发现式教学【教学设计】《基因工程及其应用》（人教）.docx

基因工程及其应用教学模式介绍：发现式学习认为，科学家用来解决问题、探究未知的理性策略可以传授给学生。其模式是在学生积极参与科学探索过程，教师试图模拟科学家解决问题的过程，使学生体会科学家如何面临疑难境，学会搜集和加工资料，最终达到问题的解决，从而获得在真实生活情境中发现问题和解决问题的能力。发现式教学的课程环节：激趣导学目标导学导思点拨设问寻疑诊断反馈拓展延伸设计思路说明：多媒体展示：能产生人胰岛素的大肠杆菌图片、发光的水母图片和不能发光的热带斑马鱼图片，提问：能否能否让热带鱼也能发光?引入激发学生积极讨论，引入教学主题：现基因工程及其应用。根据教材的实际需求把要完成的教学内容分解成层次由浅入深的各个小目标，让学生去感知教材，链接生活，最大限度的使学生动口、动手、动脑，把学习的主动权交给学生。本节课利用多媒体资源对学生进行引导，让学生一边思考一边小结本节课的知识结构，起“温故而知新”的作用。更重要的是让学生把新知识与旧知识联系，形成新的概念，在自己的认知结构中进行重组，完善知识结构。教师按小组巡视并检查学生对问题的解决情况，收集学生的学习信息，及时引导，点拨，利用教学中预设的各个层次的问题，引导学生积极思考，养成良好的思维习惯。诊断反馈环节是贯穿本模式的一条主线。 从形式上看，练既可以是综合、书面的，也可以是整体、口头的； 从内容上看，既可以是知识掌握，也可以是思维训练；既可以是巩固强化，也可以迁移延伸；从教学程序上看，主要是安排在新课结束后巩固所学、迁移知识、培养能力，但也可以安排在新课开始前的导入性训练。 “大教学观”指出，要让课堂教学向课外延伸，指导学生开展相关的课外实验，丰富教学内容，培养学生的多种能力。通过延伸使知识系统化，条理化，提升认识水平，为进一步获得生物知识奠定良好的技能与心理基础。教材分析本节在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，而且生物育种知识是高中生物新课程教学中的重点知识，该知识内容不仅是必修2的学习主线之一，还与选修3现代生物科技专题中的基因工程专题有密切的联系，进一步引导学生认识遗传学的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术，最大限度地满足人类不断增长的物质需要的，通过该内容的分析学习，还可以训练学生的各方面能力。教学目标【知识与能力目标】1、简述基因工程的基本原理。2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用【过程与方法目标】1、利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。2、通过制作模型的活动来模拟基因工程的操作过程，使学生在理解步骤的同时，切身体会基因工程的主要过程。3、收集基因工程所取得的成果以及发展前景。4、通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。【情感态度价值观目标】1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。2、进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。3、通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，养成学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。教学重难点【教学重点】1、基因工程的基本原理。2、基因工程的安全性问题。【教学难点】1、基因工程的基本原理。2、转基因生物与转基因食品的安全性。课前准备1、多媒体课件；2、学生完成相应预习内容；3、学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。教学过程：一、激趣导学 “兴趣是最好的老师”。学习兴趣是学习动机中的重要成分，是学习动机中最现实，最活跃的因素。是推动学生产生寻求知识，从事学习活动的强大心理动因。多媒体展示：能产生人胰岛素的大肠杆菌图片、发光的水母图片和不能发光的热带斑马鱼图片，提问：能否能否让热带鱼也能发光?引入激发学生积极讨论，引入教学主题：现基因工程及其应用。二、目标导学“教是为了达到不需要教”。叶圣陶先生认为：“教师当然需教，而尤宜致力于导。导者，多方设法”。怎样“教”呢？布卢姆在“教育目标分类学”中指出：欲使学生在课堂教学中愉快学习，主动获取知识，在目标意识驱使下，产生永恒的“内驱力”。显然，“导学”环节就成为“六环节”模式中最核心的部分；也是一堂课中“时间篇幅”最长的一段。【目标分解】1.什么是基因工程？2. 基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？三、导思点拨在目标导学环节后，利用多媒体资源对学生进行引导，让学生一边思考一边学习，起到加强印象的作用。更重要的是让学生把新知识与旧知识联系，形成新的概念，在自己的认知结构中进行重组，完善知识结构，总结学习方法。符合“认知思考再认知”的认知规律。【新课讲授】一、基因工程的原理【独立自学】阅读教材 P102-103，解决以下问题： 什么叫基因工程?基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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。【讲授】1.对基因工程的理解：（1）基因工程的原理？ （基因重组）（2）基因工程是在什么水平上操作的？ （分子水平）（3）基因工程的结果？（定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。）2. 基因工程的基本工具：（1）基因的”剪刀” 名称：限制性核酸内切酶 (限制酶)名称的由来：在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。这种酶是从DNA分子内部切断DNA的，因此，这种酶称做限制性核酸内切酶。 来源:主要存在于微生物种类:已发现500多种特点：专一性即能识别特定的核苷酸序列，并能在特定位点上切割DNA 作用于: 磷酸二酯键【介绍】限制性核酸内切酶通常能识别46个碱基长度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA链。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列。这种序列的特点是，当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。 按照切割的方式，限制性核酸内切酶可以分为错位切和平切两种，它们分别产生黏性末端和平末端。思考：被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？不同的限制酶呢？ （2）基因的针线DNA连接酶 作用的对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。 作用位置：脱氧核糖与磷酸间的缺口 （磷酸二酯键）。 作用结果：形成磷酸二酯键，形成重组DNA。