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

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