資源簡介

人教版高中生物（2019）必選擇性必修三第三章基因工程第一節重組
DNA
技術的基本工具教學設計
一、教學背景
1.1
地位與作用“重組
DNA
技術的基本工具”是普通高中教科書選擇性必修二第三章基因工程中第一節的內容。課標設計本模塊的目的重在“開拓學生的視野，增強科技意識，激發學生探索生命奧秘和熱愛生物科學的情感”。本節的內容是建立在必修
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教材中酶的作用和特性，必修
2
教材中噬菌體侵染細菌的實驗、DNA
的結構和復制等相關內容的基礎上的。引導學生建立新舊知識之間的聯系，將有助于他們理解和掌握新知識。
1.2
學情分析學生學習狀況：已經學習必修
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教材中酶的作用和特性，必修
2
教材中噬菌體侵染細菌的實驗、DNA
的結構和復制等相關內容。且學生在平時的生活中，接觸了較多的轉基因產品，但是較為抽象的重組
DNA
技術的工具的知識點難免會存在無法完全接受的現象，相信可以學生迎難而上，樂觀學習。
1.3
教學目標　　
根據本教材的結構和學生學情分析，依據新課標要求，結合學生的認知結構及其心理特征，制定以下的教學目標及重難點：
1.
知識與技能目標：
（1）掌握基因工程操作的三種工具（限制酶，DNA
連接酶，載體）
（2）能夠準確說出每一種操作工具的特點及用途。
2.
過程與方法目標：
通過對基本概念、基本原理的學習，引導學生主動參與教學過程的探究活動，培養學生的獲取新知的能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力。
】3.
情感價值觀目標：通過學習重組
DNA
技術的工具，使學生認識到科學研究需要的嚴謹，認同基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術創新，進而激發學生科技強國奮斗的精神。】1.4
學習重難點學習重點（依據：新課標要求，學情分析）：（1）能夠準確說出每一種操作工具的特點及用途。
學習難點：
（1）DNA
重組技術所需的三種基本工具的作用。
（2）基因工程載體需要具備的條件。
二、課時安排：一課時
三、教學過程第一階段自主生疑（課前預習）
1.1
布置預習任務并填寫好問題生成單布置學生復習
DNA
結構、基因操作的工具等基礎知識并根據精講精練中新知梳理進行預習并把自己的疑問填寫在問題生成單里交給小組長。
1.2
活動準備將學生進行分組；準備好模擬制作活動所需的材料，布置學生按照通過預習的知識點準備不同顏色的紙片，用來制作基因進入受體細胞的載體。
第二階段互動釋疑（課中探究）
(一)結合基因工程應用的實例引人本節課的學習（導入：2min）
首先需拓展基因工程的概念，依木瓜為例認識基因工程。現在是吃木瓜的一個最佳時節，利用提前準備好的木瓜結合本節開篇“從社會中來”欄目中培育轉基因番木瓜的實例，提出本節課要解決的問題，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，從而引人本節課的學習。
（二）依據學情及新課標要求進行目標解讀及重難點分析（2min）
(三)學生通過預習產生了很多問題，在這一過程中進行問題反饋，并與學生一起歸納問題（3min）(四)針對同學們預習過程中產生的問題，組織好教材中的“思考.討論”活動，進行合作探究過程（25min）
基因工程是在
DNA
分子水平上進行設計和施工的，屬于微觀層面，學生在日常生活中很少接觸到，對此比較陌生，難于理解。因此，在教學中要充分利用教材中的生動形象的比喻、直觀的插圖、模擬制作活動等幫助學生增加感性認識。
教材“思考.討論”中的模擬制作活動對學生理解“分子工具"的本質特征具有十分重要的作用。教材中主要模擬的是限制酶和
DNA
