基因工程基本操作工具教学案例及反思（修改）.doc

小组合作学习模式在生物选修专题教学中的尝试与思考以基因工程的基本操作工具为教学案例江苏省扬州中学教育集团树人学校 王丽 225820摘要 新课程实施中课程资源匮乏，通过小组合作学习、改变了过去在生物选修模块教学中以教师为中心，课堂为中心和书本为中心的单一学习方式，而是向自主探索、合作交流和操作实践等多样化的学习方式转变。学生通过自主参与，获得亲身参与研究探索的体验。关键词 小组合作 基因工程 生物科学技术 教学案例 教学反思基因工程的基本操作工具为生物科学技术的第一堂课，它对开启学生学习本模块的兴趣起到至关重要的作用。下面介绍一下本人运用小组合作学习模式，实施这一课教学的案例。1 教材分析1.1教学目标 知识与技能：了解基因工程的基本概念；简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用；认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。过程与方法：着重培养学生分析问题的能力；使学生具有透过现实生活中的复杂现象、认清问题本质的抽象思维能力 ；调动学生学习的积极性，主动参与小组学习讨论，并大胆发言质疑。情感态度与价值观：通过学习转基因生物对生活的影响，使学生懂得怎样正确使用转基因食品；通过小组合作培养学生的自主和独立的精神；了解转基因生物对人类生活得影响，增强学生识别意识；激发学习积极性，提高自身素质，适应激烈的社会竞争。1.2教学重点与难点重点：DNA重组技术所需的三种基本工具的作用； 难点：基因工程载体需要具备的条件。2 学情分析学生通过必修二遗传与进化的学习已经学习了基因的表达，为基因工程的学习打下了理论基础，又学习了重组DNA技术的一些基础知识，或多或少的了解了一些基因工程的内容，在已学的知识的基础上，进一步探讨基因工程操作工具的来源、特点和具体的功能等就会得心应手。3 教学方法3.1教法学法：图片展示、资料分析、 小组合作交流讨论、模型展示、师生总结；教具：彩色硬纸板模型、剪刀、胶水、多媒体课件。3.2课前准备 学生：根据学案上的活动利用网络等媒体收集资料，制作模型，演示几种工具的作用；教师：将学生课前分组（本班共39人，分为6组，每组6-7人，编号1、2、3、4、5、6组，设小组组长一名（学生自主推荐），负责活动的规划，资料的汇总和同学们所遇问题的汇总，带动本组同学课堂讨论交流，进行适当点拨。副组长一名，监督本组的课堂纪律。4 教学设计4.1教学流程设计4.2 教学实施：4.2.1 导入新课教师活动学生活动设计意图在我国的十二生肖中，有一种属相是龙。龙式一种传说中的神奇动物。它角似鹿、鼻似狮、目似虎、唇似牛、爪似鹰、髭似马、鳞似鱼、身似蛇，能呼风唤雨、善腾云驾雾。在自然界中显然不存在龙这样的一种动物，但人类也许在不久的将来通过基因工程能造出这样一条龙呢!活动一：学生分小组讨论交流课前收集的关于基因工程成果和我们实际生活联系的一些资料图片通过收集资料，学生觉得本课知识在将来社会的应用前景，更加促进他们的求知欲望和学习兴趣。小组内相互交流，形成强烈的想知道基因工程操作工具及过程的欲望。4.2.2 基因工程的概念教师活动学生活动设计意图回顾已学知识，思考什么是基因工程呢？课件幻灯片展示表格基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平实质基因重组结果人类需要的基因产物指定学生回答概念，根据概念完成表格填写复习旧知，引入新知作工具及过程的欲望。4.2.3 基因工程的诞生和发展教师活动学生活动设计意图这样一种高难度的技术活，有哪些理论基础和技术支撑催生了基因工程呢？各组代表交流发言后总结理论基础：DNA是遗传物质的证明DNA是双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译技术支撑：基因转移载体的发现工具酶的发明DNA合成和测序技术的发明DNA体外重组的实现重组DNA表达实验的成功PCR技术的发明活动二：各组交流课前收集的基因工程的理论基础和技术支撑的相关资料，各组代表发言培养学生归纳总结的能力和收集信息的能力4.2.4 基因工程的基本操作工具教师活动学生活动设计意图以同学们收集到的转基因抗虫棉为例，要实现抗病基因的转移（黑板上示意供体和受体细胞硬纸板模型，标出目的基因）需要进行哪些步骤？要在分子水平上进行剪切、拼接、导入和表达，没有特殊的工具是不行的，“工欲善其事，必先利其器 ”，回顾基因工程常用的三种工具？限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体学生一起回答：剪切、拼接、导入、表达？通过对基因工程培育抗虫棉的关键步骤复习既巩固，再一次回顾基因工程的基本工具。4.2.5 分子手术刀-限制性核酸内切酶教师活动学生活动设计意图基于第1个小问题有些难，在学生讨论不出来的情况下，给予如下提示：我们有没有学过一种生物的DNA侵入到另外一种生物体内的实例？这种被侵染的生物物种有没有在自然界灭绝？它们没有免疫系统的保护，如何对付外来的DNA？第3个小问题各组用硬纸板模型上讲台交流展示，不同的限制酶（EcoR1、Sma1）识别的序列的特点，切割部位的特点小组互相评价，教师评价总结利用学生剪切的模型图解引导学生注意DNA的结构中被切的磷酸二酯键位置，分析限制酶切割的两种末端平末端和黏性末端的区别。活动三：各组讨论限制性核酸内切酶的来源？切割形成DNA末端的种类？模型演示限制酶的特点和功能？设置问题串，引发讨论的热潮。4.2.6 DNA连接酶-分子的缝合针教师活动学生活动设计意图小组互相评价，教师评价总结在学生上台展示交流时，要提醒同学注意讲明剪切下来的模型型片段哪些可以连接？连接的是哪个部位（磷酸二酯键还是氢键？）？所用的胶水代表什么？DNA连接酶与DNA聚合酶异同表格总结：DNA连接酶DNA聚合酶相同点不同点两张不同颜色的硬纸片代表不同的DNA分子，上面不同部位都有GAATTC片段分别请3个小组的同学演示切割拼接的全过程，其余3组进行评价，教师总结课堂反馈练习两条依据右图，下列有关基因工程的工具酶功能的叙述中不正确的是( )A.切断a处的酶为限制性内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.切断b处的酶为限制性内切酶你能用DNA连接酶将他们连接起来吗？(1) CTGCA (2) AC (3) GC G TG CG（4）G (5)G (6) GC CTTAA ACGTC CG(7) GT (8)AATTCCA G活动四：分组学习DNA连接酶的种类、模型演示DNA连接酶作用，思考DNA连接酶与DNA聚合酶的异同？活动五：演示重组DNA的全过程培养学生归纳总结能力和抽象思维能力。培养学生的实践能力，为下一节课积累感性认识。小组合作交流观看，相互解决遇到的难点疑点。4.2.7 运载体教师活动学生活动设计意图供体细胞的目的基因（如人的胰岛素基因）剪切下来后如何转移到受体细胞（大肠杆菌）体内？我们学习第三种工具。运载体没有切割位点将怎样？为什么运载体必须要有抗生素抗性基因？没有结果如何呢？如果载体对受体细胞有害将怎样？小组总结运载体必备的条件：1、能自我复制2、有切割位点3、有遗传标记基因4、对受体细胞无害等常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等等。介绍质粒的一些特点。课堂反馈练习在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ）A. 同种限制酶 B. 两种限制酶C. 同种连接酶 D. 两种连接酶属于质粒被选为基因运载体的理由是（ ）A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNA科学家从苏云金芽孢杆菌中提取的抗虫基因，放入棉花细胞中发挥作用，据此回答有关问题：（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是 ，此工具主要存在于 中，其特点是 。（2）导入棉花细胞需要运输工具具有的条件是 ，常用的运载体有 。活动六：小组根据课件提示的问题讨论归纳：作为基因的运载体必备的条件让学生进一步领悟分析 ，并且同后面的基因载体的构建知识进行联系学习。4.2.8 总结本课知识教师活动学生活动设计意图资料分析位于费城托马斯杰斐逊大学的希拉里和她的同事，成功地将人体中控制合成狂犬病抗体的基因，移入烟草作物中。 转基因烟草作物可以产生人体的这种抗体，能抗击致命性的狂犬病病毒。 结合这则资料中的实例,请你结合本课所学完整的叙述3种工具的使用方法、步骤?活动七：学生分组讨论，并分析基因工程三种工具在整个过程中的应用培养学生理论联系实际的能力。进而激发学生学习生物学知识的兴趣。基因工程的基本操作工具限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体来源种类功能特点种类功能必备条件举例4.3板书设计5 教学反思5.1 本课运用小组合作学习方法的成功之处：通过本节学习，学生懂得了基因工程技术的主要工具。这节知识涉及目前的尖端科技知识。在本节教学中教师只是引导，通过七个活动，开展小组合作学习，使得学生成为学习的主体，充分发挥了学生的主观能动性。在课堂上几乎不需要老师点名，每组会积极主动的站起来回答问题，及时的纠正和评价其余小组的活动。出乎意料的是，一位上课从不回答问题的同学在课堂的最后时刻终于按捺不住了，响亮清晰地归纳了运载体必备的条件，让我感动不已，我让全班同学以雷鸣般的掌声表示认可，他的自信心一下就上来了。课堂热烈的气氛使得一些平时上课容易瞌睡的同学精神高度集中，学生没有因为基因工程的知识抽象、深奥而停止交流讨论，因为课前的准备、预习、收集已经给他们奠定了很好的基础，在问题出现时有东西可以交流。教材中涉及的重点和难点内容，通过分析与学生一起来理解，再将这知识一般化，变成学生能理解的知识。通过课堂模型的演示、习题的反馈，使学生学以致用，做到重点突出，难点突破。5.2 此模式的缺点是：小组学习和在老师的个别点拨下能解决掉所有的问题，但不能建立本节课的知识体系，教师的板书形式就尤为重要了。今后在实施此方案时，应多注重及时分点总结，一节课上完，要让学生知道学习了哪些内容，它们之间有怎样的逻辑关系。5.3 与传统模式对照：本年级共有两个平行的选修生物的班级，且每班各39人，我在A班实施了此教学计划，在B班实施常规的一般化教学，将学生的小组活动取消改为教师主讲，学生跟着老师的问题和思路走，大多数同学不愿主动回答问题，等着老师点名，课堂气氛死板，有一些基础薄弱的学生整节课参与次数极少。两班课后限时作业反馈结果：选择题平均得分（共60分）填空题平均得分（共40分）平均总分