2024-2025學年高中生物 專題1 1.1 DNA重組技術的基本工具教案 新人教版選修3

2024-2025學年高中生物專題11.1DNA重組技術的基本工具教案新人教版選修3科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學年高中生物專題11.1DNA重組技術的基本工具教案新人教版選修3教學內容分析本節(jié)課的主要教學內容來自《2024-2025學年高中生物專題11.1DNA重組技術的基本工具》新人教版選修3，重點探討DNA重組技術的三個基本工具：限制性內切酶、DNA連接酶和載體。這些內容與學生在之前學過的基因結構和功能、遺傳信息的傳遞等知識緊密相關。通過本節(jié)課的學習，學生將理解限制性內切酶的作用原理、DNA連接酶的功能以及載體的種類和特點，從而掌握DNA重組技術的基本原理和應用，為他們今后深入學習分子生物學和基因工程打下堅實基礎。教學內容與學生已有知識的聯(lián)系在于，學生能夠將新學到的DNA重組技術知識與之前學習的基因概念、DNA復制和轉錄翻譯等過程相結合，形成完整的遺傳信息操作鏈。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標旨在培養(yǎng)學生以下能力：首先，通過學習DNA重組技術的基本工具，提升學生的生物科學探究能力，使其能夠運用分子生物學知識解釋遺傳信息的操作過程。其次，發(fā)展學生的生物技術創(chuàng)新思維，使其能夠理解并評價現(xiàn)代生物技術在基因工程中的應用。再次，強化學生的生物倫理意識，使其在探討基因操作時能充分考慮倫理和社會責任。最后，提高學生的生物學信息素養(yǎng)，培養(yǎng)其有效獲取、分析、整合生物學信息的能力，為未來學術研究或職業(yè)生涯奠定基礎。這些目標針對高中學生群體，結合本節(jié)教學內容，旨在全面提升學生的生物學核心素養(yǎng)。重點難點及解決辦法重點：DNA重組技術的三個基本工具（限制性內切酶、DNA連接酶、載體）的作用原理及其在基因工程中的應用。

難點：限制性內切酶識別序列和切割機制的理解，以及不同類型載體的特點和使用場景。

解決辦法及突破策略：

1.通過動畫、模型和實驗視頻等多種教學資源，直觀展示限制性內切酶的切割過程，幫助學生形象理解其作用機制。

2.設計課堂互動環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，讓學生模擬不同載體在基因工程中的應用，加深對載體種類和使用場景的理解。

3.提供實際案例，讓學生分析討論，結合理論知識解決實際問題，提高學生的應用能力和解決問題的能力。

4.利用課后作業(yè)和課堂檢測，鞏固學生對重點知識點的掌握，及時發(fā)現(xiàn)并解決學生的疑惑。教學方法與手段1.教學方法：

(1)講授法：通過精煉的語言和清晰的邏輯，向學生傳授DNA重組技術的理論知識，確保學生掌握基本概念和原理。

(2)討論法：組織學生進行小組討論，針對特定問題或案例進行分析，鼓勵學生發(fā)表見解，促進知識的深入理解和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

(3)實驗法：設計模擬實驗或實際操作，讓學生親身體驗DNA重組技術的基本操作，增強學生的實踐能力和科學探究能力。

2.教學手段：

(1)多媒體設備：利用多媒體課件、視頻和動畫，直觀展示DNA重組技術的三個基本工具的工作原理和操作過程，幫助學生形成直觀印象。

(2)教學軟件：運用虛擬實驗室軟件，模擬DNA重組實驗，讓學生在虛擬環(huán)境中進行操作，提高學習趣味性和互動性。

(3)網絡資源：引導學生利用網絡資源進行資料查詢和文獻閱讀，拓展學生的知識視野，培養(yǎng)其自主學習和信息檢索能力。

具體實施步驟：

1.導入新課：通過展示基因工程在現(xiàn)實生活中的應用案例，引起學生對DNA重組技術的興趣。

2.理論講授：結合多媒體課件，詳細講解限制性內切酶、DNA連接酶和載體的作用原理及功能。

3.課堂討論：分組討論特定問題，如限制性內切酶的切割特點、不同類型載體的應用場景等，促進知識內化。

4.案例分析：分析實際案例，讓學生運用所學知識解決實際問題，提高應用能力。

5.實踐操作：組織學生進行模擬實驗或虛擬實驗，親身體驗DNA重組技術的操作過程。

6.總結反饋：通過課堂檢測、作業(yè)批改等方式，了解學生的學習效果，及時解答學生的疑問。

7.課后拓展：鼓勵學生利用網絡資源進行深入學習，提高自主學習和信息整合能力。教學流程1.導入新課（用時5分鐘）

在課程開始時，通過展示一段關于基因工程在醫(yī)學、農業(yè)等領域取得突破性進展的視頻，引發(fā)學生對DNA重組技術的興趣和好奇心。隨后，提出問題：“這些突破性成果背后的核心技術是什么？”讓學生思考并回答，從而自然導入新課——DNA重組技術的基本工具。

