2025届高三二轮复习生物：备课素材：“胰岛素”二轮复习教学设计

“胰岛素”二轮复习教学设计 一、教学分析 （一）教材分析 化学本质为蛋白质的胰岛素是人体内唯一一种降血糖的激素，是当今治疗糖尿病最重要 的武器。胰岛素的发现与临床应用挽救了无数糖尿病患者的生命，随着科学的发展和技术的 进步，科学研究工作者不断从临床调查中发现问题，再投身于基础科学研究，寻找解决问题 的方案，再投入临床实践。在过去的近百年里，胰岛素经历了从无到有，从动物胰岛素到人胰岛素再到胰岛素类似物三个阶段， 本节课教学以胰岛素的发展历程这一真实情境为背景，层层递进，利用相关知识解决现实问题，以此开展复习课专题教学。 本节课全面复习基因工程和蛋白质工程（选择性必修三）等知识内容。在教学过程中多个角度夯实相关知识，提升学生运用知识解决实际问题的能力，强化生命的信息观，同时提 升学科学思维与科学探究能力，落实社会责任，以全面提升学生的生物学核心素养。 （二）学情分析 本节课是二轮专题复习课，学生已经具备相对完善的知识体系，对于蛋白质的结构与功能、胰岛素的作用、基因工程、蛋白质工程等知识内容已经有了较为完整、深入的理解，但是学生运用知识解决实际问题的能力还需要进一步提升，部分同学的知识体系中可能还存在 知识漏洞。本节课需要学生站在历史的视角，不断发现问题，解决问题，具有很大的难度，但也为学生提升能力搭建重要平台。因此本节课教学过程中注重注重课堂互动，运用数字化教学帮助同学们搭建更加有效的互动平台，以帮助学生更加有效地开展深度学习。 二、教学目标分析 （一）教学总目标 通过数字化手段更好地创设教学情境，实现深层互动（包括人机互动、师生互动、生生互动），提升学生的兴趣和创新活力，激发学生学习内驱力，发挥学生的学习主体作用。 （二）分课时（线上/线下）目标细化 1.运用 RCSB pdb 蛋白结构在线搜索数据库比对牛胰岛素和人胰岛素的氨基酸序列及空间结构的异同，解释动物胰岛素出现胰岛素抵抗的原因。 2.运用 RCSB pdb 蛋白结构在线搜索数据库比对基因工程人胰岛素和天冬胰岛素的氨基酸序列及空间结构的异同，解释天冬胰岛素解除基因工程人胰岛素作用的原因。 3.基于结构与功能观、生命的信息观，小组合作，通过基因工程和蛋白质工程的方法提出人工合成人胰岛素、胰岛素类似物的方案，分析实验结果得出结论，评估不同胰岛素的作用特点，提升科学探究能力。归纳胰岛素发展过程中的解决问题的历程，提升工程学思维与 创新思维，感受科学进步给人类生产生活带来的希望 4.珍爱生命，关注健康，从自身做起预防糖尿病并宣传糖尿病的危害及预防措施。 三、教学重、难点分析 （一）教学重点分析 本节课的教学重点为基因工程与蛋白质工程相关知识。基因工程与蛋白质工程是选择性必修三中第三章内容，这部分内容与必修二中分子遗传部分关系密切，复习这部分内容对于学生建构 DNA 复制、基因表达等相关概念，熟练掌握并运用基因工程和蛋白质工程相关技 术具有重要意义，同时这部分内容的夯实，对于学生进一步形成生命的信息观，提升工程学思维具有重要意义。 （二）教学难点分析 基因工程相关知识是本节课的教学难点。基因工程的理论基础需要分子生物学相关知识，内容微观抽象，具体操作流程也相对微观，学生很难建立直观印象，并且本节课内容学生运用基因工程相关知识解决具体情境中的实际问题，考察学生应用能力，因此对于学生来说存在较大的困难。 四、设计思路与教学方法 （一）教学方法和策略 本节课中需要同学们站在历史的视角，不断发现问题，解决问题，具有很大的难度，因此本节课教学过程中注重课堂互动，运用数字化教学帮助同学们搭建更加有效的互动平台，具体教学环节与数字化互动体现如表 1 所示。 （二）教与学资源及工具 PPT、ClassIn 平台、RCSB pdb 在线数据库等。 五、教学过程设计 教学阶段 教师活动 学生活动 技术应用 设计意图 环节1 导人 【出示资料】 目前我国糖尿病患者超过9700 万人。 【提出问题】 Q1.如何治疗糖尿病?胰岛素的出现有何价值? 