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1、-基因工程及其应用教学设计-第 8 页第2节 基因工程及其应用孝义三中 高一生物组 张文一、 教材内容分析基因工程是现代四大生物工程之一。基因工程及其应用是人教版高中生物必修2第6章第2节内容。本节内容主要包括三个方面，分两课时讲授。第1课时简要介绍“基因工程的原理”，第2课时介绍 “基因工程的应用”及“转基因生物和转基因食品安全性”。 本节内容是对前面所学育种内容的补充，是即贴近生活又远离生活的微观内容。由于在选修3中还有基因工程的介绍，因此本节的要求相对简单一些。二、 学情分析对于基因操作的工具和基本步骤，内容抽象和复杂，学生接触少，会出现掌握不好，甚至理解错误的情况。虽然经过必修1的学习
2、，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，尽量通过生活化打比喻的方式和模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学，并在教师引导下适时加强学生解决问题和运用图解等生物学语言归纳结论等方面的能力。切记不可讲的太多。三、 教学目标1、简述基因工程的基本概念；2、简述基因工程的基本工具；3、简述基因工程的基本操作步骤；4、通过基因工程的简介，鼓励学生积极探索新知和科学创新，树立一分为二的辩证唯物主义思想；四、教学重点、难点分析教学重点：基因工程的基本原理（概念、工具、操作步骤）教学难点： 基因
3、工程的基本原理五、 教学思路本节课主要解决如下几个问题：1）什么是基因工程？2）基因工程的主要原理是什么？3）基因工程的操作过程如何？4）基因工程有哪些方面的应用？如何看待转基因食品？由于本节内容和前面的育种内容联系比较紧密，因此可以让学生回顾前面几种育种方法的成果，再通过情景展现传统育种方法所不能达到的地方，进而引出基因工程，通过列举生活中的转基因成果让学生知道基因工程就在我们身边。而后通过与学生们所熟知的器官移植做对比，让学生理解基因工程的本质和操作过程。通过对转基因食品的讨论让学生树立辩证唯物主义观念。六教学策略及教学媒体根据激趣原则，通过展示色彩绚丽的转基因生物图片入手，引出基因工程的
4、概念，采取“引导互动探究”模式，即采用师生互动探究式教学，借助老师生活化打比喻和多媒体动画并安排学生制作模型活动从而使抽象的课程内容具体化，直观化和形象化。七、 教学设计流程图 第1课时 “基因工程的原理”引入新课：展示常规育种的成果和色彩绚丽的转基因生物、导入设疑，讨论，简单介绍“抗虫棉”的产生引出“基因工程”的概念师生活动：探讨培育“抗虫棉”的具体过程并归纳出培育“抗虫棉”的关键步骤（生活化设喻），并引出并用类比方法介绍基因工程的基本工具：剪刀、针线、运载体师生活动：通过动画课件展示基因工程操作的基本步骤，师生归纳基因工程操作的“四步曲”，并引导学生分析如何获得“抗虫棉”的过程，加强基因工
5、程操作过程的理解应用总结再现本节课的知识并布置学生课外收集基因工程的应用相关资料课堂练习和作业布置（课外探究）八、教学过程教学过程预设教学步骤环节教师的组织和引导（教学内容的呈现）学生活动（学习活动的设计）设计意图一、情境导入二、新课讲授（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（分子手术刀）-限制性核酸内切酶（简称：限制酶）2.“基因针线”DNA连接酶3.“基因运输工具” 运载体（三）基因工程操作的基本步骤（四）结课回顾：常规育种有哪些成果？情景：虫害会严重影响棉花的产量，但自然界的棉花都不具备抗虫的特性，请你设计一种育种方法解决这一问题。多媒体逐一出示色彩绚丽的转基因生物
6、图片设问：在生活中大家亲眼见过这些生物吗？其实前面大家看到的生物可以通过基因工程实现，基因工程给科学插上想象的翅膀，引出课题-第2节 基因工程及其应用问题：什么叫基因工程？（从原理、操作水平、产生结果方面理解概念）（打比方）取出优秀基因“剪切”“拼接”表达甲生物新类型新的生物产品乙生物就像器官移植一样，只不过一个是从个体到个体，另一个是从细胞到细胞。要实现这一目标，应该解决哪些问题？展示问题：（1）如何获得目的基因？（2）如何将目的基因导入受体细胞？（3）目的基因是否表达？基因工程操作的基本工具：1在生物学上作为获取目的基因的“剪刀”是什么？【教师讲解】限制酶主要来自细菌等微生物体。因为微生物
