基因工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用孝義三中 高一生物組 張文一、 教材內(nèi)容分析基因工程是現(xiàn)代四大生物工程之一?；蚬こ碳捌鋺?yīng)用是人教版高中生物必修2第6章第2節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要包括三個方面，分兩課時講授。第1課時簡要介紹“基因工程的原理”，第2課時介紹 “基因工程的應(yīng)用”及“轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品平安性”。 本節(jié)內(nèi)容是對前面所學(xué)育種內(nèi)容的補(bǔ)充，是即貼近生活又遠(yuǎn)離生活的微觀內(nèi)容。由于在選修3中還有基因工程的介紹，因此本節(jié)的要求相對簡潔一些。二、 學(xué)情分析對于基因操作的工具和基本步驟，內(nèi)容抽象和簡單，同學(xué)接觸少，會消滅把握不好，甚至理解錯誤的狀況。雖然經(jīng)過必修1的學(xué)習(xí)，同學(xué)的生物基礎(chǔ)學(xué)問較扎實(shí)，思維的目的

2、性、連續(xù)性和規(guī)律性已初步建立。但基因工程一節(jié)對同學(xué)來說難點(diǎn)較多，假如處理不好，會變成簡潔的死記硬背。因此在教學(xué)過程中，盡量通過生活化打比方的方式和模型建構(gòu)活動及接受多媒體動畫形象化教學(xué)，并在老師引導(dǎo)下適時加強(qiáng)同學(xué)解決問題和運(yùn)用圖解等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的力量。切記不行講的太多。三、 教學(xué)目標(biāo)1、簡述基因工程的基本概念；2、簡述基因工程的基本工具；3、簡述基因工程的基本操作步驟；4、通過基因工程的簡介，鼓舞同學(xué)樂觀探究新知和科學(xué)創(chuàng)新，樹立一分為二的辯證唯物主義思想；四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析教學(xué)重點(diǎn)：基因工程的基本原理（概念、工具、操作步驟）教學(xué)難點(diǎn)： 基因工程的基本原理五、 教學(xué)思路本節(jié)課主要

3、解決如下幾個問題：1）什么是基因工程？2）基因工程的主要原理是什么？3）基因工程的操作過程如何？4）基因工程有哪些方面的應(yīng)用？如何看待轉(zhuǎn)基因食品？由于本節(jié)內(nèi)容和前面的育種內(nèi)容聯(lián)系比較緊密，因此可以讓同學(xué)回顧前面幾種育種方法的成果，再通過情景呈現(xiàn)傳統(tǒng)育種方法所不能達(dá)到的地方，進(jìn)而引出基因工程，通過列舉生活中的轉(zhuǎn)基因成果讓同學(xué)知道基因工程就在我們身邊。而后通過與同學(xué)們所熟知的器官移植做對比，讓同學(xué)理解基因工程的本質(zhì)和操作過程。通過對轉(zhuǎn)基因食品的爭辯讓同學(xué)樹立辯證唯物主義觀念。六教學(xué)策略及教學(xué)媒體依據(jù)激趣原則，通過呈現(xiàn)顏色絢麗的轉(zhuǎn)基因生物圖片入手，引出基因工程的概念，實(shí)行“引導(dǎo)互動探究”模式，即接受

4、師生互動探究式教學(xué)，借助老師生活化打比方和多媒體動畫并支配同學(xué)制作模型活動從而使抽象的課程內(nèi)容具體化，直觀化和形象化。七、 教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖 第1課時 “基因工程的原理”引入新課：呈現(xiàn)常規(guī)育種的成果和顏色絢麗的轉(zhuǎn)基因生物、導(dǎo)入設(shè)疑，爭辯，簡潔介紹“抗蟲棉”的產(chǎn)生引出“基因工程”的概念師生活動：探討培育“抗蟲棉”的具體過程并歸納出培育“抗蟲棉”的關(guān)鍵步驟（生活化設(shè)喻），并引出并用類比方法介紹基因工程的基本工具：剪刀、針線、運(yùn)載體師生活動：通過動畫課件呈現(xiàn)基因工程操作的基本步驟，師生歸納基因工程操作的“四步曲”，并引導(dǎo)同學(xué)分析如何獲得“抗蟲棉”的過程，加強(qiáng)基因工程操作過程的理解應(yīng)用總結(jié)再現(xiàn)本節(jié)課的學(xué)

5、問并布置同學(xué)課外收集基因工程的應(yīng)用相關(guān)資料課堂練習(xí)和作業(yè)布置（課外探究）八、教學(xué)過程教學(xué)過程預(yù)設(shè)教學(xué)步驟環(huán)節(jié)老師的組織和引導(dǎo)（教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)）同學(xué)活動（學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)意圖一、情境導(dǎo)入二、新課講授（一）基因工程的概念（二）基因工程操作的基本工具1.基因剪刀（分子手術(shù)刀）-限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱：限制酶）2.“基因針線”DNA連接酶3.“基因運(yùn)輸工具” 運(yùn)載體（三）基因工程操作的基本步驟（四）結(jié)課回顧：常規(guī)育種有哪些成果？情景：蟲害會嚴(yán)峻影響棉花的產(chǎn)量，但自然界的棉花都不具備抗蟲的特性，請你設(shè)計(jì)一種育種方法解決這一問題。多媒體逐一出示顏色絢麗的轉(zhuǎn)基因生物圖片設(shè)問：在生活中大家親眼見過這些生物