【播放视频】 胰岛素的发现及首次临床使用。 【理答】 引导学生进一步认同胰岛素的重要价值。 认真听讲 回答问题 观看胰岛素的发现及首次临床使用的视频，感受胰岛素的重要作用，同时认同临床上使用胰岛素的重要意义。 教师使用 PPT 进行资料展示与视 频播放。 通过出示资料引导学生认识到目前我国糖尿病患者数量之多，从而引导学生从解决问题的角度出发，回答问题, 激发学生学习兴 趣，同时引出本节课内容。 环节2. 基因工程 人胰岛素 【提出问题】 Q3.如何利用基因工程生产人胰岛素? 【提出问题】 Q4.如何构建A 链基因表达载体? 【布置任务】 小组合作,利用 A 链基因、质粒、限制酶切割位点等相关素材，构建胰岛素 A链基因表达载体，思考: (1)若要利用现有素材构建基因表达载体，需突破哪些问题? (2)以流程图阐明利用现有素材构建胰岛素 A 链某因表达载体的流程。 【任务总结】 引导学生关注解决问题的一般步骤，夯实概念。 【提出问题】 O5.基因工程人胰岛素效果如何? 【出示资料】 基因工程人胰岛素作用效果 【提出问题】 06.基因工程胰岛素为何出现作用延迟?如何解 决? 【布置任务】 学习资料，寻找基因工程人胰岛素作用延迟的原 因，尝试提出解决方案。 应用知识，回答问小组合作，在 Classin 平台展示结果，选派小组代表分享、交流。 分析实验结果，得出实验结论，阐明通过基因工程获得的人胰岛素的作用效果，发现基因工程人胰岛素作用延迟现象，通过学习 资料，寻找基因工程人胰岛素作用延迟的原因，并尝试提出解决方案。 使用 Classin 平台进行线下任务完 成与分享。 该任务较大，并且“陷阱”较多，在解决这一问题的过程中学生会遇到各种类型的困难，解决这些困难依赖于学生在小组合作中的 “碰壁”和互相启发。小组合作后教师通过ClassIn平台分享小组合成的成果，邀请小组成员进行讨论，课 堂互动从论证走向争论，对于促进学生深入思考，达成深度学习具有重要作用。 环节3. 胰岛素类 似物 【提出问题】 Q7.如何利用蛋白质工程改造人胰岛素? 【提出问题】 O8.天冬胰岛素与人胰岛素空间结构存在怎样的差异? 【布置任务】 对比人胰岛素与天冬胰岛素的空间结构，体会改造后的天冬胰岛素空间结构的变化。 【提出问题】 Q9.天冬胰岛素效果如何? 【出示资料】 天冬胰岛素的作用效果 认真思考、回答问题使用 RCSB pdb 在线数据库比对天冬胰岛素和人胰岛素的空间结构，并表达交流。 通过数据比较第三代胰岛素的工作效果，结合实际情况发散思，思考若想利用通过蛋白质工程改造后的胰岛素进行临床治疗， 还需要进行哪些方面的研究? 学生使用 RCSB pdb 在线数据库 对比天冬胰岛素 与人胰岛素空间 结构。 使用 Classin 平台进行分享和交流。 引导利用蛋白质工程相关知识，阐明利用蛋白质工程改造人胰岛素的基本流程。帮助学生夯实并运用相关概念。 通过使用 RCSB pdb 在线数据库对比天冬胰岛素与人胰岛素空间结构。 为解释天冬胰岛素不延迟提供证据支持，提升能力。 通过比较天冬胰岛素作用效果，提升科学探究能力。 环节4.总结 【提出问题】 Q10.在胰岛素的发展过程中我们如何利用工程学 解决问题? 【总结】 总结工程学思维的出发点、路径及结果。归纳胰 岛素的“前世今生”，介绍现在胰岛素的相关进展，号召同学们珍爱生命，健康生活。 【布置作业】 认真思考，回答问题。总结从第一代胰岛素到第二代胰岛素，再到第三代胰岛素，临床使用 中遇到的问题及解决方案。 查阅资料，了解胰岛素的前沿发展，总结其中的工程学思维。完成相关题目，夯实概念，提升能力。 课后学生通过搜 索网站完成作业。 引导学生在梳理胰岛素的“前世今生过程中进一步提升工程学思维。从胰岛素的使用角度出发，提出对胰岛素 使用方面的期待，认同技术发展对生产生活的重要价值。引导学生关爱生命，认同预防糖尿病的重要意义。 六、教学效果评价设计 （一）评价思路及方法 本节课从课前、课堂、课后三个时间点对学生进行评价。 1.课前评价：运用 RCSB PBD 在线数据库。 