資源簡(jiǎn)介

中國(guó)擁抱基因世紀(jì)
一、教材分析
本課是八年級(jí)下冊(cè)第七單元第二章第三節(jié)的“科學(xué) 技術(shù) 社會(huì)”。通過(guò)前三節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)染色體、DNA以及基因有了一定的認(rèn)知。但教材對(duì)基因的介紹是淺顯的，學(xué)生甚至不能理解為什么基因是DNA的片段，更不能理解基因研究對(duì)于人類的重要意義。而與之形成鮮明對(duì)比的是，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、媒體接受到的各種科學(xué)熱點(diǎn)事件，如基因編輯嬰兒事件、中國(guó)誕生世界首個(gè)克隆猴等。學(xué)生對(duì)前沿科技領(lǐng)域充滿了好奇和探索的欲望。
基于陶行知的生活教育理論。課程不僅做到教育內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，將最前沿的科技成果和時(shí)下熱點(diǎn)新聞事件作為課程的主要素材，真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)生活的緊密聯(lián)系。而且將我國(guó)的科技的進(jìn)步與飛躍和天津本地的科技發(fā)展情況展現(xiàn)給學(xué)生，揭示成功背后我國(guó)科學(xué)家“自強(qiáng)不息、永不懈怠”的科學(xué)精神。因此課程以學(xué)生興趣為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)生發(fā)展為追求，貼近我校學(xué)生的認(rèn)知水平。使學(xué)生在拓展知識(shí)的同時(shí)，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，建立民族自豪感和愛(ài)國(guó)主義情懷。
二、課程目標(biāo)
（一）知識(shí)目標(biāo)
概述基因的概念和DNA的分子組成。
列舉國(guó)際人類基因組計(jì)劃的歷程。
列舉中國(guó)基因組研究的成果。
說(shuō)出Crispr-cas9基因編輯技術(shù)的由來(lái)和應(yīng)用。
舉例說(shuō)出合成生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及我國(guó)取得的成果。
（二）能力目標(biāo)
嘗試使用網(wǎng)絡(luò)收集信息，完成課前調(diào)查。
通過(guò)小組合作，進(jìn)行實(shí)踐操作，提高動(dòng)手實(shí)踐能力。
嘗試在校內(nèi)進(jìn)行調(diào)查采訪，收集相關(guān)數(shù)據(jù)。
通過(guò)進(jìn)行小組展示，提高表達(dá)與交流的能力。
增強(qiáng)運(yùn)用科學(xué)方法解釋有關(guān)生命科學(xué)的問(wèn)題能力。
（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀
交流中國(guó)基因組計(jì)劃的歷程，認(rèn)同科學(xué)探究需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、正確的科學(xué)方法和堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。
關(guān)注生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物科學(xué)的興趣。
關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行理性判斷，勇于提出質(zhì)疑，積極參與討論活動(dòng)。
討論科學(xué)技術(shù)與人類命運(yùn)的關(guān)系，樹(shù)立正確的價(jià)值觀。
認(rèn)同人類命運(yùn)共同體的觀念。
認(rèn)同本校所弘揚(yáng)的自強(qiáng)不息,永不懈怠的自強(qiáng)教育精神。
四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1. 交流中國(guó)基因組計(jì)劃的歷程，認(rèn)同科學(xué)探究需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、正確的科學(xué)
方法和堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。
說(shuō)出Crispr-cas9基因編輯技術(shù)的由來(lái)和應(yīng)用。
增強(qiáng)運(yùn)用科學(xué)方法解釋有關(guān)生命科學(xué)的問(wèn)題能力。
舉例說(shuō)出合成生物學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及我國(guó)取得的成果。
