資源簡介

人教版（2019）選擇性必修三 生物技術與工程
第3章 基因工程
第1節 重組 DNA 技術的基本工具
一、教材分析
本節課選用的是人教版(2019)《選擇性必修3：生物技術與工程》第3章第1節：重組DNA技術的基本工具。本節主要介紹了DNA重組技術的三種基本工具及其作用。教材內容較為抽象，為了更好的讓學生理解DNA重組技術的三種基本工具，教材提供了較多的教學素材。例如，通過圖片的展示，讓抽象的語言在直觀的插圖中找到注釋；通過模擬制作活動，讓學生在實際動手中形成正確認識；教材還采用了“資料卡”的形式，對特別名詞進行了詮釋，擴展學生的知識面。本節內容是建立在必修1教材中酶的作用和特性，必修2教材中DNA的結構、復制、表達等知識的基礎上，通過本節的學習可以幫助學生理解和掌握微觀的分子工具，為后續學習“基因工程的基本操作程序”、“基因工程的應用”等內容做好鋪墊。
二、學情分析
本節課的授課對象是高二的學生，通過前面必修1和必修2的學習，學生已經掌握了DNA的結構與復制、基因表達等相關知識,也具備了一定的信息獲取能力和歸納表達能力。現在轉基因產品比較常見，也有一定的網絡熱度，學生對轉基因產品是有所耳聞的。但是對于轉基因產品如何產生的，用到什么工具，學生了解甚少，所以這會激發他們的學習興趣和求知欲?；蚬こ痰膬热葺^為抽象微觀，學生理解起來比較難。教師可以通過借助多媒體教學手段，創設教學情境和開展實踐操作活動，充分調動學生的能動性，促進學生對知識的掌握。
三、教學目標
1.闡明重組DNA技術需要三種基本工具及其作用。
2.掌握基因工程載體需要具備的條件。
3.認同基因工程的誕生和發展，離不開理論研究和技術創新，激發學生科技強國的奮斗精神。
四、教學重點和難點
教學重點：
1.闡明重組DNA技術需要三種基本工具及其作用。
學習難點：
1.闡明重組DNA技術需要三種基本工具及其作用。
2.掌握基因工程載體需要具備的條件。
五、教學設計思路
采用問題驅動、小組討論的策略，構建了三個學習任務：1.限制性核酸內切酶---“分子手術刀”；2.DNA連接酶---“分子縫合針”；3.基因進入受體細胞的載體---“分子運輸車”。每個學習任務完成后，組織學生進行相關模擬制作活動：利用材料包里的剪刀、膠帶、DNA序列和質粒圖，通過切割獲取人胰島素基因，讓學生模擬體會限制酶的作用；通過將人胰島素基因插入相關序列中，讓學生模擬體會DNA連接酶的作用；通過完善質粒結構模式圖并切割質粒，而后插入人胰島素基因，得到重組質粒，來讓學生鞏固載體結構和兩種工具酶的作用。
通過問題驅動引導學生在思索中學習新知識；通過模擬活動來進行分子工具的模擬操作使學生對基因工程的三種分子工具的認識形象化；通過小組討論，鍛煉學生交流與合作的能力；通過質疑點撥及歸納交流引導學生思考，歸納總結。具體設計思路如下：
六、教學過程
（一）、課堂導入
【視頻引入】通過“利用大腸桿菌生產人胰島素”的視頻導入
視頻結束后，讓學生思考：天然大腸桿菌并不能合成人胰島素，那么視頻中我們對大腸桿菌的什么物質進行了操作？這種操作的目的是什么？
教師引導學生回答，并指出這種操作其實就是基因工程，從而引出基因工程的定義。
教師帶領學生共同學習基因工程的概念：明確基因工程的目的、操作水平、原理和別名。
提出問題引發學生思考：為了完成操作，我們需要借助一些工具，而DNA的直徑只有2nm，因此，我們需要的工具也不是普通的工具，而是“分子工具”。要完成重組DNA這一精確過程，我們至少需要具有哪些功能的“分子工具”來對DNA分子進行操作呢？