对比牛胰岛素与人胰岛素的差异，感受氨基酸序列差异对蛋白质空间结构的影响，再此基础上，阐明使用动物胰岛素出现胰岛素抵抗的原因。 2.课堂评价：课堂中，主要从学生纪律、主动性、小组合作等方面进行考察。引导学生小组合作，积极、认真完成学习任务，将思维外显，提升学生科学探究与科学表达能力。 3.课后评价： （1）查阅资料，了解胰岛素的最新研究进展。 （2）完成题目：①2021 年北京高考 18 题（研制“智能”胰岛素治疗糖尿病）；②2023 年海淀一模 17 题（光遗传学开关对糖尿病精准治疗）。 （二）评价工具 1.课堂中小组合作评价量规如表 2 所示。 2. 课后作业中了解胰岛素的最新研究进展评价量规如表 3 所示。 七、教学反思 深度学习视角下的课堂话语互动具有如下特征：与论证相比，争论更能促进深度学习；小组讨论是促进深度学习的课堂话语互动结构中的重要一环；深度学习与民主平等的课堂话语环境构成一种辩证关系。 本节课采用数字化教学，达成学生-设备交互的同时，通过数字化手段改变互动结果的呈现方式，更好地为学生搭建了交流展示的平台，引导学生从论证走向争论；采用小组合作的方式深度实现生生交互，通过数字化手段呈现小组讨论阶段性结果，并保证了小组讨论结 果交流呈现的及时性，为小组之间的生生交互搭建有效平台；课堂中，采用真实情境，真实科研数据库、真实科研结果，为民主平等的课堂话语环境创造条件，为学生利用知识解释现象、解决问题搭建阶梯，为实现深度学习创造良好的条件。 八、同行评价 （一）以胰岛素药物研发过程的前生今世为情境，开展复习，充分体现复习课特点复习课的重点是反馈学生对知识、能力、方法的掌握情况，因此运用所学去解决具有挑战的真实情境问题和任务能够很好地反馈学生对已有的掌握水平，并在已有基础上通过对问题任务的解决有提升。本节课以胰岛素药物研发过程的前生今世为情境，分析从传统胰岛素药物、基因工程药物以及蛋白质工程药物研发过程中存在的优势与不足，不断从提出问题-解决问题中层层深入开展教学，反馈学生对蛋白质结构、功能、基因工程、蛋白质工程知识及技术的掌握，在解决问题过程中进一步提升思维和探究能力，学会研究方法。 （二）设计挑战性任务，注重学生运用已学解决问题，并提炼解决问题的路径和方法本节课中通过设计挑战性任务，如运用基因工程生产人胰岛素，设计“结合已有知识与 相关素材，构建胰岛素A链基因表达载体”任务，提出思考问题“（1）若要利用现有素材构 建基因表达载体，需要突破哪些问题？（2）以流程图的形式阐明利用现有素材构建胰岛素A链基因表达载体的流程。”给学生搭建思维支架以及解决路径，提炼解决问题的路径和方法，从解决一个问题到解决一类问题，实现“学会”到“会学”，真正提升生物学学科核心素养。 （三）充分利用 classin 平台、RCSB pdb 在线数据库服务于线下教学，加强师生、生生间互动本节课虽是线下教学，但在任务完成过程中学生过程性表现以及最后小组的呈现在线下是不易体现的。本节课充分利用 ClassIn 平台中的“分组讨论”功能，小组成员之间分工明确，充分讨论，将讨论内容用手写板进行记录， “屏幕共享”功能在小组展示环节发挥重要作用，每组学生能够通过自己屏幕看到其他组的任务，且各组在展示时可以随时在上面进行标记、修改等，实现小组合作的生生互动、小组间、师生间的互动，活动，将 ClassIn 平台的相关功能服务于线下教学，弥补线下教学互动的不足，加深学生的体验。 （四）利用 RCSB pdb 在线数据库呈现不同胰岛素结构，彰显学科特色RCSB pdb 在线数据库是目前最主要的收集生物大分子(蛋白质、核酸和糖)结构的数据库，可呈现不同蛋白质的三维结构。本课中通过课前牛胰岛素和人胰岛素的对比，课上使用数据库，对比人胰岛素与天冬胰岛素的空间结构，帮助学生深入体会不同蛋白质空间结构的差异和变化，明确利用工程技术可以改造蛋白质的基本原理，充分体现结构功能观，也深入体会科学、技术和社会的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $$