經(jīng)典：基因工程說(shuō)課

1、2021/8/61基因工程及基因工程及其應(yīng)用其應(yīng)用第第2節(jié)節(jié)說(shuō)課人：范青青說(shuō)課人：范青青2021/8/62說(shuō)課流程圖：說(shuō)課流程圖：課標(biāo)及教材分析學(xué)情分析教學(xué)目標(biāo)分析思維目標(biāo)分析吸引初層階段探究深層階段創(chuàng)造上層階段教學(xué)背景分析目標(biāo)分析教學(xué)組織形式思維探究環(huán)教學(xué)過(guò)程教學(xué)總體分析圖1 說(shuō)課流程圖2021/8/63課標(biāo)及教材分析 本節(jié)課要落實(shí)的是高中生物學(xué)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：“遺傳與進(jìn)化”模塊中，6.2“從雜交育種到基因工程”這一主題下的“基因工程及其應(yīng)用”的這一節(jié)及其相關(guān)的具體內(nèi)容。 對(duì)教材中的知識(shí)在學(xué)生頭腦中的思維構(gòu)建，形成的具體的思維過(guò)程分析，用思維導(dǎo)圖的形式進(jìn)行整理如下：教學(xué)背景分析一2021/8

2、/64引出引出引出包括包括包括需要類比得出包括包括包括作用于作用于作用于解釋對(duì)比對(duì)比對(duì)比對(duì)比轉(zhuǎn)基因生物資料轉(zhuǎn)基因食品資料轉(zhuǎn)基因相關(guān)圖片轉(zhuǎn)基因（基因工程）基因工程的過(guò)程提取目的基因運(yùn)載目的基因表達(dá)目的基因基因操作的工具相關(guān)的生活實(shí)例基因的剪刀基因的針線基因的運(yùn)載體限制酶DNA連接酶質(zhì)粒、病毒轉(zhuǎn)基因?qū)嵗s交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種本節(jié)知識(shí)思維導(dǎo)圖：本節(jié)知識(shí)思維導(dǎo)圖：圖2 “基因工程的原理及應(yīng)用”的思維導(dǎo)圖 2021/8/65學(xué)情分析 學(xué)習(xí)“遺傳與進(jìn)化”這本課本是在高中一年級(jí)的下半學(xué)期，這個(gè)時(shí)期的孩子們有他們自己獨(dú)到思考問(wèn)題的方法，作為教師千萬(wàn)不可以將學(xué)生的活躍的思維扼殺掉，對(duì)于遺傳相關(guān)的知

3、識(shí)，前五章也已經(jīng)分別在不同的層次水平上有了學(xué)習(xí)，對(duì)分子水平的遺傳規(guī)律，遺傳載體，遺傳關(guān)系等等都有了足夠的認(rèn)識(shí)，聯(lián)系生活近的遺傳知識(shí)的應(yīng)用，又是學(xué)生們比較感興趣的問(wèn)題，在好奇心的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生們會(huì)主動(dòng)地來(lái)學(xué)習(xí)本節(jié)的內(nèi)容，并且本節(jié)知識(shí)的原理過(guò)程，用詞生動(dòng)有趣，又便于學(xué)生理解，所以學(xué)生也不會(huì)覺得枯燥，在樂中學(xué)，在樂中用，在樂中討論進(jìn)步，學(xué)生們也會(huì)受益匪淺的。 2021/8/66教學(xué)目標(biāo)分析 知識(shí)目標(biāo)： 簡(jiǎn)述基因工程的基本原理； 舉例說(shuō)出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用； 闡明基因工程的基本過(guò)程； 對(duì)比闡明基因工程及其他幾種育種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。目標(biāo)分析二2021/8/67能力目標(biāo)： 鍛煉歸納總結(jié)對(duì)比的思維

4、能力； 進(jìn)行轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性的資料搜集和分析； 培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)、發(fā)散思維和類比學(xué)習(xí)的能力。情感目標(biāo)： 關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性； 體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的密切聯(lián)系。2021/8/68思維目標(biāo)分析分析性思維目標(biāo)：在一定的教學(xué)情境中，對(duì)與基因工程原理有關(guān)的社會(huì)生活現(xiàn)象的分析，然后在分析類比中掌握此原理。創(chuàng)造性思維目標(biāo)：大膽提出假設(shè)，發(fā)散思維，使思維無(wú)拘無(wú)束，自由大膽有見地性，體現(xiàn)新時(shí)代特點(diǎn)。實(shí)用性思維目標(biāo)：把基因工程的原理可以熟練的應(yīng)用到生活當(dāng)中，來(lái)解釋那些轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的由來(lái)，學(xué)以致用的思維放到首位，可以基于此和生活中的需要，提出新的被社會(huì)所要求的轉(zhuǎn)基因生物的

5、構(gòu)建。 2021/8/69 本節(jié)課采用基于斯滕伯格三元思維教學(xué)，5E教學(xué)環(huán)，布魯姆教育目標(biāo)分類的眾家智慧之結(jié)晶，由筆者自己所提出的新的教學(xué)環(huán)路思維探究環(huán)（即教學(xué)過(guò)程分為吸引初層階段、探究深層階段、創(chuàng)造上層階段）。 吸引初層階段主要在于記憶、理解，而這個(gè)認(rèn)知的低級(jí)層次就顯現(xiàn)出了它們的根基性，在自己興趣上的學(xué)習(xí)著實(shí)是一種快樂，基本的常識(shí)性思維加樂學(xué)，使學(xué)生對(duì)問(wèn)題有一個(gè)基礎(chǔ)性的認(rèn)識(shí)，為后邊的思維探究解決，以及思考再利用奠定了良好的基礎(chǔ)。探究深層階段則在于分析、應(yīng)用，把前邊有基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，充分在自己及團(tuán)隊(duì)的力量之下，分析清楚，并來(lái)引導(dǎo)指導(dǎo)實(shí)踐的應(yīng)用。教學(xué)組織形式三2021/8/610創(chuàng)造上層階段又

6、重評(píng)價(jià)和擴(kuò)展，本節(jié)知識(shí)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下基本學(xué)完，對(duì)具體內(nèi)容掌握程度以及應(yīng)用表述如何，可否將知識(shí)遷移運(yùn)用，則體現(xiàn)在本階段的培養(yǎng)，而其遷移又可以為其他部分的學(xué)習(xí)來(lái)作為吸引初層階段的接觸，學(xué)習(xí)環(huán)路體現(xiàn)于此。當(dāng)然在這三個(gè)階段都不能缺少思維形成的引導(dǎo)線路。 本節(jié)課的教學(xué)主要依托這種環(huán)路教學(xué)，將整個(gè)的設(shè)計(jì)的核心部分，充分運(yùn)用環(huán)路引導(dǎo)的思路，學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考、探究、掌握必要知識(shí)，教師輔助引導(dǎo)，自動(dòng)對(duì)基因工程的原理，在充分理解和運(yùn)用的基礎(chǔ)之上深入到應(yīng)用，形成自己的思維脈絡(luò)。2021/8/611吸引初層階段（記憶、理解）吸引初層階段（記憶、理解） 思維過(guò)程 教學(xué)過(guò)程四圖3 吸引初層階段思維導(dǎo)圖 引出引出

7、引出類比得出得出得出轉(zhuǎn)基因生物資料轉(zhuǎn)基因食品資料轉(zhuǎn)基因相關(guān)圖片提取目的基因運(yùn)載目的基因表達(dá)目的基因轉(zhuǎn)基因（基因工程）衣服圖案的添加，車輛的搭乘等2021/8/612能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的圍繞思維的探究教學(xué)2021/8/613轉(zhuǎn)魚抗寒基轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄因的番茄轉(zhuǎn)基因鮭轉(zhuǎn)基因鮭魚魚抗蟲害的玉米抗蟲害的玉米2021/8/614類比不同衣服花紋圖片的剪割和縫貼，以及搭車進(jìn)北京事件小組討論基因工程到底是怎么回事？如何可以辦到前邊例子提到的情況？此過(guò)程教師加以必要的引導(dǎo)，學(xué)生自己的思維起主導(dǎo)作用2021/8/615如此基因工程的大致過(guò)

8、程就出來(lái)了：提取目的基因運(yùn)載目的基因表達(dá)目的基因基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 2021/8/616思維目標(biāo)的落實(shí)分析 在本階段的設(shè)計(jì)當(dāng)中，充分調(diào)動(dòng)的是學(xué)生類比分析的思維能力，還有就是對(duì)已學(xué)的舊知識(shí)有一個(gè)歸納總結(jié)再應(yīng)用的鍛煉，體會(huì)知識(shí)對(duì)生活的指導(dǎo)和聯(lián)系，學(xué)生在教師引導(dǎo)問(wèn)題串的頭腦風(fēng)暴方法的運(yùn)用下，大膽質(zhì)疑步步深入，在知識(shí)的記憶，問(wèn)題的相關(guān)理解上分析，慢慢得出與將學(xué)知識(shí)有關(guān)的邏輯關(guān)系，思維達(dá)到了一定的活躍狀態(tài)。2021/8/617探究深層階段（分析、應(yīng)用

9、）探究深層階段（分析、應(yīng)用）思維過(guò)程思維過(guò)程解釋包括包括包括作用于作用于作用于基因的剪刀基因的針線基因的運(yùn)載體限制酶DNA連接酶質(zhì)粒、病毒基因操作工具基因工程過(guò)程轉(zhuǎn)基因?qū)嵗龍D4 探究深層階段思維導(dǎo)圖 2021/8/618圍繞思維的探究教學(xué) 在吸引初層階段的知識(shí)已經(jīng)奠定好底的時(shí)候，提出基因操作的工具，繼續(xù)聯(lián)系前邊的衣服圖案的添加，來(lái)找到基因工程中會(huì)用到的工具，相似的剪刀，相似的針線，起到運(yùn)載作用的運(yùn)載體，有了這些教師直接給出此方面的知識(shí)，加深學(xué)生的對(duì)比分析理解。2021/8/6191、 基因的基因的“剪刀剪刀” 識(shí)別識(shí)別特定核苷酸序列特定核苷酸序列，在，在特定的切點(diǎn)特定的切點(diǎn)切切DNA，具，具特

10、異性特異性。 并裂解并裂解磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。 基因操作的工具基因操作的工具2021/8/620例：大腸桿菌的一種限制酶例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)能識(shí)別能識(shí)別 GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之間切開。之間切開。EcoR2021/8/6212、基因的、基因的“針線針線” 連接酶的作用：連接酶的作用： 將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的之成為一個(gè)完整的DNA分子。分子。連接的部位：連接的部位： 生成磷酸二酯鍵生成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過(guò)程：連接酶的作用過(guò)程：2021/8/6223

11、3、基因的運(yùn)載體、基因的運(yùn)載體質(zhì)?；虿《举|(zhì)?；虿《咀饔茫鹤饔茫?將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 并穩(wěn)定地保存。并穩(wěn)定地保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因。具有某些標(biāo)記基因。種類：種類： 質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。2021/8/623從細(xì)胞中分從細(xì)胞中分離出離出DNA從大腸桿菌從大腸桿菌中提取質(zhì)粒中提取質(zhì)粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因與目的基因與運(yùn)載體結(jié)合運(yùn)載體結(jié)合DNA連連 接酶接酶目的基因?qū)康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞入受體細(xì)胞目的基因的目的基因的表達(dá)

12、與檢測(cè)表達(dá)與檢測(cè)基因工程操作的基本步驟基因工程操作的基本步驟2021/8/624思維目標(biāo)的落實(shí)分析 在本階段的設(shè)計(jì)當(dāng)中，同樣也是主要培養(yǎng)了學(xué)生的分析思維能力，還有就是對(duì)知識(shí)在基礎(chǔ)上類比理解的能力，對(duì)具體事例聯(lián)系理論評(píng)價(jià)過(guò)程的能力，理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力，當(dāng)然抽象的邏輯思維能力，以及和表觀思維的聯(lián)系也不可缺少，動(dòng)用多種感官，加強(qiáng)學(xué)習(xí)的效率。2021/8/625創(chuàng)造上層階段（評(píng)價(jià)、擴(kuò)展）創(chuàng)造上層階段（評(píng)價(jià)、擴(kuò)展）思維過(guò)程補(bǔ)充鞏固對(duì)比對(duì)比對(duì)比對(duì)比多方之間的評(píng)價(jià)基因工程的原理雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種在五種育種方法的對(duì)比中得出各自的優(yōu)缺點(diǎn)綜合優(yōu)缺點(diǎn)以待應(yīng)用圖5 創(chuàng)造上層階段思維導(dǎo)圖 2021/8