連接酶的作用，教學時可以讓活動內容更加豐富，如可以增加不同的
DNA
片段，模擬不同限制酶的切割，甚至可以增加對載體的模擬，在載體中畫出相應的關鍵結構以及需要切割的
DNA
片段等?；顒拥陌才趴梢园凑战滩闹械捻樞?，在學生學習完本節內容后開展，以反饋檢測學生對前面內容的掌握情況;也可以邊講授相關的內容，邊帶領學生進行活動，通過任務驅動，讓學生在活動的過程中理解工具的作用。開展活動的同時，要注意利用好教材中的討論題引導學生展開討論，避免模擬活動變成簡單的模仿。
小組合作探究：重組
DNA
的模擬制作我們以小組為單位進行重組
DNA
的模擬制作，看看我們手中的材料：課件展示：活動目的：構建重組
DNA材料：白色紙片
：代表質粒片段紅色紙片：代表含目的基因的
DNA
片段剪刀：代表限制酶
E.coRI膠帶卷：代表
DNA
連接酶
膠帶：磷酸二酯鍵學生活動：分組進行重組
DNA
的模擬制作。
4.1.限制性內切核酸酶──“分子手術刀”預習反饋問題歸納：
（1）限制酶切割的什么鍵？
（2）什么是黏性末端？限制酶切割
DNA
后一定會形成黏性末端嗎？教師引領師生互動，生生互動，檢查學生完成任務情況，并評價。（1）學生手動制作不同顏色的
DNA
卡片，通過課本上的提示自己進行限制酶的探究實驗。教師點撥：課件演示：DNA
平面結構。播放動畫：限制酶切割
DNA，斷開的是磷酸二酯鍵，著重展示限制酶切割位點和切割后產生的單鏈末端。
（2）限制酶切割
DNA
切割片段后，可能形成兩種結果：黏性末端和平末端。
教師繼續設問：怎樣切割會形成黏性末端，怎樣切割會形成平末端呢？學生討論回答：限制酶在識別序列的中軸線兩側切割則形成黏性末端，延中軸線切割則形成平末端。
5（3）不同限制酶切割
DNA
可能形成相同的黏性末端。針對不同限制酶的識別序列和切割位點不同，學生活動觀察，小組討論。
（4）教師繼續設問：這一點體現出酶的什么特性？學生回答：酶的專一性。
4.2
基因進入受體細胞的載體──“分子運輸車”預習反饋
問題歸納：
（1）從質粒的這些結構特點中，概括出作為基因載體需要具備的條件？過渡：如果把目的基因比作“乘客”，把受體細胞比作“目的地”那么接下來的問題就是：
用什么方式將目的基因送入受體細胞呢？接下來我們研究基因工程的第二種工具──基因載體。
課件展示：質粒的結構模式圖。教師設問：質粒有怎樣的結構特點？學生回答：有復制原點，有限制酶的切割位點，帶有氨芐青霉素抗性基因。教師提示：有復制原點，說明質粒能夠自我復制；有限制酶的切割位點，說明這個“分子運輸車”可以為“乘客”騰出空位來；氨芐青霉素抗性基因容易被檢測出來，這種基因稱為標記基因。質粒是最常用的基因載體，你能不能從質粒的這些結構特點中，概括出作為基因載體需要具備的條件嗎？
學生通過討論回答：
（1）能自我復制
（2）有限制酶的切割位點
（3）有標記基因
（4）對受體細胞無害、容易提取4.3
DNA
連接酶──“分子縫合針”教師設問：“運輸車”已經準備好了，那怎樣才能讓“乘客”有不僅位坐，還能坐得很舒服呢？
學生回答：基因載體和目的基因的黏性末端可以互補配對。
（1）讓學生仔細觀察上述活動中剪切白色和紅色紙條后產生的“DNA
片段”的末端，并用膠帶卷將從紅色紙條上剪切下來的“DNA
片段"連接到白色紙條的切口處。
教師繼續設問：膠帶卷和膠帶代表什么？
學生答：膠帶卷:DNA
連接酶，膠帶:新形成的磷酸二酯鍵
（2）學生仔細觀察上述活動用訂書器將從紅色紙條上剪切下來的“DNA
片段"連接到綠色紙條的切口處,連接的部位是什么？
學生回答：DNA
連接酶恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵
（3）教師知識補充教師繼續設問：大家回憶一下，我們前面也學過一種酶，也能催化形成磷酸二酯鍵，記得嗎？課件展示表格

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