關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行理性判斷，勇于提出質(zhì)疑，積極參與討論活動(dòng)。
四、課程內(nèi)容
環(huán)節(jié)一 人類基因組計(jì)劃的前生和今世
具體內(nèi)容 設(shè)計(jì)目的
前言導(dǎo)入 2000年6月26日，在人類認(rèn)識(shí)自我的歷史上是極具意義的一天。美國(guó)、英國(guó)和中國(guó)等六國(guó)共同宣布人類基因組計(jì)劃已經(jīng)完成。世界各大媒體都以相當(dāng)?shù)钠鶊?bào)道了這一偉大的歷史事件。什么是基因？為什么要對(duì)基因測(cè)序？人類基因組計(jì)劃都經(jīng)歷了什么？中國(guó)又扮演怎樣的角色？ 以歷史新聞引入，激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)通過(guò)四個(gè)問(wèn)題展示了該模塊的四部分內(nèi)容。
尋找基因 事件一：孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)——發(fā)現(xiàn)遺傳因子事件二：摩爾根黑腹果蠅—確定染色體是基因的載體事件三：沃森和克里克DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型—開(kāi)啟分子生物學(xué)時(shí)代 從學(xué)生熟悉的孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，通過(guò)3個(gè)科學(xué)事件，了解基因的發(fā)現(xiàn)歷程。
走入基因 染色體、DNA、基因關(guān)系制作DNA模型（小組合作） 以生物學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，進(jìn)行知識(shí)拓展，深入了解DNA、基因的關(guān)系和DNA的分子組成。為理解基因組計(jì)劃做知識(shí)鋪墊。
人類基因組計(jì)劃 基因組計(jì)劃的前身——基因與疾病的關(guān)系美國(guó)十年腫瘤計(jì)劃失敗后帶來(lái)的啟示基因組計(jì)劃的歷程（小組展示） 認(rèn)同人類基因組計(jì)劃的意義和對(duì)未來(lái)的巨大影響。了解在人類基因組計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中，無(wú)數(shù)正直的科學(xué)家在和利欲熏心的私營(yíng)公司的較量中，以崇高的精神維護(hù)了人類基因組計(jì)劃的公正與開(kāi)放，以新的理念塑造了國(guó)際人類基因組計(jì)劃精神。幫助學(xué)生樹(shù)立正確價(jià)值觀。
中國(guó)的基因組研究 中國(guó)加入國(guó)際基因組（小組展示）中國(guó)在基因研究方面的成果（小組展示） 對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)1%的工作僅僅是一個(gè)開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)家憑借著自強(qiáng)不息和永不懈怠的精神，力爭(zhēng)使中國(guó)的基因組科學(xué)與國(guó)際保持同步。通過(guò)短短十幾年的努力，中國(guó)完成從跟跑到同跑的角色轉(zhuǎn)換。通過(guò)真實(shí)的事件，提升學(xué)生的民族自豪感，有目的的將自強(qiáng)精神滲透于學(xué)生的腦海中。
環(huán)節(jié)二 基因編輯
具體內(nèi)容 設(shè)計(jì)目的
前言導(dǎo)入 基因組計(jì)劃的目的并不是僅僅讀出這些序列，而是以序列為基礎(chǔ)，讀懂每個(gè)基因的功能，并把基因的變化和疾病聯(lián)系起來(lái)，真正的解讀生命。中國(guó)鼻咽癌患者占全球60%，研究顯示相關(guān)基因位于3號(hào)染色體短臂上。因此，中國(guó)申請(qǐng)承擔(dān)1%的任務(wù)—測(cè)序人類3號(hào)染色體短臂上全部序列。即“人類基因組計(jì)劃”之后又開(kāi)啟了“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃”，力爭(zhēng)通過(guò)基因編輯等技術(shù)做到對(duì)“基因下藥”。 以中國(guó)承擔(dān)的1%測(cè)序任務(wù)為例，引出基因與疾病的聯(lián)系。初步了解基因編輯的目的。同時(shí)更深入的體會(huì)到中國(guó)科學(xué)家對(duì)基因研究所付出努力。
基因編輯技術(shù)的由來(lái)和應(yīng)用 什么是Crispr-Cas9-gRNA+Cas9蛋白質(zhì)（視頻）Crispr-Cas9技術(shù)的由來(lái)—細(xì)菌的免疫系統(tǒng)（視頻） Crispr-Cas9技術(shù)的應(yīng)用（視頻）我國(guó)的成果（新聞實(shí)例） 堅(jiān)持課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，幫助學(xué)生開(kāi)拓國(guó)際視野，了解最前沿的科學(xué)技術(shù)，在增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)上下功夫。
