基因工程的工具郝雪

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1、教学设计个人信息 姓名单位联系方式设计者郝雪北京市苹果园中学13426193336教学基本信息课题基因工程的工具学科生物学段高中年级高三相关领域基因工程 克隆 遗传教材书名：生物学选修3 出版社：浙江科学技术出版社 出版日期：20081.指导思想与理论依据高中生物课程标准中明确提出：高中生物课教学要面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活相联系，核心任务是提高每个学生的生物科学素养。课标倡导探究性学习，教师要引导学生主动参与教学过程、勤于动手、善于思考，逐步培养学生处理科学信息的能力、获取知识的能力、分析解决问题的能力、以及动手操作的能力。课标强调教学过程要注重与现实生活相联系，注重使学生

2、在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念。课标还强调要注重生物科学史的学习。利用生物学史的材料进行探究，是生物学教学中常用的一种方法。教师要根据课程标准中相关内容的要求，对科学史的材料进行适当地选择和组织，设计好教学环节。在教学中，教师应着重引导学生深入思考科学家的工作过程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的。在此过程中，学生不仅获取知识、发展能力并且体会科学家的科学探索精神。基于上述理论指导，本节课的教学设计围绕着提高学生生物科学素养这一核心理念，主要通过引入热点新闻把基因工程与生活实际联系起来，在探究如何利用烟草植株产生抗体的过程中增

3、强学生动手操作、分析思考的能力，在运用基因工程的知识解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念。在落实知识目标的同时，帮助学生理解科学、技术、社会的密切关系，增强科技意识，认同生物科学和技术的价值，乐于学习生物科学。2.教学背景分析一、 教材分析基因工程是浙科版选修3第一章的内容。课标对本章的要求是:简述基因工程的诞生、简述基因工程的原理及技术；举例说出基因工程的应用。工具酶的发现和基因工程的诞生是第1课时，主要介绍了基因工程的三种基本工具及其作用特点。既是对必修2教材中DNA的分子结构、遗传的物质基础、基因工程的基本原理和育种的拓展与延伸，又是学习基因工程的基本操作步骤的基础和前提。“工具

4、酶的发现”和“基因工程的基本操作步骤”构成了本章的核心内容。二、 学生情况分析1学生已有的知识：通过必修2遗传部分的学习，学生已基本形成了学习本专题所必需的基础知识及核心概念，在生物变异在生产上的应用一节里也初步了解了基因工程的含义及大体操作步骤。2学生具备的能力：本节课授课对象为高三理科班的学生，学生在课堂上比较活跃，善于思考问题。在以往的学习探究中，学生已经具备了一定的分析、归纳能力、解决实际问题的能力并已初步具备了合作探究、动手操作的能力，这些能力都为本节课的学习奠定了基础。3. 学习本节课的障碍：由于这部分内容是微观层面分子水平的操作工具，比较抽象，学生接触较少，因而在这部分内容的教学

5、设计中，更需要教师联系生活实际创设情节，以问题引导学生的思维，再利用图片、动画以及动手模拟操作DNA的重组过程，促进学生主动构建知识网络，提高学生合作探究的能力。三、 教学方式1. 教学模式：探究式教学，通过创设问题情境，在分析问题、解决问题的过程中不断生成一系列新的问题，培养学生的探究能力和思维能力。2. 教学策略：利用教学多媒体，自制教具，使抽象的问题形象化、直观化，引导学生自主动手操作，帮助学生全面认识基因工程的工具。3. 教学手段：PPT，自制教具，投影仪等综合教学辅助工具。3.教学目标(含重、难点)一、知识目标：1. 简述限制酶及DNA连接酶的作用及特点2. 说出载体在基因工程中的应

6、用二、能力目标：1.通过应用工具酶的相关知识，模拟制作重组DNA模型，提高获取信息的能力及综合思维能力2.通过探究“改造烟草基因使其产生抗体”的活动，提高分析问题并运用所学知识解决问题的能力。三、情感目标：关注基因工程的发展与应用，增强科技意识，认同基因工程的工具对基因工程诞生的意义；通过课堂探究活动，认同生物科学和技术的价值，乐于学习生物科学。四、教学重难点1教学重点：限制酶的作用及特点；质粒在基因工程中的作用2. 教学难点：限制酶的作用及特点；模拟建立抗体基因质粒的重组DNA模型3. 重难点突破方法：基因工程的三种工具均为分子水平的工具，操作上也非常微观、抽象、复杂。成为教学的难点。而理解

