高中生物《基因工程及其应用》教学设计

人教版高中生物基因工程及其应用教学设计一、总体设计指导思想本节课突出对学生技能和科学素质的培养，通过精心设计课堂教学环节，来培养学生的信息提取能力、识图能力、语言表达能力、实际操作能力及培养学生的科学精神和科学素养。二、教材分析基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生了巨大的影响，学习这一内容既有利于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学技术社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划提供一种新的视角。而对这一专题的教学，首先要考虑基础性，高中阶段的教学不是培养专家，而是要全面提高学生的科学素养，因此着力点应瞄准对学生的发展起根本作用的知识能力思想情感上，针对本节内容即简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用，关注转基因生物和转基因食品的安全性；关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高；运用所学 DNA 重组技术的知识，模拟制作重组 DNA 模型，而本课知识、能力上主要解决基因工程操作的原理及基本步骤以及模型构建。三、教学目标（一）知识目标简述基因工程的基本原理举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用关注转基因生物和转基因食品的安全性； （二）情感态度价值观目标关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高（三）能力目标运用所学 DNA 重组技术的知识，模拟制作重组 DNA 模型。四、教学重难点重点：基因工程的主要步骤基因工程的应用转基因生物和食品的安全性难点：基因工程的基本原理。转基因生物与转基因食品的安全性。五、教学过程：2,4,6程序 教师活动 学生活动 设计意图引入新课1.展示图片：能发光的水母和不能发光的热带斑马鱼2.提出问题：若想获得能发光的热带斑马鱼该如何操作引导学生思考导入基因工程并呈现本节课的学习目标思考回答学以致用，以已学知识为基础，发散学生思维，解决实际问题。基因工程的概念环节 1.核心概念教学展示基因工程的概念，抓住核心点即基因工程的别名、原理和结果认真听讲，理解，回答 使学生直观的感知知识环节 2.提取信息呈现材料：美国人培育转基因大肠杆菌的过程材料提出问题：找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词阅读资料，找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词通过阅读材料找出三个关键动词，培养学生提取信息的能力。基因工程的基本工具环节 3.合作探究说明三个关键动词即剪切、插入、转移入各对应一种基本工具即限制酶、DNA 连接酶、运载体，关于三种基本工具呈现三个问题引导学生自主学习后小组合租探究：（1）限制酶的分布、自主学习课本 102 页最后一段至103 页第二段，思考后小组合作讨论以上三个问题通过自主学习培养学生独立思考的能力，通过小组合作讨论培养学生的团队合作意识。作用及特性（2）DNA 连接酶的作用、作用对象和作用部位（3）运载体的常见种类、作用学生思考讨论后，根据学生的回答通过图像引导学生正确理解相关知识环节 4.读图说话展示基因工程操作的过程图即课本图6-6提出要求：用自己的话描述基因工程操作的一般步骤根据学生描述进一步规范化从而概括出基因工程操作的四个基本步骤读图识图，自主组织语言描述基因工程的操作过程培养学生识图能力及语言表达能力进一步形成规范的学科语言意识和素养基因工程的基本操作步骤 环节 5.动手动脑模型制作提供以下材料剪刀-限制酶（GAATTC） ；胶带-DNA 连接酶；环形纸带-质粒；纸条- 含目的基因的 DNA 分子提出要求：制作模型模拟基因工程的关键操作步骤，边制作边描述。积极动脑思考、动手操作，动嘴描述，小组合作制作基因表达载体构建的过程模型本模型制作的设计和运用，旨在激发学生探索和协作的兴趣，培养学生的动手能力和思维能力及语言表达能力和团队合作意识课堂小结利用多媒体课件板书引导学生概括总结学生总结本节课知识要点 巩固基础知识，形成关于本节的整体知识网络当堂达标检测呈现当堂检测题目5min 后核对答案给出自我评价表进行检测订正答案进行本节效果自我评价，并总结出本节课的疑惑与问题检测学生听课效果，帮助学生查漏补缺。六、学案设计：6.2 基因工程-课堂探究案1学习目标1.简述基因工程的基本原理2.通过模型制作理解基因工程的关键步骤二合作探究1.核心概念：基因工程又叫做基因拼接技术或 DNA 重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。别名_ 原理_结果_2.信息提取：阅读以下资料，找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词。美国人在 1978 年用大肠杆菌生产出了胰岛素，大肠杆菌产生胰岛素并进行批量生产的原理是运用到了现代生物技术的转基因技术，它是先将人胰岛素基因从人的染色体 DNA 上剪切出来，插入从细菌细胞中提取出来的质粒（作为载体）中，再将这个合并起来的、带有胰岛素基因的质粒，转移入大肠杆菌的细胞中，随后该胰岛素基因会指导大肠杆菌细胞产生胰岛素，人类即可将这些胰岛素提取并收集出来，用于治疗糖尿病病人，给糖尿病患者带来了福音.能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词分别是_、_、_。