“基因工程” 单元教学设计2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

“基因工程” 单元教学设计 01教学内容分析 对于教材中“基因工程”一章的内容，《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》 （以下简称《课程标准》）在内容要求中提出了大概念 5“基因工程赋予生物新的遗传特性”，重要概念 5.1“基因工程是一种重组 DNA 技术”，以及次位概念“概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的”“阐明 DNA 重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA 连接酶和载体三种基本工具” “阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤”和“举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质”。  为帮助学生达成对上述概念的理解，《课程标准》教学提示中建议开展下列教学活动：1） DNA 的提取和鉴 定 。2）利用聚合酶链式反应（PCR）扩增 DNA 片段并完成电泳鉴定，或运用 软件进行虚拟 PCR 实验。学业要求中提到，结合生活或生产实例，举例说出基因工程及相关技术的基本原理（生命观念）；针对人类生产或生活的某一需求，利用基因工程选取恰当的技术和方法，提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作（生命观念、科学探究）；面对日常生活或社会热点话题中与基因工程有关的话题，基于证据运用生物学基本概念和原理，就生物技术与工程的安全与伦理问题表明自己的观点并展开讨论（科学思维、社会责任）。 02学情分析 学生通过必修 2《遗传与进化》的学习，具备了关于 DNA 结构的基础知识，能更好地理解限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的作用特点及功能；联系学过的 DNA 复制的知识，可以帮助学生 理解 PCR 技术的原理及条件；结合基因指导蛋白质合成的过程，可以理解目的基因的检测需要在 3 个层次进行。通过本模块前 2 个单元“发酵工程”和“细胞工程”的学习，学生已经初步认识到工程思维是从生产实际出发，通过技术的不断迭代和优化实现人类的工程需求；基因工程可以在前 2 个工程的基础上实现微生物、植物、动物之间的基因交流。在日常生活中，学生通过网络、电视、广播等媒体，已经对基因工程的内容有了一些了解，对于转基因食品的争论也有一定认识，这些经验都可以引起学生学习基因工程的兴趣，并通过学习成果解决实际问题，参与社会事务的讨论。  学生在日常生活中对微观的分子工具接触很少，分子层面的操作很抽象，需要利用物理模型模拟操作帮助学生理解。学生对于基因工程操作的精细程度和复杂程度没有直接的认识，如果仅通过建立基因工程的基本操作流程来教学，学生很难有深刻的认识，也无法体会科学家研究和创造过程中做出的努力，需要通过真实的情境， 以问题串的形式引导学生一步步分析问题、解决问题，才能形成技术思维和工程思维。 03单元教学目标与整体规划 3.1 单元教学目标 “基因工程”单元教学体现核心素养的 4 个方面，重点通过基于生产实际提出的工程需求的解决来培养科学思维中的技术思维和工程思维。单元目标如下。  1）通过分析基因工程的基本原理和构建利用基因工程大量生产人干扰素的操作程序，阐释基因工程基于生物界的统一性，赋予生物新的遗传特性（生命观念）。 2）通过小组合作对不同材料的 DNA 进行提取和鉴定、DNA 片段的扩增及电泳，学会设计有针对性、可行的实验方案，并运用科学术语阐明实验结果（科学探究）。  3）通过 PCR技术在多个环节的拓展延伸应用，体会技术的创新性、精巧性和实用性（科学思维）。  4）基于基因和蛋白质的序列信息分析，认识到生物信息学对科学技术发展的作用（科学思维）。 5）通过基于生产实际提出的 5 个工程需求的解决过程，建立工程思维的迭代和优化意识，认识基因工程的经济效益和社会效益（科学思维）。  6）通过“干扰素之父”侯云德的事迹，感受科研工作者的科学精神和社会责任；通过对基因工程原理的理解，能理性参与转基因话题讨论，科学宣传转基因技术相关知识（社会责任）。  3.2 单元教学规划 本单元以“干扰素之父” 侯云德的事迹作为导入，以“如何通过基因工程大量生产高活性、易保存、可口服的人干扰素？” 作为贯穿单元的核心问题主线，设计 6 个学习活动，引导学生利用工程思维分析工程需求，并通 过模拟活动、资料分析等多种活动，达成 5 个工程需求；以 PCR 技术的原理及延伸应用为副线，引导学生深入理解基因工程的原理及应用，充分认识蛋白质工程崛起的缘由和应用，认同基因工程的成果丰硕、应用广泛，理性看待基因工程的应用。单元设计导航见图 1。 图1“基因工程”单元设计导航 04单元学习活动设计 在单元教学目标的统领下，设计6个学生活动。  4.1 学习活动 1：提出通过基因工程生产人干扰素的基本思路 以侯