7、它们的结构与功能将为基因工程基本操作程序的学习做铺垫，因此这也是本章教学的重点之一。为突破这个重难点知识，并及时反馈学生对重点知识的掌握情况，教师首先联系生活实际创设情境，以问题引导学生的思维，再利用教具、图片、动画使微观的内容直观化。在组织学生进行重组DNA分子的模拟操作中，引导学生借助模型化方法，将DNA和分子工具放大，亲自动手对DNA分子进行剪切和拼接，深入理解基因工程工具的作用和特点。模拟活动之后，组织学生讨论，引导分析建模过程，提升学生的建模思维和建模能力。同时将重难点知识设计为相关的问题，引发学生的思考，让其尝试应用所学知识解决实际问题，从而突出重点，突破难点。4. 教学流程示意5

8、. 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境引入新课【提问】我们都知道制作香烟的原料是烟草，那么一提起烟草你会联想到什么？如果用烟草不是生产香烟，而是用它来生产治疗疾病的药物，这是不是天方夜谭呢？【视频】科学家用烟草生产抵御埃博拉病毒的抗体药物。尼古丁、吸烟有害健康、肺癌思考仔细观看，思考联系当前热点时事创设问题情境，激发学生学习兴趣，引入新课 限制酶的由来：【提问】如果你是科学家，你该如何设计，将普通的烟草改造成能产生抗体的烟草呢？【展示并思考】这是一段DNA长链，我们假设其中这个片段就是抗体的基因，我们用什么方法得到这个目的基因呢？【提示】DNA直径大约只有2nm，是头发丝的4万分

9、之一，必须用分子水平的工具进行操作。【视频】限制酶的发现得到抗体基因，把抗体基因转入烟草细胞当中思考并回答理解观看视频并思考问题联系当前热点新闻，创设问题情境，让学生在情境中进行思考提高获取信息的能力限制酶的作用及特点介绍基因的手术刀-限制性核酸内切酶（简称限制酶）【阅读思考】什么是限制性核酸内切酶？它的作用特点是什么？【举例说明】大肠杆菌中发现的限制酶EcoRI，它所识别的序列是什么？切割的位点又是什么？切割的是什么键？【小结】限制酶的作用及酶切结果识别、切割DNA分子识别特定的核苷酸序列GAATTC在GA之间切割磷酸二酯键观察并理解带着问题阅读教材并思考，提高学生获取信息的能力【学生活动1

10、】模拟限制酶对抗体基因进行切割【图片】三种限制酶【图片】含有抗体基因的DNA长链【组织活动】如何利用限制酶得到抗体基因？用哪种酶？切什么位点？用笔进行标注【展示】学生切割用酶及其位点【提问】这体现了酶的什么特性？【提问并总结】限制酶的专一性如何体现？观察限制酶的识别序列和酶切位点分析思考，在DNA长链上标出所用酶及酶切位点学生上台展示，说明理由专一性识别特定序列，切割特定位点创设问题情境，学生通过动手尝试，加深对限制酶作用特点的理解增强动手能力及分析思考的能力将新知识纳入已有知识体系质粒的由来【过渡】如何将抗体基因导入烟草细胞呢？【实验表明】单纯的DNA片段是很难进入细胞的，即使进入细胞中也很

11、难自主复制。【讲述】一般要将一个外源基因导入受体细胞，还需要一个运载工具，它要能携带目的基因进入受体细胞。【提问】除此之外，还应有什么特点，才能保证抗体基因进入细胞后产生大量的抗体呢？那谁能充当这个运载工具呢？【实验】20世纪60年代，科学家的实验【展示并讲解】质粒的特点及作用【讲述】除质粒外，基因工程的载体还有噬菌体及动植物病毒思考阅读、分析思考、理解思考自主复制观察实验，获取信息，思考运载工具观察图示、获取信息并回答问题理解引导学生发现问题、分析问题并最终解决利用生物科学史材料，通过分析科学家的新发现，提高获取信息的能力及分析问题并解决问题的能力提高读图并获取信息的能力DNA连接酶【提问】