3.合作探究：阅读课本 102 页最后一段至 103 页第二段，探讨以下问题（1）限制酶的分布、作用及特性思考一：限制性核酸内切酶切割的是 DNA 分子的哪个部位_（2）DNA 连接酶的作用、作用对象和作用部位思考二：DNA 连接酶与 DNA 聚合酶有何区别？_（3）运载体的常见种类、作用4.读图说话：读下图，用自己的话描述基因工程操作的一般步骤。5.动手动脑：用以下制作模型模拟基因工程的关键操作步骤，边制作边描述。剪刀-限制酶（GAATTC ） ；胶带-DNA 连接酶；环形纸带-质粒；纸条-含目的基因的 DNA 分子三.当堂达标检测1.基因工程中基因的“剪刀”是（ ）A噬菌体、动植物病毒BDNA 连接酶C质粒D限制性核酸内切酶2 （2014金山区一模）下列物质中，不具有特异性识别作用的是（ ）A.糖蛋白 B.抗体C.质粒 D.限制性核酸内切酶3下列关于 DNA 连接酶的作用叙述正确的是（ ）A将单个核苷酸加到某个 DNA 片段末端，形成磷酸二酯键B将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键D只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来，而不能连接任意两个 DNA 片段4 （2015巴中模拟）下列关于生物知识的叙述中，正确的是（ ）在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA 连接酶、运载体；人和动物细胞在无氧条件下也能分解有机物、释放能量，并产生二氧化碳；乳酸菌、酵母菌和蓝藻的细胞内都有核糖体、DNA、RNA；质粒和线粒体是既有核酸又有膜的细胞结构；糖蛋白、抗体、受体、tRNA 都是具有特异性识别作用的物质；噬菌体侵染细菌的实验证明了 DNA 是主要的遗传物质；A. B. C. D.5已知某种限制性内切酶在一线性 DNA 分子上有 3 个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性 DNA 分子在 3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生 a、b、c、d 四种不同长度的 DNA片段。现在多个上述线性 DNA 分子，若在每个 DNA 分子上至少有 1 个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性 DNA 分子最多能产生长度不同的 DNA 片段种类数是（ ）A3 B4 C9 D126在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（ ）A 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B 用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C 将重组 DNA 分子导入烟草原生质体D 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞自我评价表题号 1 2 3 4 5 6答案得分（每题 5分）总结出本节课的疑惑与问题6.2 基因工程-课后拓展案1.归纳总结限制酶、DNA 连接酶、DNA 聚合酶、解旋酶的作用及作用部位。限制酶_DNA 连接酶_DNA 聚合酶_解旋酶_练习：下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（ ）A B C D2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC；限制酶的识别序列和切点是GATC。请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶还是限制酶切割质粒呢？请说明理由。总结：限制酶选择的注意事项。(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择 Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择 Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用 Pst 和 EcoR 两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶 Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。3.限制性核酸内切酶 Mun 和限制性核酸内切酶 EcoR 的识别序列及切割位点分别是CAATTG 和 GAATTC。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )4.关于右图所示 DNA 分子的说法，正确的是( )A.限制酶作用于部位，DNA 连接酶作用于部位B.该 DNA 的特异性表现在碱基种类和(A+T)(G+C)的比例上C.若该 DNA 中 A 为 p 个，占全部碱基的 nm(m2n)，则 G 的个数为(pm2n)-pD.把该 DNA 放在含 15N 的培养液中复制两代，子代中含 15N 的 DNA 占 345下图表示一项重要的生物技术，对图中物质 a、b、c、d 的描述，正确的是（ ）Aa 的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构B要获得相同的黏性末端，可以用不同种 b 切割 a 和 dCc 连接双链间的 A 和 T，使黏性末端处碱基互补配对D若要获得序列 d，只能从基因文库中寻