需要学生从中提取关键信息并进行概括总结，对学生的要求较高，因此开展活动时要给学生充足的时间。教师要给学生及时的反馈，根据学生的回答进行追问、引导，对学生呈现的结果做恰当的评价，并最终进行学习成果的总结。