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文档简介
3.1重组DNA技术的基本工具教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3一、教学内容分析
本节课的主要教学内容为人教版(2019)选择性必修3第3章第1节《重组DNA技术的基本工具》。本节内容主要介绍了DNA分子工具酶的种类、作用和应用,以及限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。
2.教学内容与学生已有知识的联系
学生在学习本节课之前,已经掌握了DNA分子的结构和功能、DNA复制、转录和翻译等基础知识。在此基础上,学生已经能够理解DNA分子在遗传信息传递过程中的作用,为学习重组DNA技术奠定了基础。本节课的内容与学生已有的知识体系密切相关,有助于学生更好地理解和掌握基因工程的核心技术。二、核心素养目标
1.掌握DNA分子工具酶的种类、作用和应用,提高学生的生命观念素养。
2.学会分析限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用,培养学生的科学思维素养。
3.了解基因工程在现代生物技术中的应用,提升学生的社会责任素养。
4.通过实践操作,培养学生的合作精神和团队协作能力,提高学生的实践创新素养。
5.激发学生对生物科学的兴趣和热爱,增强学生的科学探究素养。三、学习者分析
1.学生已经掌握了哪些相关知识。
在学习本节课之前,学生已经学习了DNA分子的结构和功能、DNA复制、转录和翻译等基础知识。这些内容为学习重组DNA技术奠定了基础,使学生能够更好地理解和掌握基因工程的核心技术。
2.学生的学习兴趣、能力和学习风格。
学生对生物科学通常有较高的兴趣,尤其是对基因工程等前沿技术。在学习本节课时,学生可以通过实验和案例分析等方式,提高自己的观察能力和分析问题的能力。此外,学生的学习风格也有所不同,有的喜欢通过阅读教材来获取知识,有的则更倾向于通过实践操作来学习。
3.学生可能遇到的困难和挑战。
在学习本节课时,学生可能会遇到一些困难和挑战。例如,对DNA分子工具酶的种类和作用的理解可能会有所困难,对限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用的理解也可能不够深入。此外,学生可能对基因工程在现代生物技术中的应用的理解不够全面,需要通过案例分析和实践操作来加深理解。四、教学方法与手段
1.教学方法
(1)讲授法:在本节课中,教师可以通过讲授法向学生介绍DNA分子工具酶的种类、作用和应用,以及限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。通过讲授法,学生可以系统地了解本节课的内容,为后续的实验和案例分析打下基础。
(2)讨论法:教师可以组织学生进行小组讨论,让学生在讨论中交流对DNA分子工具酶的理解,探讨限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。通过讨论法,学生可以提高自己的思维能力和分析问题的能力。
(3)实验法:教师可以安排学生进行实验操作,让学生亲身体验DNA分子工具酶的应用。通过实验法,学生可以加深对工具酶的理解,提高自己的实践操作能力。
2.教学手段
(1)多媒体设备:教师可以利用多媒体设备展示DNA分子工具酶的图片和动画,让学生更直观地了解工具酶的形态和作用。同时,教师还可以利用多媒体设备播放基因工程的案例视频,让学生了解基因工程在现代生物技术中的应用。
(2)教学软件:教师可以利用教学软件进行虚拟实验,让学生在计算机上模拟DNA分子工具酶的操作过程。通过虚拟实验,学生可以提高自己的操作技能,加深对工具酶的理解。
(3)教学案例:教师可以提供一些基因工程的真实案例,让学生分析案例中DNA分子工具酶的应用。通过案例分析,学生可以提高自己的分析和解决问题的能力。五、教学流程
1.导入新课(用时5分钟)
教师通过展示一些基因工程的产品,如基因治疗、基因编辑等,激发学生的兴趣,引发学生思考基因工程在现代生物技术中的应用。然后,教师提出问题:“基因工程是如何实现对基因的改造和操作的呢?”引出本节课的主题——重组DNA技术的基本工具。
2.新课讲授(用时15分钟)
(1)教师通过讲授法介绍DNA分子工具酶的种类、作用和应用。例如,限制酶可以切割特定的DNA序列,DNA连接酶可以连接DNA片段,DNA聚合酶可以复制DNA等。教师可以通过展示图片和动画,帮助学生理解工具酶的形态和作用。
(2)教师讲解限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。例如,限制酶可以用于切割目的基因和载体DNA,DNA连接酶可以用于连接目的基因和载体DNA,DNA聚合酶可以用于扩增目的基因等。教师可以通过案例分析,帮助学生理解工具酶的应用。
(3)教师讲解基因工程在现代生物技术中的应用,例如基因治疗、基因编辑等。教师可以通过播放视频,让学生了解基因工程的应用实例。
3.实践活动(用时10分钟)
(1)学生进行实验操作,亲身体验DNA分子工具酶的应用。例如,学生可以使用限制酶切割DNA,使用DNA连接酶连接DNA片段,使用DNA聚合酶扩增DNA等。通过实践活动,学生可以加深对工具酶的理解,提高自己的实践操作能力。
(2)学生进行虚拟实验,通过计算机模拟DNA分子工具酶的操作过程。通过虚拟实验,学生可以提高自己的操作技能,加深对工具酶的理解。
(3)学生进行案例分析,分析基因工程在现代生物技术中的应用实例。通过案例分析,学生可以提高自己的分析和解决问题的能力。
4.学生小组讨论(用时5分钟)
(1)学生分组讨论DNA分子工具酶的种类、作用和应用。例如,学生可以讨论限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶的特点和应用场景。通过讨论,学生可以加深对工具酶的理解。
(2)学生分组讨论限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。例如,学生可以讨论如何选择合适的限制酶切割DNA,如何使用DNA连接酶连接DNA片段等。通过讨论,学生可以提高自己的分析和解决问题的能力。
(3)学生分组讨论基因工程在现代生物技术中的应用。例如,学生可以讨论基因治疗、基因编辑等技术的应用和挑战。通过讨论,学生可以提高自己的社会责任素养。
5.总结回顾(用时5分钟)
教师引导学生回顾本节课的内容,强调DNA分子工具酶的种类、作用和应用,以及限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。教师可以提出一些问题,让学生回答,以检查学生的学习效果。同时,教师可以强调基因工程在现代生物技术中的应用,激发学生对生物科学的兴趣和热爱。六、知识点梳理
1.DNA分子工具酶的种类、作用和应用
-限制酶:可以切割特定的DNA序列,用于切割目的基因和载体DNA。
-DNA连接酶:可以连接DNA片段,用于连接目的基因和载体DNA。
-DNA聚合酶:可以复制DNA,用于扩增目的基因。
2.限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用
-限制酶可以用于切割目的基因和载体DNA,选择合适的限制酶可以提高基因克隆的成功率。
-DNA连接酶可以用于连接目的基因和载体DNA,连接后的DNA分子可以进入宿主细胞进行表达。
-DNA聚合酶可以用于扩增目的基因,通过PCR技术可以快速扩增特定的DNA序列。
3.基因工程在现代生物技术中的应用
-基因治疗:通过基因工程可以修复或替换受损的基因,治疗遗传性疾病。
-基因编辑:通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术可以精确地修改基因序列,用于研究基因功能和治疗遗传性疾病。
-基因工程药物:通过基因工程可以生产特定的蛋白质药物,用于治疗疾病。
-基因工程农作物:通过基因工程可以提高农作物的产量、抗病性和抗虫性,提高农业生产效率。
4.DNA分子工具酶的选择和应用
-选择合适的限制酶:根据目的基因和载体DNA的序列特点,选择能够切割特定序列的限制酶,提高基因克隆的成功率。
-应用DNA连接酶:使用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
-应用DNA聚合酶:使用DNA聚合酶进行DNA扩增,通过PCR技术可以快速扩增特定的DNA序列。
5.基因工程实验操作
-DNA分子工具酶的制备和保存:了解限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶的制备和保存方法,保证实验的顺利进行。
-目的基因的提取和纯化:通过实验操作提取和纯化目的基因,为后续的基因克隆和表达提供原料。
-载体DNA的制备和纯化:通过实验操作制备和纯化载体DNA,为后续的基因克隆和表达提供载体。
-目的基因与载体DNA的连接:通过实验操作将目的基因与载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
-重组DNA分子的转化和筛选:通过实验操作将重组DNA分子转化进入宿主细胞,并进行筛选,获得目的基因的表达产物。七、课后作业
1.请列出三种DNA分子工具酶的名称及其作用。
2.请简述限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。
3.请举例说明基因工程在现代生物技术中的应用。
4.请描述DNA分子工具酶的选择和应用过程。
5.请设计一个实验方案,将目的基因与载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
补充说明:
1.DNA分子工具酶的名称及其作用:限制酶(切割DNA)、DNA连接酶(连接DNA片段)、DNA聚合酶(复制DNA)。
2.限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用:限制酶用于切割目的基因和载体DNA,DNA连接酶用于连接目的基因和载体DNA,DNA聚合酶用于扩增目的基因。
3.基因工程在现代生物技术中的应用:基因治疗(治疗遗传性疾病)、基因编辑(研究基因功能和治疗遗传性疾病)、基因工程药物(治疗疾病)、基因工程农作物(提高农业生产效率)。
4.DNA分子工具酶的选择和应用过程:根据目的基因和载体DNA的序列特点,选择能够切割特定序列的限制酶,使用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
5.实验方案:提取目的基因和载体DNA,使用限制酶切割目的基因和载体DNA,使用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接起来,形成重组DNA分子,将重组DNA分子转化进入宿主细胞,进行筛选,获得目的基因的表达产物。八、板书设计
①重点知识点:DNA分子工具酶的种类、作用和应用。
-限制酶:切割DNA。
-DNA连接酶:连接DNA片段。
-DNA聚合酶:复制DNA。
②词句:
-基因工程的核心技术。
-限制酶的选择和应用。
-载体DNA的制备和纯化。
-目的基因与载体DNA的连接。
③艺术性和趣味性:
-使用彩色粉笔标注DNA分子工具酶的种类。
-设计DNA分子的卡通形象,展示DNA分子的结构和功能。
-利用图片和动画展示工具酶的作用和应用。
-设计实验操作的流程图,展示实验步骤和结果。九、课堂小结,当堂检测
课堂小结:
1.DNA分子工具酶的种类:限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶。
2.DNA分子工具酶的作用:限制酶切割DNA,DNA连接酶连接DNA片段,DNA聚合酶复制DNA。
3.DNA分子工具酶的应用:基因克隆、基因编辑、基因治疗、基因工程药物、基因工程农作物。
4.基因工程的基本步骤:目的基因的提取和纯化、载体DNA的制备和纯化、目的基因与载体DNA的连接、重组DNA分子的转化和筛选。
5.基因工程的意义:提高农业生产效率、治疗遗传性疾病、生产特定的蛋白质药物。
当堂检测:
1.请简述DNA分子工具酶的种类及其作用。
答案:DNA分子工具酶包括限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶。限制酶可以切割特定的DNA序列,DNA连接酶可以连接DNA片段,DNA聚合酶可以复制DNA。
2.请举例说明限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等工具酶在基因工程中的应用。
答案:限制酶可以用于切割目的基因和载体DNA,选择合适的限制酶可以提高基因克隆的成功率。DNA连接酶可以用于连接目的基因和载体DNA,连接后的DNA分子可以进入宿主细胞进行表达。DNA聚合酶可以用于扩增目的基因,通过PCR技术可以快速扩增特定的DNA序列。
3.请描述基因工程的基本步骤。
答案:基因工程的基本步骤包括目的基因的提取和纯化、载体DNA的制备和纯化、目的基因与载体DNA的连接、重组DNA分子的转化和筛选。
4.请简述基因工程的意义。
答案:基因工程的意义包括提高农业生产效率、治疗遗传性疾病、生产特定的蛋白质药物。
5.请设计一个实验方案,将目的基因与载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
答案:实验方案如下:
(1)提取目的基因和载体DNA。
(2)使用限制酶切割目的基因和载体DNA。
(3)使用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接起来,形成重组DNA分子。
(4)将重组DNA分子转化进入宿主细胞,进行筛选,获得目的基因的表达产物。十、教学反思与总结
今天,我上了一堂关于重组DNA技术的基本工具的课。在教学过程中,我使用了讲授法、讨论法和实验法,让学生们通过多种方式来理解和掌握知识。我使用了多媒体设备和教学软件来展示DNA分
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