6、嗎？其實(shí)前面大家看到的生物可以通過基因工程實(shí)現(xiàn)，基因工程給科學(xué)插上想象的翅膀，引出課題-第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用問題：什么叫基因工程？（從原理、操作水平、產(chǎn)生結(jié)果方面理解概念）（打比方）取出優(yōu)秀基因“剪切”“拼接”表達(dá)甲生物新類型新的生物產(chǎn)品乙生物就像器官移植一樣，只不過一個是從個體到個體，另一個是從細(xì)胞到細(xì)胞。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)解決哪些問題？呈現(xiàn)問題：（1）如何獲得目的基因？（2）如何將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞？（3）目的基因是否表達(dá)？基因工程操作的基本工具：1在生物學(xué)上作為獵取目的基因的“剪刀”是什么？【老師講解】限制酶主要來自細(xì)菌等微生物體。由于微生物簡潔受到外源DNA的干擾，而限制酶可以

7、切除這些外源DNA，使其失活，是對自身生存的一種愛護(hù)。EcoR只是已知多種限制酶中的一種。EcoR是一種從細(xì)菌中發(fā)覺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(diǎn)是在G和A之間。探究1：限制酶的功能特點(diǎn)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)生什么結(jié)果？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連接酶思考：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：通過爭辯，我們知道基因剪刀限制酶切割

8、目的基因，并通過基因針線-DNA連接酶將來源不同的兩個基因連接起來，但是目的基因(如人的胰島素基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如大腸桿菌細(xì)胞)？3.“基因運(yùn)輸工具” 運(yùn)載體提問：常用的運(yùn)載體有哪些？呈現(xiàn)質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)模式圖，介紹探究4：充當(dāng)運(yùn)載體應(yīng)當(dāng)具有什么特點(diǎn)？作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存；具有多個限制酶切點(diǎn)；具有某些標(biāo)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(jìn)行操作的呢？播放基因工程操作的基本步驟的動畫歸納基因工程操作的基本步驟(四步曲)：（1）提取目的基因 目的基因的提取途徑：兩條，一條是從供體細(xì)胞的DNA中直接分別基因；

9、另一種是人工合成基因。（2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有三種狀況：目的基因與目的基因結(jié)合，質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合，目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 導(dǎo)入方法：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。 導(dǎo)入過程：運(yùn)載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌。（4）目的基因的檢測和表達(dá)檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來推斷目的基因是否導(dǎo)入。表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。探究5：請大家依據(jù)基因工程操作的基本步驟(四步曲)，設(shè)計(jì)如何獲得“抗蟲棉”？設(shè)問：請一位同學(xué)總結(jié)今日的課堂內(nèi)容。設(shè)疑：基因工程在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中有何進(jìn)展前景？請大家在課外查閱或上網(wǎng)收集基

10、因工程的應(yīng)用相關(guān)資料。反饋練習(xí)布置作業(yè)個別提問回答。爭辯，疑問？同學(xué)觀賞，驚異同學(xué)思考總結(jié)“抗蟲棉”是怎樣產(chǎn)的？”閱讀教材，查找答案，回答相互爭辯、溝通用基因工程關(guān)鍵步驟和需要的工具閱讀課文，回答并舉例說明。思考回答同學(xué)觀看，理解同學(xué)動手實(shí)踐，呈現(xiàn)成果同學(xué)回答同學(xué)思考，回答培育同學(xué)的分析力量利用課外資料吸引同學(xué)的留意力，引起同學(xué)的愛好，同時培育同學(xué)的觀看力量和總結(jié)力量。通過呈現(xiàn)問題引導(dǎo)同學(xué)爭辯、溝通從而培育同學(xué)分析問題的力量和歸納總結(jié)力量。打比方使內(nèi)容通俗化、形象化，利于同學(xué)理解通過呈現(xiàn)問題引導(dǎo)同學(xué)爭辯、溝通從而培育同學(xué)分析問題的力量和歸納總結(jié)力量。通過同學(xué)自己動手，激起同學(xué)的愛好，同時更加直

11、觀的了解學(xué)問，加深對學(xué)問的理解。利用插圖，結(jié)合閱讀課本，歸納載體必需具備條件的生疏，培育同學(xué)歸納總結(jié)力量，從而加深同學(xué)的記憶。激發(fā)同學(xué)的愛好，活躍課堂氣氛，體現(xiàn)基礎(chǔ)學(xué)問的精確運(yùn)用，在運(yùn)用中加深對基礎(chǔ)學(xué)問的深層次理解，同時加強(qiáng)同學(xué)的合作精神九、板書設(shè)計(jì)第6章 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用基因工程的原理（第1課時）（一）基因工程的概念（原理、操作水平、產(chǎn)生結(jié)果）（二）基因工程的操作工具 1.基因剪刀限制酶 2.基因針線DNA連接酶 3. 基因運(yùn)載工具運(yùn)載體（三） 基因工程操作步驟（四步曲）十、教學(xué)評價：1） 奇妙布置預(yù)習(xí)作業(yè)，化“簡單”為“簡約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”，處理不好，會提高學(xué)習(xí)難度，令同學(xué)視高科技為畏途，致使教學(xué)流于形式。所以在課前以同學(xué)較為生疏的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預(yù)習(xí)作業(yè)，使同學(xué)首先從整體上了解基因工程的四個步驟，起到了突破難點(diǎn)及培育自學(xué)力量的目的。2）奇妙運(yùn)用插圖及多媒體技術(shù)，化“抽象”為“形象”。對于基因工程，同學(xué)接觸得少，只運(yùn)用文字來教學(xué)會感到很抽象。如在講授如何構(gòu)建基因文庫時，老師會供應(yīng)一幅格外形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題，誘導(dǎo)同學(xué)思考，從而把學(xué)習(xí)的留意力從簡潔的死記硬背引導(dǎo)到分析、批判、創(chuàng)新等有利于同學(xué)終身進(jìn)展的力