學生進行回答：至少需要“切割、拼接、運輸”三種功能的分子工具（板書）。
過渡：那我們首先來學習第一種工具，執行“切割”功能的分子工具，是我們形象的稱之為“分子手術刀”的限制性內切核酸酶
（二）、新課講授
【任務一】學習限制性內切核酸酶--“分子手術刀”
閱讀課本p71，思考并小組討論以下問題串，驅動學生自主探究及小組合作，完成學習任務
限制酶的主要來源？推測其作用是什么？
如何理解“限制性”？
限制酶的作用部位？
限制酶的識別序列特點？
限制酶切割后產生怎樣的末端？
小組討論后，小組代表回答相關問題，教師及時進行引導評價及總結，師生共同完成對限制性內切核酸酶--“分子手術刀”這部分內容的學習。
進行小組活動，鞏固限制酶相關內容的學習。
【小組活動一】模擬制作活動：模擬限制酶的作用
請各小組拿出材料包中的①、②序列，圈出EcoRI的識別序列并用剪刀進行切割。
請小組代表分享切割結果，并體會剪刀就相當于限制酶這種工具。
過渡：剪切后的①、②序列是否可以拼接起來？為什么可以拼接起來？切割時我們切斷的是磷酸二酯鍵，那么我們拼接兩個DNA片段時也需要恢復磷酸二酯鍵。這就需要第二種分子工具，我們形象的稱之為“分子縫合針”的DNA連接酶。
【任務二】學習DNA連接酶--“分子縫合針”
閱讀課本p72，思考并小組討論以下問題，驅動學生自主探究及小組合作，完成學習任務
DNA連接酶的作用是什么？
DNA連接酶有哪些種類？列出其異同點？
教師引導學生作答并及時評價總結。
過渡：其實在之前的學習中我們已經認識了一種也能夠形成磷酸二酯鍵的酶，大家還記得嗎？
學生共同回答：DNA聚合酶
引導學生思考課本“旁欄思考”：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？
小組討論并請小組代表回答，其他小組質疑補充，最后師生共同總結。
【小組活動二】模擬制作活動：模擬DNA連接酶的作用
請各小組拿出活動一切割過的①、②序列，并將①、②序列用膠帶連接起來。
請小組代表分享連接結果，并體會膠帶就相當于DNA連接酶這種工具。
過渡：那下面我們來學習第三種分子工具，將目的基因運輸到受體細胞的工具，我們形象的稱為“分子運輸車”的載體。
【任務三】學習基因進入受體細胞的載體--“分子運輸車”
閱讀課本p72，思考并小組討論以下問題，驅動學生自主探究及小組合作，完成學習任務
1.最常用的載體是質粒，質粒的定義是什么？
2.質粒能作為載體需要具備哪些結構，這些結構存在的作用是什么？（結合質粒結構的模式圖分析）
3.除質粒外，還有哪些可以作為載體？
4.天然的質粒和病毒可以直接用來當做載體嗎？
小組思考討論并回答問題，師生共同總結。
通過以上問題探討，教師引導學生總結：基因工程載體應具備哪些條件？師生共同總結。
【小組活動三】模擬制作活動：完善質粒結構并且構建重組質粒
請各小組在材料包中找到質粒，并完善質粒結構模式圖，并將人胰島素基因插入質粒中構建重組質粒。
請小組代表分享結果并講解，體會載體應具備的條件。并利用相關的工具構建插入目的基因的重組質粒。
【課堂反饋】完成課本p74《練習與應用》
、本節小結
師生根據板書回顧本節知識點進行小結，并提出正是因為這三種基本工具的發現和研究，基因工程才得以誕生和發展。
七、板書設計
八、教學反思

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