（3）基因的运输工具运载体 质疑：目的基因(如人胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？ 引出运载体常用的运载体：1）质粒（细菌和酵母菌） 2）噬菌体 3）动植物病毒运载体的作用：将外源目的基因送入受体细胞，并在受体细胞内使目的基因进行大量复制 思考：运载体应该具有什么特点呢? 1. 能够在宿主细胞内复制并稳定保存并大量复制； 2.具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 3.具有标记基因， 便于进行筛选 【介绍】质粒的结构与特点： 其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子；质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中；携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行自我复制，或整合到受体细胞染色体DNA上，随其进行同步复制，质粒DNA分子上有特殊的标记基因，供重组DNA鉴定和选择。学生活动：运用基因工程的概念和介绍的工具用文字描述其培育黄金大米的的简要过程【教师引导】结合课本的图示讲解培育转基因大肠杆菌的简要过程！(即让学生理解基因工程操作的基本步骤)【引导探究】基因工程基本操作步骤1、提取目的基因将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗病基因等。2、目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。3、将目的基因导入受体细胞要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。4、目的基因的检测和鉴定目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其中的遗传特性，只有通过检测和鉴定得知。如何操作？例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。二、基因工程的应用【独立自学】阅读教材 P104，解决以下问题：1.基因工程在农业上的应用主要表现在哪些方面?2.基因工程在医药卫生、食品工业的应用？【讲授】1、基因工程在农业上的应用-作物育种运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。例如：抗虫的基因来自苏云金芽胞杆菌。苏云金芽胞杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将控制这个蛋白质的基因导入棉花，使棉花自身具有抵御虫害的能力。2、基因工程与药物研制（1）微生物基因工程：即把目的基因导入大肠杆菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。（2）细胞基因工程：即用哺乳动物细胞株表达目的产物。（3）转基因动物：即将目的基因直接导入鼠、兔、羊和猪体内， 使目的基因在哺乳动物体内表达，从儿获得目的产物。PPT展示：基因工程药品：白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品。疫苗：乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾3、基因工程与环境保护(1)环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。(2)环境污染治理：基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。三、转基因生物与转基因食品的安全性【思考】转基因食品的安全性安全观点： 1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的； 2、减少农药使用、减少环境污染； 3、节省生产成本，降低粮食售价； 4、增加食品营养、提高食品产量等。反对派的观点一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。总结：PPT投影四、设问寻疑通过目标导学和导思点拨环节后，完成了教学的基本目标，解决了学生带共性的问题，但每个学生都是一个世界，他们难免还存在着个别特殊问题，所以安排一定时间接受质疑、咨询、解惑，实现因材施教。教师按小组巡视并检查学生对问题的解决情况，收集学生的学习信息，及时引导，点拨，利用教学中预设的各个层次的问题，引导学生积极思考，养成良好的思维习惯。设问：1、与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？提示：目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短2、DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不同？。提示：后者将游离的脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链，前者将两段短的脱氧核苷酸链连接成一段长的脱氧核苷酸链。二者的比较五、诊断反馈诊断反馈环节是一个灵活而流动的环节，是贯穿本模式的一条主线。 从形式上看，练既可以是综合、书面的，也可以是整体、口头的；既可以是说，也可以是听；既可以是知识掌握，也可以是思维训练；既可以是独立作业，也可以是集体讨论。 从内容上看，既可以是知识掌握，也可以是思维训练；既可以是巩固强化，也可以迁移延伸。从教学程序上看，虽然主要是安排在新课结束后巩固所学、迁移知识，培养能力，但也可以安排在新课开始前的导入性训练；还可以安排在新课进行中的发现性训练或强化训练。【课堂诊断】1在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（D）A目的基因的提取和导入 B目的基因的导入和检测C目的基因与运载体结合和导入 D目的基因的提取和与运载体结合2下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是（D）A B C D3DNA连接酶的主要功能是（C）ADNA复制时母链与子链之间形成的氢键 B粘性末端碱基之间形成的氢键C将两条DNA末端之间的缝隙连接起来D将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来4.要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( A )限制酶DNA连接酶解旋酶还原酶 ABCD5.有关基因工程的叙述中，错误的是（ A ）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶六、拓展延伸此环节属于延伸阶段，“大教学观”指出，要让课堂教学向课外延伸，指导学生开展相关的课外实验，丰富教学内容，培养学生的多种能力。生物学科本身就是一门实验性的自然学科。通过课外生物实践培养学生热爱生命、热爱科学、热爱自然的情感。通过延伸使知识系统化，条理化，提升认识水平，为进一步获得生物知识奠定良好的技能与心理基础。基因工程要武介绍：胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5