基因編輯技術(shù)的工作原理 Crispr-Cas9如何完成基因編輯任務(wù)（小組展示）、 了解Crispr-Cas9的工作原理，為該技術(shù)引發(fā)的一系列社會(huì)問(wèn)題做知識(shí)鋪墊。
基因編輯嬰兒事件 2018基因編輯嬰兒事件（利用Crispr-Cas9技術(shù)）模擬實(shí)驗(yàn)——以自身為模板完成基因編輯的選擇，并闡述理由（小組合作）引發(fā)思考——如果可以通過(guò)基因編輯實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生不死，你是否愿意放棄？ 將社會(huì)熱點(diǎn)新聞引入課堂，鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生辯證的看待科學(xué)技術(shù)，建立理性思維。深刻理解編輯人類基因?qū)θ祟愇磥?lái)的影響。懂得尊重生命，認(rèn)同人類命運(yùn)共同體的觀念。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)將學(xué)生至于熱點(diǎn)問(wèn)題中心，激發(fā)學(xué)生勇于發(fā)表自己的觀點(diǎn)。通過(guò)一個(gè)沒(méi)有答案的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考。使學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考實(shí)現(xiàn)自主發(fā)展。
環(huán)節(jié)三 合成生物學(xué)
具體內(nèi)容 設(shè)計(jì)目的
前言導(dǎo)入 科學(xué)家的思考是永不懈怠的，因此科學(xué)家的研究并沒(méi)有止步于基因編輯技術(shù)。合成生物學(xué)同基因編輯都屬于我國(guó)科技部制定的“十三五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中的重點(diǎn)任務(wù)。習(xí)近平總書記在兩院院士大會(huì)上的講話指出，“以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革”。 將國(guó)家“十三五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃引入課堂，讓學(xué)生了解我國(guó)在生物技術(shù)方面的發(fā)展和國(guó)家對(duì)生物技術(shù)發(fā)展的支持。
你眼中的合成生物 通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查本校學(xué)生對(duì)合成生物學(xué)的了解和疑問(wèn)。（課前小組合作） 相較于基因編輯，學(xué)生對(duì)合成生物學(xué)知之甚少。通過(guò)調(diào)查了解學(xué)生的疑問(wèn)。
揭秘合成生物學(xué) 什么是合成生物學(xué)？（視頻）合成生物學(xué)是在系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程學(xué)理念，采用基因合成、編輯、網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等新技術(shù)，來(lái)“書寫”新的生命體，或者改變已有的生命體，這將使人類對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)獲得質(zhì)的提升，從而引領(lǐng)第三次生物科技革命。我國(guó)在合成生物方面取得的成果（新聞實(shí)例）2018年中國(guó)科學(xué)院合成國(guó)際首個(gè)人工創(chuàng)建單條染色體真核細(xì)胞。合成生物學(xué)應(yīng)用 再次將科技前沿知識(shí)和新聞報(bào)道展現(xiàn)于課堂之中，開(kāi)拓學(xué)生視野，與國(guó)際接軌，落實(shí)了在增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)上下功夫。大量展現(xiàn)我國(guó)在該領(lǐng)域的研究成果和努力方向，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，樹(shù)立愛(ài)國(guó)主義情懷。
