《基因工程及其應用》名師教案

PAGE10第2節(jié)基因工程及其應用教學設(shè)計一、教材分析本課是人教版高中生物必修二第六章第2節(jié)內(nèi)容，主要包括三個方面：基因工程的原理、基因工程的應用、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性。本節(jié)是對雜交育種和誘變育種內(nèi)容的補充，是既貼近實際又遠離生活的微觀內(nèi)容，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)是社會熱點問題，也是高考熱點考點。學習這一內(nèi)容，既有助于學生了解前沿科技，也能對科學、技術(shù)、社會三者的關(guān)系有更深入的理解，還能為學生的人生規(guī)劃和發(fā)展提供新的視角。本課學習的基因工程操作的原理及教材概括的基本步驟，都可以在必修1和必修2中找到理論基礎(chǔ)。但它畢竟是在分子水平的操作，操作過程細微，抽象，實驗現(xiàn)象看不見也摸不著，只憑教師講述是很枯燥的，學生也難以理解。同時教學內(nèi)容的呈現(xiàn)具有一定的開放性，學生可以展示對轉(zhuǎn)基因食品安全性的不同觀點，進行關(guān)注、思考和交流。二、學情分析雖然經(jīng)過必修1的學習，學生的生物基礎(chǔ)知識較扎實，思維邏輯性已初步建立，但基因工程一節(jié)對學生來說難點較多，如果處理不好，會變成簡單的死記硬背。因此在教學過程中，宜采用模型建構(gòu)活動及采用多媒體動畫形象化教學，加上我所執(zhí)教班是尖子班，學生對學習生物學有著濃厚的興趣，所以能夠組織學生在學習過程中開展自主探究。本節(jié)課推行“問題—探究—發(fā)展”的教學模式，通過創(chuàng)設(shè)學生熟悉的情景來激發(fā)學生學習的積極性和探究問題的主動性，便于每位同學都能在課堂上完成探究。充分體現(xiàn)學生在課堂中的主體地位，發(fā)揮教師的主導作用，通過教師的重點指引和難點突破，幫助學生完成從對知識的初步認識和理解升華到對知識的綜合理解和應用，從而真正轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)。三、教學目標知識與能力目標1通過閱讀文本、觀看圖片，能夠簡述基因工程的概念；2通過教師講解、圖文閱讀，能夠辨別基因工程操作的基本工具；3通過自主建模、小組討論，能夠概述基因工程操作的基本步驟；4通過觀看圖片、師生互動，能夠舉例說出基因工程的應用。學科素養(yǎng)（1）基礎(chǔ)知識（基因工程的概念；基因工程操作的基本工具和操作步驟；基因工程的應用）；（2）基本技能（通過引導學生網(wǎng)上探究，引導學生主動參與，培養(yǎng)收集處理信息的能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力）；（3）基本思想（通過科學探究，培養(yǎng)小組合作意識，提高表達能力和分享實驗成果的意識，樹立實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的良好學風）；（4）基本活動經(jīng)驗（通過基因工程的學習，培養(yǎng)積極探索新知和科學創(chuàng)新的精神，樹立一分為二的辯證唯物主義思想，認同科學技術(shù)是一把雙刃劍）。四、重難點分析1重點：①基因工程的主要步驟②基因工程的應用③轉(zhuǎn)基因生物和食品的安全性2難點：①基因工程的基本原理。②轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。五、教法學法分析1學法：本節(jié)課的學習主要采用合作學習法與模型建構(gòu)法結(jié)合的方式。在探究活動中采用小組討論的方式來合作解決問題；通過動手操作加深對基因工程操作步驟的理解，從而在獲取新知的同時，達到能力的提升和學科素養(yǎng)的提高。2教法：本節(jié)課在新課程倡導的探究性學習理念的指導下，采用探究式教學法。由于學生對基因工程不甚了解，設(shè)計教學時，對建模指導提供了相關(guān)的背景材料和必要的說明，目的是便于學生形成比較嚴謹?shù)姆桨?。此外，還貫穿有多媒體演示法，講授法等，以便使學生獲得更形象、全面的認識。六、教學過程教學程序教師活動學生活動設(shè)計意圖情境導入，激趣設(shè)疑展示圖片：1藍玫瑰-轉(zhuǎn)紫羅蘭控制色素合成的基因?；ㄕZ-愛情的獨一無二。2黃金大米-把產(chǎn)生胡蘿卜素的基因插入到大米的基因組里，制作出黃金大米。好在哪兒呢胡蘿卜素在人體可以轉(zhuǎn)化為維生素A，而嚴重缺乏維生素A會導致失明，免疫力低下甚至繼發(fā)感染。研究黃金大米的科學家和企業(yè)捐出了專利權(quán)，讓種子可以無償提供給發(fā)展中國家的農(nóng)民，造福了很多人。除了黃金大米，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物已有不下80種，有些基因是為了幫助作物增加產(chǎn)量，有些是為了讓作物抵抗害蟲，有些是為了不受除草劑的影響等，那基因工程的原理和操作步驟是什么讓我們這節(jié)課來共同探討。觀看圖片，思考老師提出的問題，溫故知新。思考，回答問題。激發(fā)學生的學習興趣，拉近本節(jié)所學知識與舊知的聯(lián)系，快速進入本節(jié)學習。