第3章 第4节 蛋白质工程的原理和应用2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019 不定项）.docx

第3章第4节蛋白质工程的原理和应用2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019不定项）

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教学内容分析

1.本节课的主要教学内容是“蛋白质工程的原理和应用”，包括蛋白质工程的基本概念、原理、技术方法以及其在实际应用中的案例分析。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与人教版2019高中生物选择性必修第三册第3章第4节紧密相关，学生在学习了蛋白质的结构与功能、酶的特性等基础知识后，进一步了解蛋白质工程的概念、原理和应用，有助于加深对生物技术的理解，提高解决实际问题的能力。

核心素养目标

1.让学生通过探究蛋白质工程的原理和应用，培养科学探究与理性思维，提高分析问题和解决问题的能力。

2.通过案例分析，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，发展实践创新能力。

3.增强学生对生物技术的兴趣和认同，提高生命观念和科学精神的培养，形成正确的科技伦理观念。

教学难点与重点

1.教学重点：

①蛋白质工程的基本概念和原理，包括定向进化、计算机辅助设计等；

②蛋白质工程在实际应用中的案例分析，如药物开发、生物制药等。

2.教学难点：

①对蛋白质工程原理的深入理解，特别是定向进化过程中的选择压力和分子演化机制；

②实际案例中蛋白质工程技术的具体操作步骤和实验设计，包括蛋白质结构建模、突变设计、表达与纯化等。

教学方法与手段

1.教学方法：

①采用讲授法介绍蛋白质工程的基本原理，确保学生掌握核心概念；

②使用讨论法引导学生分析蛋白质工程的实际应用案例，促进思维能力的提升；

③实施实验法，通过模拟蛋白质工程实验过程，增强学生的实践操作能力。

2.教学手段：

①利用多媒体设备展示蛋白质结构模型和工程案例，增强直观性；

②使用教学软件进行蛋白质结构的交互式学习，提高学生的参与度；

③结合网络资源，提供相关的学术文章和视频资料，拓宽学生的知识视野。

教学过程

1.导入新课

-（教师）同学们，上一节课我们学习了蛋白质的结构与功能，那么如何通过改造蛋白质来服务于我们的生产和科研呢？今天我们将要学习蛋白质工程的原理和应用，请大家跟我一起探究这个有趣的话题。

2.教学内容讲解

-（教师）首先，让我们来了解蛋白质工程的基本概念。蛋白质工程是指通过改造蛋白质的氨基酸序列或结构，赋予其新的或优化的性能。我们可以分为两种类型：理性设计和定向进化。

-（教师）理性设计是基于对蛋白质结构和功能的深入理解，通过计算机辅助设计来预测和指导蛋白质的改造。定向进化则是通过构建突变体库，利用选择性压力筛选出性能优化的蛋白质。

-（教师）接下来，我们来看一下蛋白质工程的原理。理性设计中，我们会利用计算机软件对蛋白质结构进行建模，预测氨基酸的改变对蛋白质功能的影响。而定向进化则是通过随机突变和筛选，模拟自然进化过程。

3.课文主旨内容探究

-（教师）现在，让我们来探讨一下课文的主旨内容。请同学们阅读教材第3章第4节的内容，特别是蛋白质工程的原理和应用部分，思考以下问题：

①蛋白质工程的主要目的是什么？

②理性设计和定向进化各自的特点是什么？

③你能想到哪些蛋白质工程在实际应用中的例子？

-（学生）阅读教材并思考问题。

-（教师）同学们，请分享一下你们的答案。①蛋白质工程的主要目的是优化蛋白质的性能，提高其稳定性和活性，或者赋予其新的功能。②理性设计需要深入的蛋白质结构和功能知识，而定向进化则更依赖于实验筛选。③蛋白质工程在实际应用中的例子包括药物开发、生物制药、工业酶的优化等。

4.实际案例分析

-（教师）现在，让我们通过一个实际案例来深入理解蛋白质工程的应用。请同学们阅读教材中的案例“蛋白质工程在药物开发中的应用”，并回答以下问题：

①案例中提到的蛋白质是什么？

②通过蛋白质工程，这个蛋白质的性能如何得到改善？

③这种改进对药物开发有什么意义？

-（学生）阅读案例并回答问题。

-（教师）同学们，请分享一下你们的答案。①案例中提到的蛋白质是一种用于治疗疾病的药物靶点。②通过蛋白质工程，这个蛋白质的稳定性和亲和力得到了改善。③这种改进可以使得药物更加有效地与靶点结合，提高治疗效果。

5.实践操作模拟

-（教师）接下来，我们将进行一个模拟实验，来体验蛋白质工程的实际操作过程。请同学们分成小组，每组将模拟蛋白质的理性设计过程。我会提供一些蛋白质结构模型和计算机软件，同学们需要尝试对模型进行改造，并预测改造后的性能。

-（学生）分组进行模拟实验，使用计算机软件对蛋白质结构进行改造。

-（教师）同学们，请展示你们的改造结果，并讨论你们的预测。

6.总结与反馈

-（教师）好的，同学们，今天我们一起学