3.1重組 DNA 技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計 高二生物人教版選擇性必修三

1、人教版高中生物（2019）必選擇性必修三第三章基因工程第一節(jié)重組 DNA 技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)背景1.1 地位與作用“重組 DNA 技術(shù)的基本工具”是普通高中教科書選擇性必修二第三章基因工程中第一節(jié)的內(nèi)容。課標(biāo)設(shè)計本模塊的目的重在“開拓學(xué)生的視野，增強科技意識，激發(fā)學(xué)生探索生命奧秘和熱愛生物科學(xué)的情感”。本節(jié)的內(nèi)容是建立在必修 l 教材中酶的作用和特性，必修 2 教材中噬菌體侵染細(xì)菌的實驗、DNA 的結(jié)構(gòu)和復(fù)制等相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上的。引導(dǎo)學(xué)生建立新舊知識之間的聯(lián)系，將有助于他們理解和掌握新知識。1.2 學(xué)情分析學(xué)生學(xué)習(xí)狀況：已經(jīng)學(xué)習(xí)必修 l 教材中酶的作用和特性，必修 2 教材中噬菌體

2、侵染細(xì)菌的實驗、DNA 的結(jié)構(gòu)和復(fù)制等相關(guān)內(nèi)容。且學(xué)生在平時的生活中，接觸了較多的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，但是較為抽象的重組 DNA 技術(shù)的工具的知識點難免會存在無法完全接受的現(xiàn)象，相信可以學(xué)生迎難而上，樂觀學(xué)習(xí)。1.3 教學(xué)目標(biāo)根據(jù)本教材的結(jié)構(gòu)和學(xué)生學(xué)情分析，依據(jù)新課標(biāo)要求，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)及其心理特征，制定以下的教學(xué)目標(biāo)及重難點： 1. 知識與技能目標(biāo)：（1）掌握基因工程操作的三種工具（限制酶，DNA 連接酶，載體）（2）能夠準(zhǔn)確說出每一種操作工具的特點及用途。2. 過程與方法目標(biāo)：通過對基本概念、基本原理的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與教學(xué)過程的探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的獲取新知的能力、分析和解決問題的能力及交

3、流與合作的能力。 】3. 情感價值觀目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)重組 DNA 技術(shù)的工具，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)研究需要的嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，進而激發(fā)學(xué)生科技強國奮斗的精神?！?.4 學(xué)習(xí)重難點學(xué)習(xí)重點（依據(jù)：新課標(biāo)要求，學(xué)情分析）：（1）能夠準(zhǔn)確說出每一種操作工具的特點及用途。學(xué)習(xí)難點：（1）DNA 重組技術(shù)所需的三種基本工具的作用。（2）基因工程載體需要具備的條件。二、課時安排：一課時三、教學(xué)過程第一階段自主生疑（課前預(yù)習(xí)）1.1 布置預(yù)習(xí)任務(wù)并填寫好問題生成單布置學(xué)生復(fù)習(xí) DNA 結(jié)構(gòu)、基因操作的工具等基礎(chǔ)知識并根據(jù)精講精練中新知梳理進行預(yù)習(xí)并把自己的疑問填寫在問題生成單

4、里交給小組長。1.2 活動準(zhǔn)備將學(xué)生進行分組；準(zhǔn)備好模擬制作活動所需的材料，布置學(xué)生按照通過預(yù)習(xí)的知識點準(zhǔn)備不同顏色的紙片，用來制作基因進入受體細(xì)胞的載體。第二階段互動釋疑（課中探究）(一)結(jié)合基因工程應(yīng)用的實例引人本節(jié)課的學(xué)習(xí)（導(dǎo)入：2min）首先需拓展基因工程的概念，依木瓜為例認(rèn)識基因工程?，F(xiàn)在是吃木瓜的一個最佳時節(jié)，利用提前準(zhǔn)備好的木瓜結(jié)合本節(jié)開篇“從社會中來”欄目中培育轉(zhuǎn)基因番木瓜的實例，提出本節(jié)課要解決的問題，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，從而引人本節(jié)課的學(xué)習(xí)。（二）依據(jù)學(xué)情及新課標(biāo)要求進行目標(biāo)解讀及重難點分析（2min）(三)學(xué)生通過預(yù)習(xí)產(chǎn)生了很多問題，在這一過程中

5、進行問題反饋，并與學(xué)生一起歸納問題（3min）(四)針對同學(xué)們預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題，組織好教材中的“思考.討論”活動，進行合作探究過程（25min）基因工程是在 DNA 分子水平上進行設(shè)計和施工的，屬于微觀層面，學(xué)生在日常生活中很少接觸到，對此比較陌生，難于理解。因此，在教學(xué)中要充分利用教材中的生動形象的比喻、直觀的插圖、模擬制作活動等幫助學(xué)生增加感性認(rèn)識。教材“思考.討論”中的模擬制作活動對學(xué)生理解“分子工具的本質(zhì)特征具有十分重要的作用。教材中主要模擬的是限制酶和 DNA 連接酶的作用，教學(xué)時可以讓活動內(nèi)容更加豐富，如可以增加不同的 DNA 片段，模擬不同限制酶的切割，甚至可以增加對載體的模