2.新課講授（用時15分鐘）

(1)限制性內切酶：講解限制性內切酶的來源、作用原理以及分類，強調其特異性切割DNA分子的能力，并舉例說明其在基因工程中的應用。

(2)DNA連接酶：介紹DNA連接酶的作用機制，以及它是如何將DNA分子連接成完整的鏈。通過圖示和動畫，演示DNA連接酶在基因重組過程中的關鍵作用。

(3)載體：講解不同類型的載體及其特點，如質粒、噬菌體和人工染色體等。以具體案例闡述載體在DNA重組技術中的重要性。

3.實踐活動（用時10分鐘）

(1)模擬實驗：讓學生分組進行模擬限制性內切酶切割實驗，觀察切割產物，加深對限制性內切酶作用原理的理解。

(2)軟件操作：利用虛擬實驗室軟件，讓學生模擬DNA連接酶的連接過程，掌握其操作步驟和要點。

(3)載體分析：分析實際案例，讓學生了解不同載體在基因工程中的應用場景和優(yōu)勢。

4.學生小組討論（用時10分鐘）

(1)限制性內切酶的切割特點：學生舉例回答限制性內切酶的切割特點，如切割位點的特異性、產生粘性末端等。

(2)DNA連接酶的作用：討論DNA連接酶在不同基因操作過程中的作用，如基因克隆、基因編輯等。

(3)載體選擇：分析不同載體在選擇時的考慮因素，如載體大小、復制起點、插入片段大小等。

5.總結回顧（用時5分鐘）

通過對本節(jié)課重點內容的回顧，讓學生明確DNA重組技術的三個基本工具及其在基因工程中的應用。強調限制性內切酶、DNA連接酶和載體之間的關系，以及它們在基因操作中的關鍵作用。

總用時：45分鐘知識點梳理1.限制性內切酶

-來源：主要來源于細菌，用于保護自身免受外來DNA的侵害。

-作用原理：能夠識別特定的DNA序列，并在該序列上切割雙鏈DNA。

-分類：根據切割后產生的末端類型，可分為產生黏性末端和平滑末端的內切酶。

-應用：基因克隆、基因工程、基因編輯等。

2.DNA連接酶

-功能：負責將DNA分子的兩端連接起來，形成完整的鏈。

-作用機制：通過磷酸二酯鍵的形成連接DNA鏈。

-分類：E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶等。

-應用：DNA重組、基因克隆、基因修復等。

3.載體

-定義：在DNA重組技術中，用于攜帶外源DNA進入宿主細胞的分子。

-種類：質粒、噬菌體、人工染色體（如酵母人工染色體）等。

-特點：具有自我復制能力、有限制酶切點、可攜帶較大的外源DNA片段等。

-選擇因素：載體大小、復制起點、插入片段大小、穩(wěn)定性、轉移效率等。

-應用：基因克隆、基因表達、基因治療等。

4.DNA重組技術的基本步驟

-目的基因的獲取：通過PCR、分子克隆等方法獲取所需基因。

-載體的選擇和制備：根據實驗需求選擇合適的載體，并進行限制酶切割和純化。

-目的基因與載體的連接：通過DNA連接酶將目的基因插入載體中。

-轉化和篩選：將重組DNA導入宿主細胞，并通過選擇性培養(yǎng)基或分子生物學方法篩選轉化成功的細胞。

-表達和純化：通過誘導表達或天然表達，獲取目的蛋白并進行純化。

5.DNA重組技術的應用

-基因克隆：獲取大量相同或相似基因，用于研究基因功能和表達。

-基因工程：改變生物體的遺傳特性，提高農業(yè)作物的產量、抗病性等。

-基因治療：通過替換或修復病變基因，治療遺傳性疾病。

-基因診斷：檢測特定基因的存在或變異，用于疾病診斷和風險評估。

本節(jié)知識點梳理涵蓋了DNA重組技術的基本工具、原理、步驟和應用，旨在幫助學生全面掌握基因工程的核心內容，為后續(xù)學習和研究打下堅實基礎。板書設計①條理清楚、重點突出：

-知識點一：限制性內切酶

-來源、作用原理、分類、應用

-知識點二：DNA連接酶

-功能、作用機制、分類、應用

-知識點三：載體

-定義、種類、特點、選擇因素、應用

-知識點四：DNA重組技術步驟

-獲取目的基因、載體選擇制備、連接、轉化篩選、表達純化

-知識點五：應用

-基因克隆、基因工程、基因治療、基因診斷

②簡潔明了：

-關鍵詞：限制酶、連接酶、載體、重組、應用

-簡潔句：酶切、連接、載體攜帶、重組DNA、基因操作

③藝術性和趣味性：

-使用不同顏色的粉筆突出重點詞匯和關鍵步驟。

-利用圖示和簡筆畫描繪限制性內切酶的切割過程、DNA連接酶的連接動作、載體的形態(tài)等。

-設計有趣的比喻或類比，如將限制酶比喻為“基因剪刀手”，DNA連接酶比喻為“基因膠水”，載體比喻為“基因快遞”等，增強學生的形象記憶。

-通過箭頭和流程圖的形式，展示DNA重組技術的基本步驟，使過程更加直觀易懂。

板書設計在保證知識傳遞清晰性的同時，通過藝術性和趣味性的設計，激發(fā)學生的學習興趣，增強課堂的互動性和記憶效果。課堂1.課堂評價

-提問：在課堂教學中，通過針對重點知識點的提問，了解學生對限制性內切酶、DNA連接酶、載體等概念的理解程度，以及對DNA重組技術步驟和應用的認識。針對學生的回答，及時發(fā)現(xiàn)問題，給予解答和指導。

-觀察：在學生進行小組討論、實踐活動等環(huán)節(jié)，觀察學生的參與程度、合作意識和操作技能。了解學生在學習過程中遇到的困難，有針對性地給予指導。

-測試：通過課堂小測驗或隨堂練習，檢測學生對本節(jié)課知識點的掌握情況，了解學生的學習效果。

2.作業(yè)評價

-批改：對學生的作業(yè)進行認真批改，關注學生在作業(yè)中反映出的知識點掌握情況，發(fā)現(xiàn)學生的錯誤和不足。

-點評：針對學生的作業(yè)，給出具體的評價和建議，強調作業(yè)中的優(yōu)點，指出需要改進的地方。

-反饋：及時將作