7、容易受到外源DNA的干扰，而限制酶可以切除这些外源DNA，使其失活，是对自身生存的一种保护。EcoR只是已知多种限制酶中的一种。EcoR是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的识别序列是GAATTC，特定的切点是在G和A之间。探究1：限制酶的功能特点中指出两个“特定”， 这两个“特定”指什么？探究2：限制酶切割DNA分子后产生什么结果？探究3：用同种限制酶切割的DNA末端需要用什么酶连接缝合呢？2.“基因针线”DNA连接酶思考：DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。结果：两个相同的黏性未端的连接过渡
8、：通过讨论，我们知道基因剪刀限制酶切割目的基因，并通过基因针线-DNA连接酶将来源不同的两个基因连接起来，但是目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？3.“基因运输工具” 运载体提问：常用的运载体有哪些？展示质粒的结构模式图，介绍探究4：充当运载体应该具有什么特点？作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。问题：那么基因工程具体是如何进行操作的呢？播放基因工程操作的基本步骤的动画归纳基因工程操作的基本步骤(四步曲)：（1）提取目的基因 目的基因的提取途径：两条，一
9、条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一种是人工合成基因。（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。（3）将目的基因导入受体细胞。 导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。（4）目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。探究5：请大家根据基因工程操作的基本步骤(四步曲)，设计如何获得“抗虫棉”？设问：请一位同学总结今天的课堂内容。设疑：基因工程在实际应用领域中有何
10、发展前景？请大家在课外查阅或上网收集基因工程的应用相关资料。反馈练习布置作业个别提问回答。讨论，疑问？学生欣赏，惊讶学生思考总结“抗虫棉”是怎样产的？”阅读教材，寻找答案，回答相互讨论、交流用基因工程关键步骤和需要的工具阅读课文，回答并举例说明。思考回答学生观察，理解学生动手实践，展示成果学生回答学生思考，回答培养学生的分析能力利用课外资料吸引学生的注意力，引起学生的兴趣，同时培养学生的观察能力和总结能力。通过展示问题引导学生讨论、交流从而培养学生分析问题的能力和归纳总结能力。打比方使内容通俗化、形象化，利于学生理解通过展示问题引导学生讨论、交流从而培养学生分析问题的能力和归纳总结能力。通过学
11、生自己动手，激起学生的兴趣，同时更加直观的了解知识，加深对知识的理解。利用插图，结合阅读课本，归纳载体必须具备条件的认识，培养学生归纳总结能力，从而加深学生的记忆。激发学生的兴趣，活跃课堂气氛，体现基础知识的准确运用，在运用中加深对基础知识的深层次理解，同时加强学生的合作精神九、板书设计第6章 第2节 基因工程及其应用基因工程的原理（第1课时）（一）基因工程的概念（原理、操作水平、产生结果）（二）基因工程的操作工具 1.基因剪刀限制酶 2.基因针线DNA连接酶 3. 基因运载工具运载体（三） 基因工程操作步骤（四步曲）十、教学评价：1） 巧妙布置预习作业，化“复杂”为“简约”。由于基因工程内容
12、上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式。所以在课前以学生较为熟悉的转基因抗虫棉的培育过程案例为预习作业，使学生首先从整体上了解基因工程的四个步骤，起到了突破难点及培养自学能力的目的。2）巧妙运用插图及多媒体技术，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如在讲授如何构建基因文库时，教师会提供一幅非常形象的插图，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。3）巧妙利用概念图串联知识，化“部分”为“整体”。概念不可能单独存在，每个概念都必须根据与之有关的其他概念间的关系才能确定其准确的含义。通过分步探讨，学生已经对基因工程每一步操作的原理、方法和过程做到了理解，但并未从整体上把握到基因工程的全过程，教师可以指导学生构建概念图，将零散的知识进行归纳，把已掌握的知识显性化、可视化，实现新课程有效教与学的策略。