5.1《基因突变和基因重组-基因组编辑》教学设计-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

5.1《基因突变和基因重组-基因组编辑》教学设计 教材分析： 《基因组编辑》属于人教版高中生物必修 2遗传与进化模块的第 5章第 1节《基因突变和基因重组》中生物科技进展内容。教材用很少的篇幅简单介绍了基因组编辑的由来、原理、应用和存在风险。因此，需要通过导学案丰富相关内容，课堂上结合有关视频为学生理解提供脚手架。基因组编辑是近年来新兴的技术，发展迅猛。安排这一内容，既能拓展学生的视野，又能激发学生的学习兴趣。本节课实际上是大概念和重要概念下的次位概念——基因突变的延伸。基因组编辑也是基因治疗的一种手段，为学习第 3节《人类遗传病》中基因治疗这一内容奠定基础 教学目标 1. 通过阅读材料和观看视频，理解基因组编辑的原理。（生命观念） 2. 通过构建模型，提出治疗相关疾病的方案（科学思维、科学探究） 3. 设计实验，探究某基因的功能（科学探究） 4. 认同基因组编辑技术的发展和应用要符合社会伦理道德（社会责任） 教学重难点 教学重点：基因组编辑的原理。 教学难点： 1.利用基因组编辑技术，提出治疗相关疾病的方案。 2.设计实验，探究某基因的功能。 教法和学法 教法：直观演示法、案例分析法、启发引导法 学法：自主学习法、合作探究法、模型构建法、分享学习法 教学过程 学习任务 教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 【提问】 （1）基因突变的概念？ （2）基因突变的特点？ （3）列举基因突变引起的疾病？ 【导入】我们知道囊性纤维化产生的根本原因是CFTR基因缺失 3个碱基。这种病通过普通的医学治疗不能彻底解决，需要从基因结构上入手，如何进行基因治疗呢，今天我们学习一种基因治疗的手段——基因组编辑。 思考回答： （1）DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫基因突变。 （2）普遍性、随机性、不定向性、低频性、少利多害性。 （3）镰状细胞贫血、白化病、囊性纤维化等 通过复习，知道基因疾病需要从基因结构上处理才是治病的根本，从而导入新课。 利用学生熟悉的疾病导入，激发学生的学习兴趣。 基因组编辑的“前世今生” 视频：科普视频介绍 CRISPR-Cas9技术的来源图片： 我国科学家在该领域创造的世界第一。 观看视频和图 片， 了解CRISPR-Cas9技术的来源及我国科学的贡献。 科普视频生动形象激发兴趣；了解科技进展，提升民族自豪感。 基因组编辑的原理 【布置任务】观看视频，结合导学案资料理解基因组编辑的原理。 【教师点拨】 1.结合图片点拨 DNA修复的两种机制。 2.希沃白板的动画和克隆相结合讲解同源修复 观看视频，阅读导学案，回答问题：（1）CRISPR/Cas9技术的工具由几部分构成？各自的作用 （2）DNA修复的机制通过视频和教师点拨知道DNA 修复的两种机制：非同源修复和同源修复 该技术抽象难懂，课本介绍比较简单，利用视频和文字材料相结合，易于理解。 视频和希沃白板相结合，加深对修复机制的理解，体现信息化教学的理念。 基因组编辑的应用 【过渡】知道了基因组编辑的原理，我们再回到上课前的问题：囊性纤维化如何从基因水平上治疗呢？请同学们利用手中的材料构建模型，模拟治疗囊性纤维化。 【模型构建】材料：打印的正常基因序列；不干胶打印的突变基因序列；足够数量的碱基；剪刀【拓展提升】 1.T细胞中的 PD -1蛋白（PD-1基因编码）能介导 T细胞衰竭、抑制 T细胞免疫功能、降低 T细胞增殖能力。因此，PD-1基因的表达让 T 细胞失去对癌细胞攻击能力。请利用 CRISPR/Cas9技术提出治疗癌症的可行方案。 2. 假设不知道 PD-1基因的功能，你能否利用 CRISPR/Cas9技术，设计实验探究其功能？（提供实验思路即可） 比对正常基因和突变基因，进行切割，构建供体 DNA 进行修复。小组合作讨论回答： 1.敲除PD-1基因 2.设置对照实验，观察基因敲除后 T细胞的功能 考查对同源修复的理解，培养学生动手操作能力和小组合作能力。体现核心素养中科学思维和科学探究。 （1）利用所学知识指导已知和真实的实例，培养学生的科学思维，同时体现核心素养中的社会责任 （2）设计实验是高考考查内容，旨在提升学生科学探究能力，培养逆向思维。 存 在风险 【过渡】我们在赞叹基因组编辑技术的神奇魔力时，还要特别注意防范风险。 【布置任务】阅读导学案，总结归纳 CRISPR/Cas9技术存在的风险及应用范围。 阅读导学案归纳总结： 1. 存在风险：脱靶：连锁效应 2. 应用范围：细胞、动物和患有重大疾病的成人身上。但是人类胚胎却很谨慎。 培养总结归纳能力。为后续探讨伦理性奠定基础。 辩 证讨论 【过渡】我们知道该技术在人类胚胎水平的应用