一、基因工程的概念問題：什么叫基因工程就像器官移植一樣，只不過一個是從個體到個體，另一個是從細胞到細胞。要實現(xiàn)這一目標，應該解決哪些問題展示問題：（1）如何獲得目的基因（2）如何將目的基因?qū)胧荏w細胞（3）目的基因是否表達觀察、思考通過問題串的設(shè)置，啟發(fā)學生的思考，比較學習，深刻認知。二、基因工程的原理和操作步驟發(fā)放學生學習資料卡下面我們通過具體的實例，來設(shè)計一個轉(zhuǎn)基因的流程，對轉(zhuǎn)基因進行建模。奇思妙想：如何讓奶牛產(chǎn)生人奶請學生動腦動手，閱讀課本和老師提供的背景資料，試模擬基因工程操作的基本步驟：（優(yōu)教提示：打開素材動畫演示：基因操作的基本步驟）提問1：在生物學上作為獲取目的基因的“剪刀”是什么（優(yōu)教提示：打開素材動畫課件：基因工程簡介）【教師講解】限制酶主要來自細菌等微生物體。因為微生物容易受到外源DNA的干擾，而限制酶可以切除這些外源DNA，使其失活，是對自身生存的一種保護。EcoRⅠ只是已知多種限制酶中的一種。EcoRⅠ是一種從細菌中發(fā)現(xiàn)的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的識別序列是GAATTC，特定的切點是在G和A之間。探究1：限制酶的功能特點中指出兩個“特定”，這兩個“特定”指什么探究2：限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生了什么探究3：用同種限制酶切割的DNA末端需要用什么酶連接縫合呢2“基因針線”——DNA連接酶提問2：DNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸分子的什么部位連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板）。結(jié)果：兩個相同的黏性未端的連接過渡：通過討論，我們知道基因剪刀—限制酶切割目的基因，并通過DNA連接酶將目的基因怎樣才能導入受體細胞3“基因運輸工具”——運載體提問：常用的運載體有哪些展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)模式圖，介紹探究4：充當運載體應該具有什么特點作用：將外源基因送入受體細胞。具備的條件：能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定地保存；具有多個限制酶切點；具有某些標記基因。種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。問題：那么基因工程具體是如何進行操作的呢請學生建模并展示、交流結(jié)果。學生閱讀背景資料，討論并展示設(shè)計思路、簡要步驟、后小組合作自主建模，總結(jié)基因工程的四步曲：（1）提取目的基因（2）目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）。（3）將目的基因?qū)胧荏w細胞。導入方法：借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。導入過程：運載體為質(zhì)粒，受體細胞為細菌。（4）目的基因的檢測和表達檢測：通過檢測標記基因的有無，來判斷目的基因是否導入。表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。通過自主探究，旨在激發(fā)學生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學生的動手能力和思維能力、培養(yǎng)歸納總結(jié)能力。三、基因工程的應用（優(yōu)教提示：打開拓展新聞報道：乳牛分泌人奶）①基因工程與作物育種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，耐貯存的番茄，耐鹽堿的棉花，抗除草劑的玉米、油菜、大豆等。②基因工程與藥物研制有胰島素、干擾素、白細胞介素、溶血栓劑、凝血因子，以及預防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾的疫苗等。③轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性有的轉(zhuǎn)基因作物如果想上市，都要在安全性上收到非常嚴苛的全面審查。目前我們農(nóng)業(yè)部使用最嚴格的一套安全標準來審核轉(zhuǎn)基因作物，比其他任何食品都要謹慎，轉(zhuǎn)基因作物里轉(zhuǎn)入的基因不會影響改變你本身的基因，在被你消化時，就會分解成營養(yǎng)元素。提煉：在沒有搞清楚來龍去脈之前，我們不應輕易被一些言論煽動，憑直覺去否定一個經(jīng)過反復檢驗、符合嚴格安全標準的新產(chǎn)品，正如不應該以表面所見去否定一個人的內(nèi)在，希望大家能以科學的武器武裝自己，科學可以消除恐懼，科學可以使人內(nèi)心強大。1不僅減少了農(nóng)藥的用量，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染2基因工程生產(chǎn)藥品的優(yōu)點是效率高、成本低、品質(zhì)好。3解決糧食短缺問題；減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價；增加糧食營養(yǎng)，提