6、擬，在載體中畫出相應(yīng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)以及需要切割的 DNA 片段等?；顒拥陌才趴梢园凑战滩闹械捻樞?，在學(xué)生學(xué)習(xí)完本節(jié)內(nèi)容后開展，以反饋檢測學(xué)生對前面內(nèi)容的掌握情況;也可以邊講授相關(guān)的內(nèi)容，邊帶領(lǐng)學(xué)生進行活動，通過任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生在活動的過程中理解工具的作用。開展活動的同時，要注意利用好教材中的討論題引導(dǎo)學(xué)生展開討論，避免模擬活動變成簡單的模仿。小組合作探究：重組 DNA 的模擬制作我們以小組為單位進行重組 DNA 的模擬制作，看看我們手中的材料：課件展示：活動目的：構(gòu)建重組 DNA材料：白色紙片 ：代表質(zhì)粒片段紅色紙片：代表含目的基因的 DNA 片段剪刀：代表限制酶 E.coRI膠帶卷：代表 DNA

7、 連接酶 膠帶：磷酸二酯鍵學(xué)生活動：分組進行重組 DNA 的模擬制作。4.1.限制性內(nèi)切核酸酶“分子手術(shù)刀”預(yù)習(xí)反饋問題歸納：（1）限制酶切割的什么鍵？（2）什么是黏性末端？限制酶切割 DNA 后一定會形成黏性末端嗎？教師引領(lǐng)師生互動，生生互動，檢查學(xué)生完成任務(wù)情況，并評價。（1）學(xué)生手動制作不同顏色的 DNA 卡片，通過課本上的提示自己進行限制酶的探究實驗。教師點撥：課件演示：DNA 平面結(jié)構(gòu)。播放動畫：限制酶切割 DNA，斷開的是磷酸二酯鍵，著重展示限制酶切割位點和切割后產(chǎn)生的單鏈末端。（2）限制酶切割 DNA 切割片段后，可能形成兩種結(jié)果：黏性末端和平末端。教師繼續(xù)設(shè)問：怎樣切割會形成黏

8、性末端，怎樣切割會形成平末端呢？學(xué)生討論回答：限制酶在識別序列的中軸線兩側(cè)切割則形成黏性末端，延中軸線切割則形成平末端。5（3）不同限制酶切割 DNA 可能形成相同的黏性末端。針對不同限制酶的識別序列和切割位點不同，學(xué)生活動觀察，小組討論。（4）教師繼續(xù)設(shè)問：這一點體現(xiàn)出酶的什么特性？學(xué)生回答：酶的專一性。4.2 基因進入受體細(xì)胞的載體“分子運輸車”預(yù)習(xí)反饋問題歸納：（1）從質(zhì)粒的這些結(jié)構(gòu)特點中，概括出作為基因載體需要具備的條件？過渡：如果把目的基因比作“乘客”，把受體細(xì)胞比作“目的地”那么接下來的問題就是： 用什么方式將目的基因送入受體細(xì)胞呢？接下來我們研究基因工程的第二種工具基因載體。課件

9、展示：質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)模式圖。教師設(shè)問：質(zhì)粒有怎樣的結(jié)構(gòu)特點？學(xué)生回答：有復(fù)制原點，有限制酶的切割位點，帶有氨芐青霉素抗性基因。教師提示：有復(fù)制原點，說明質(zhì)粒能夠自我復(fù)制；有限制酶的切割位點，說明這個“分子運輸車”可以為“乘客”騰出空位來；氨芐青霉素抗性基因容易被檢測出來，這種基因稱為標(biāo)記基因。質(zhì)粒是最常用的基因載體，你能不能從質(zhì)粒的這些結(jié)構(gòu)特點中，概括出作為基因載體需要具備的條件嗎？學(xué)生通過討論回答：（1）能自我復(fù)制（2）有限制酶的切割位點（3）有標(biāo)記基因（4）對受體細(xì)胞無害、容易提取4.3 DNA 連接酶“分子縫合針”教師設(shè)問：“運輸車”已經(jīng)準(zhǔn)備好了，那怎樣才能讓“乘客”有不僅位坐，還能坐得很舒服呢？學(xué)生回答：基因載體和目的基因的黏性末端可以互補配對。（1）讓學(xué)生仔細(xì)觀察上述活動中剪切白色和紅色紙條后產(chǎn)生的“DNA 片段”的末端，并用膠帶卷將從紅色紙條上剪切下來的“DNA 片段連接到白色紙條的切口處。教師繼續(xù)設(shè)問：膠帶卷和膠帶代表什么？學(xué)生答：膠帶卷:DNA 連接酶，膠帶