12、获得了抗体基因，也有了质粒这种载体，如何让质粒携带抗体基因进入烟草细胞呢？怎样才能把二者连接到一起？【提问】为什么要用相同的限制酶【提问】相同的粘性末端之间会自动连接上吗？【讲解】DNA连接酶的作用思考并回答用相同的酶切相同的限制酶切割才能得到相同的粘性末端不会自动连接观察并思考在探究的过程中发现问题，解决问题【学生活动2】模拟制作抗体基因-质粒的重组DNA模型【模型展示并分析】展示并分析学生制作的模型可能出现的连接方式：1. 载体与目的基因之间的连接2. 载体与目的基因的反向连接3 载体与载体的连接4. 目的基因与目的基因的连接5. 载体的自身环化6. 目的基因的自身环化引导学生借助模型化方

13、法，将DNA和分子工具放大，亲自动手对DNA分子进行剪切和拼接， 模拟重组DNA的过程。在体验建模的过程中, 将抽象问题形象化、直观化。有助学生深入理解基因工程工具的作用及特性。检测标记基因【提问】如何筛选，才能得知哪些烟草细胞成功导入了抗体基因？【展示并提问】质粒的阴影部分表示荧光蛋白基因，带有这个基因有何好处？如果用酶1切割质粒，破坏了荧光蛋白基因，后果怎样？【图片展示】标记基因【图片展示】科学家利用绿色荧光作为标记，筛选烟草细胞思考便于筛选不能发出荧光，无法筛选观察表达载体及标记基因观察图片，理解标记基因的筛选功能利用模型加深学生对质粒在基因工程中重要作用的理解。提高解决问题的能力。给学

14、生真实的实验图片，体会标记基因对于筛选的重要作用，增强对所学内容的理解。小结把抗体基因成功导入到烟草细胞后，接下来可以通过植物组织培养技术得到大量的烟草植株。再提取烟草中产生的抗体蛋白，就可以用于对埃博拉病毒的治疗了。读图并思考给学生真实情境，展示科学家的研究成果，促进学生构建完整的知识网络，更有助于学生体会科学、技术、社会三者之间的密切联系总结【总结】因为有了这三种工具，我们才得以实现在分子水平上对生物进行改造，才能让其他生物产生我们所需要的性状。理解理解三种工具的发现对基因工程诞生的意义5.学习效果评价设计课堂评价:1. 通过课堂提问，师生交流和生生交流，以及对基因工程的步骤及所需工具的构

15、建，都能及时反馈学生对知识的理解程度，同时引导学生对问题逐级深入地探讨，促进学生构建本节内容的知识体系。2. 通过让学生模拟限制酶对抗体基因进行切割的活动，可知学生对于限制酶的作用及作用特点的理解程度。3. 通过学生模拟制作抗体基因质粒的重组DNA模型，并上台展示，可知学生对于工具酶作用特点及质粒作用特点的理解。课后检测:相应课后习题的检测内容6.本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)1注重与现实生活联系，体现科技发展成果。本教学设计的主要特点之一是注重与现实生活、新闻热点的联系，容易激发学生的求知欲和探索的欲望，在引入时给学生的问题新奇，能引发学生的好奇心，接下来的新

16、闻视频既是最近的新闻热点又能证实刚才的“奇思妙想”。真实的新闻情境，激发学生的学习兴趣，使学生对接下来基因工程的学习有强烈的探究欲望。2. 再现生物科学史有助于提高学生生物科学素养。课标中强调要注重生物科学史的学习。利用生物学史的材料进行探究，是生物学教学中重要的教学方法。每一个知识点的产生过程本身就是一个探究的过程，同时呈现了科学家的科学态度和科研精神。利用科学史的部分素材引出限制酶的由来及质粒的发现过程，有助于提高学生获取信息的能力及分析问题并解决问题的能力。3. 利用构建模型的方法有效突破重难点，提高学生动手、动脑的能力。利用直观的教学手段通过图片、动画及构建模型，让学生对微观、抽象的内容有更深刻的理解，有效地突破重难点。引导学生借助模型化方法，将DNA和分子工具放大，亲自动手对DNA分子进行剪切和拼接，模拟重组DNA的过程。在体验建模的过程中, 将抽象问题形象化、直观化，有助于学生理解，增强学生的动手、动脑能力。10