13、/626圍繞思維的探究教學(xué) 通過(guò)上邊兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步把基因工程的原理和過(guò)程弄清楚了，而且可以在理論的指引下，對(duì)相關(guān)的轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的大致來(lái)源和途徑有了清楚的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)階段就是學(xué)生們之間的，學(xué)生自己的，教師對(duì)學(xué)生的知識(shí)評(píng)價(jià)，以問(wèn)題形式整合基因工程的原理，互相的提問(wèn)指正過(guò)程中，互相彌補(bǔ)知識(shí)的漏洞和不足之處，并且還可以對(duì)理論性知識(shí)進(jìn)行加深印象。2021/8/627幾種常見育種方法的比較幾種常見育種方法的比較育種育種方法方法雜交雜交育種育種單倍體單倍體育種育種多倍體多倍體育種育種誘變誘變育種育種基因工基因工程育種程育種基本基本原理原理方法方法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)實(shí)例實(shí)例雜交雜交自交自

14、交選優(yōu)選優(yōu)基因重組基因重組不同個(gè)體的優(yōu)良不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中到同性狀可集中到同一個(gè)個(gè)體上一個(gè)個(gè)體上育種時(shí)間長(zhǎng)，育種時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀良性狀雜交水稻雜交水稻中國(guó)荷斯坦牛中國(guó)荷斯坦?；ㄋ庪x體培花藥離體培養(yǎng)、秋水仙養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍素誘導(dǎo)加倍染色體變異染色體變異明顯縮短育種明顯縮短育種年限，后代一年限，后代一般都為純種般都為純種技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)復(fù)雜，成本高成本高普通小麥花普通小麥花藥離體培養(yǎng)藥離體培養(yǎng)秋水仙素處秋水仙素處理萌發(fā)的種理萌發(fā)的種子、幼苗子、幼苗染色體變異染色體變異植物莖桿粗壯，植物莖桿粗壯，果實(shí)、種子大，果實(shí)、種子大，營(yíng)養(yǎng)高營(yíng)養(yǎng)高發(fā)育延遲，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低結(jié)實(shí)率

15、低無(wú)籽西瓜無(wú)籽西瓜物理或化學(xué)方物理或化學(xué)方法處理動(dòng)植物法處理動(dòng)植物、微生物、微生物基因突變基因突變提高變異頻率，提高變異頻率，大幅度改良某些大幅度改良某些性狀，加速育種性狀，加速育種進(jìn)程進(jìn)程有利變異少，有利變異少，需要處理大量需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，具實(shí)驗(yàn)材料，具有不確定性有不確定性青霉菌高產(chǎn)菌青霉菌高產(chǎn)菌株的培育株的培育黑農(nóng)五號(hào)大豆黑農(nóng)五號(hào)大豆基因重組基因重組將一種生物特定將一種生物特定基因轉(zhuǎn)移到另一基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)種生物體內(nèi)染色體變異染色體變異定定向地向地改造生物改造生物的遺傳性狀的遺傳性狀可能引起生可能引起生態(tài)危機(jī)，技態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大術(shù)難度大轉(zhuǎn)基因抗轉(zhuǎn)基因抗蟲棉蟲棉2021/8/628思維目標(biāo)的落實(shí)分析 在本階段的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要達(dá)到了一個(gè)知識(shí)的水平檢驗(yàn)鞏固，理解再加深以及突破現(xiàn)狀的再展示和再應(yīng)用，再分析對(duì)照，這自然就對(duì)應(yīng)用性思維和創(chuàng)造性思維，進(jìn)行了不同程度的培養(yǎng)，可以了評(píng)價(jià)，可以了對(duì)知識(shí)的擴(kuò)展，最重要的還有充分體會(huì)到了科學(xué)技術(shù)在社會(huì)當(dāng)中的重大作用，在學(xué)生的思維認(rèn)知水平上上升了一個(gè)很大的臺(tái)階。2021