天津大學(xué)在該領(lǐng)域的成果 2017天津大學(xué)人工合成酵母染色體—開(kāi)啟生物合成學(xué)研究中基因組重排這一全新研究領(lǐng)域（視頻） 將天津的故事、天津的貢獻(xiàn)講給學(xué)生，增強(qiáng)對(duì)家鄉(xiāng)的自豪感，進(jìn)而形成對(duì)家鄉(xiāng)和祖國(guó)的責(zé)任感。了解天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)師生，在五年內(nèi)面對(duì)無(wú)數(shù)次失敗，仍堅(jiān)持不懈努力探索，最終獲得成功的過(guò)程。滲透嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。
四、課程實(shí)施與核心素養(yǎng)的落實(shí)
教師 學(xué)生 目的
學(xué)習(xí)新知 通過(guò)新聞實(shí)例、媒體視頻、國(guó)際期刊、圖片文字，為學(xué)生介紹國(guó)際前沿技術(shù)，了解我國(guó)最新研究成果。 通過(guò)觀看新聞報(bào)道和媒體視頻，了解最前沿的科技知識(shí)；通過(guò)聆聽(tīng)我國(guó)科學(xué)家的故事，了解他們的默默付出和不懈的努力； 一方面幫助學(xué)生增長(zhǎng)知識(shí)開(kāi)拓視野，有意識(shí)的滲透科學(xué)精神，落實(shí)文化基礎(chǔ)。另一方面，通過(guò)講中國(guó)的故事、中國(guó)的貢獻(xiàn)增強(qiáng)學(xué)生的國(guó)家意識(shí)和民族自豪感，進(jìn)而形成對(duì)國(guó)家和社會(huì)的責(zé)任感，通過(guò)責(zé)任擔(dān)當(dāng)落實(shí)社會(huì)參與。
多元互動(dòng) 環(huán)節(jié)一：提供模型原件，組織學(xué)生以小組為單位組裝DNA模型并進(jìn)行結(jié)構(gòu)講解。環(huán)節(jié)二：提供模擬實(shí)驗(yàn)素材。組織學(xué)生以自身為模板模擬基因編輯試驗(yàn)，并請(qǐng)學(xué)生以小組為單位闡述選擇不同基因的理由。環(huán)節(jié)三：歸納整理學(xué)生設(shè)計(jì)的問(wèn)題，印制調(diào)查問(wèn)卷。 環(huán)節(jié)一：制作DNA模型——掌握DNA和基因的基本組成。環(huán)節(jié)二：模擬基因編輯試驗(yàn)——體會(huì)編輯人類基因?qū)θ祟愇磥?lái)的影響。同時(shí)思考長(zhǎng)生不死對(duì)人類的意義。環(huán)節(jié)三：調(diào)查問(wèn)卷——了解校內(nèi)學(xué)生對(duì)合成生物學(xué)的疑問(wèn) 充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，以非智力品質(zhì)的提升促進(jìn)智力品質(zhì)的發(fā)展，讓學(xué)生有更多的時(shí)間去獨(dú)立思考，有更多的機(jī)會(huì)與同伴交流，有更自由的課堂空間去質(zhì)疑探索。從多個(gè)角度落實(shí)三大核心素養(yǎng)。
展示交流 環(huán)節(jié)一：人類基因組計(jì)劃和中國(guó)基因組研究的重要事件整理篩選學(xué)生收集的資料。環(huán)節(jié)二：Crispr-cas9技術(shù)的工作原理提供相關(guān)視頻，確保學(xué)生展示的科學(xué)性。環(huán)節(jié)三：就合成生物學(xué)的問(wèn)題采訪本校生物教師提供教師名單和教師的專業(yè)背景。 環(huán)節(jié)一：收集相關(guān)資料，制作PPT對(duì)比介紹國(guó)際人類基因組計(jì)劃和中國(guó)基因組研究的歷程環(huán)節(jié)二：學(xué)習(xí)Crispr-cas9技術(shù)的工作原理，并通過(guò)角色扮演完成展示環(huán)節(jié)三：設(shè)計(jì)采訪問(wèn)題，完成采訪錄制，收獲老師贈(zèng)與的禮物 從課前準(zhǔn)備到課上展示再到互動(dòng)問(wèn)答。學(xué)生通過(guò)此環(huán)節(jié)在自主學(xué)習(xí)、組內(nèi)合作、表達(dá)交流等方面得到綜合提升，建立自信，落實(shí)我校的自強(qiáng)教育理念。通過(guò)一系列課程體系努力將這一理念轉(zhuǎn)化為人生態(tài)度，形成積極向上永不懈怠的健康心理。
學(xué)無(wú)止境 根據(jù)課程內(nèi)容推薦相關(guān)的書籍、電影等，供學(xué)生終身學(xué)習(xí)書籍《未來(lái)簡(jiǎn)史》電影《千鈞一發(fā)》參觀活動(dòng)——天津大學(xué)開(kāi)放日 書籍包含豐富的知識(shí)、電影展現(xiàn)不同的視角、大學(xué)校園綻放別樣風(fēng)采，從多方面引領(lǐng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)。
五、課堂練習(xí)
通過(guò)搶答的形式完成八個(gè)問(wèn)題，鞏固課堂內(nèi)容，并將酵母菌培養(yǎng)皿作為獎(jiǎng)品送給答對(duì)的學(xué)生，并要求學(xué)生記錄觀察。
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