重組+DNA+技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計(jì) 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

人教版（2019）選擇性必修三生物技術(shù)與工程第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具一、教材分析本節(jié)課選用的是人教版(2019)《選擇性必修3：生物技術(shù)與工程》第3章第1節(jié)：重組DNA技術(shù)的基本工具。本節(jié)主要介紹了DNA重組技術(shù)的三種基本工具及其作用。教材內(nèi)容較為抽象，為了更好的讓學(xué)生理解DNA重組技術(shù)的三種基本工具，教材提供了較多的教學(xué)素材。例如，通過圖片的展示，讓抽象的語言在直觀的插圖中找到注釋；通過模擬制作活動，讓學(xué)生在實(shí)際動手中形成正確認(rèn)識；教材還采用了“資料卡”的形式，對特別名詞進(jìn)行了詮釋，擴(kuò)展學(xué)生的知識面。本節(jié)內(nèi)容是建立在必修1教材中酶的作用和特性，必修2教材中DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、表達(dá)等知識的基礎(chǔ)上，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生理解和掌握微觀的分子工具，為后續(xù)學(xué)習(xí)“基因工程的基本操作程序”、“基因工程的應(yīng)用”等內(nèi)容做好鋪墊。二、學(xué)情分析本節(jié)課的授課對象是高二的學(xué)生，通過前面必修1和必修2的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制、基因表達(dá)等相關(guān)知識,也具備了一定的信息獲取能力和歸納表達(dá)能力。現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品比較常見，也有一定的網(wǎng)絡(luò)熱度，學(xué)生對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是有所耳聞的。但是對于轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品如何產(chǎn)生的，用到什么工具，學(xué)生了解甚少，所以這會激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲?；蚬こ痰膬?nèi)容較為抽象微觀，學(xué)生理解起來比較難。教師可以通過借助多媒體教學(xué)手段，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境和開展實(shí)踐操作活動，充分調(diào)動學(xué)生的能動性，促進(jìn)學(xué)生對知識的掌握。三、教學(xué)目標(biāo)1.闡明重組DNA技術(shù)需要三種基本工具及其作用。2.掌握基因工程載體需要具備的條件。3.認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展，離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生科技強(qiáng)國的奮斗精神。四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.闡明重組DNA技術(shù)需要三種基本工具及其作用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1.闡明重組DNA技術(shù)需要三種基本工具及其作用。2.掌握基因工程載體需要具備的條件。五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路采用問題驅(qū)動、小組討論的策略，構(gòu)建了三個學(xué)習(xí)任務(wù)：1.限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”；2.DNA連接酶“分子縫合針”；3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”。每個學(xué)習(xí)任務(wù)完成后，組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)模擬制作活動：利用材料包里的剪刀、膠帶、DNA序列和質(zhì)粒圖，通過切割獲取人胰島素基因，讓學(xué)生模擬體會限制酶的作用；通過將人胰島素基因插入相關(guān)序列中，讓學(xué)生模擬體會DNA連接酶的作用；通過完善質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖并切割質(zhì)粒，而后插入人胰島素基因，得到重組質(zhì)粒，來讓學(xué)生鞏固載體結(jié)構(gòu)和兩種工具酶的作用。通過問題驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生在思索中學(xué)習(xí)新知識；通過模擬活動來進(jìn)行分子工具的模擬操作使學(xué)生對基因工程的三種分子工具的認(rèn)識形象化；通過小組討論，鍛煉學(xué)生交流與合作的能力；通過質(zhì)疑點(diǎn)撥及歸納交流引導(dǎo)學(xué)生思考，歸納總結(jié)。具體設(shè)計(jì)思路如下：六、教學(xué)過程（一）、課堂導(dǎo)入【視頻引入】通過“利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素”的視頻導(dǎo)入視頻結(jié)束后，讓學(xué)生思考：天然大腸桿菌并不能合成人胰島素，那么視頻中我們對大腸桿菌的什么物質(zhì)進(jìn)行了操作？這種操作的目的是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生回答，并指出這種操作其實(shí)就是基因工程，從而引出基因工程的定義。教師帶領(lǐng)學(xué)生共同學(xué)習(xí)基因工程的概念：明確基因工程的目的、操作水平、原理和別名。提出問題引發(fā)學(xué)生思考：為了完成操作，我們需要借助一些工具，而DNA的直徑只有2nm，因此，我們需要的工具也不是普通的工具，而是“分子工具”。要完成重組DNA這一精確過程，我們至少需要具有哪些功能的“分子工具”來對DNA分子進(jìn)行操作呢？學(xué)生進(jìn)行回答：至少需要“切割、拼接、運(yùn)輸”三種功能的分子工具（板書）。過渡：那我們首先來學(xué)習(xí)第一種工具，執(zhí)行“切割”功能的分子工具，是我們形象的稱之為“分子手術(shù)刀”的限制性內(nèi)切核酸酶（二）、新課講授【任務(wù)一】學(xué)習(xí)限制性內(nèi)切核酸酶--“分子手術(shù)刀”閱讀課本p71，思考并小組討論以下問題串，驅(qū)動學(xué)生自主探究及小組合作，完成學(xué)習(xí)任務(wù)限制酶的主要來源？推測其作用是什么？如何理解“限制性”？限制酶的作用部位？限制酶的識別序列特點(diǎn)？限制酶切割后產(chǎn)生怎樣的末端？小組討論后，小組代表回答相關(guān)問題，教師及時進(jìn)行引導(dǎo)評價及總結(jié)，師生共同完成對限制性內(nèi)切核酸酶--“分子手術(shù)刀”這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。進(jìn)行小組活動，鞏固限制酶相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)?！拘〗M活動一】模擬制作活動：模擬限制酶的作用請各小組拿出材料包中的①、②序列，圈出EcoRI的識別序列并用剪刀進(jìn)行切割。請小組代表分享切割結(jié)果，并體會剪刀就相當(dāng)于限制酶這種工具。過渡：剪切后的①、②序列是否可以拼接起來？為什么可以拼接起來？切割時我們切斷的是磷酸二酯鍵，那么我們拼接兩個DNA片段時也需要恢復(fù)磷酸二酯鍵。這就需要第二種分子工具，我們形象的稱之為“分子縫合針”的DNA連接酶。【任務(wù)二】學(xué)習(xí)DNA連接酶--“分子縫合針”閱讀課本p72，思考并小組討論以下問題，驅(qū)動學(xué)生自主探究及小組合作，完成學(xué)習(xí)任務(wù)DNA連接酶的作用是什么？DNA連接酶有哪些種類？列出其異同點(diǎn)？教師引導(dǎo)學(xué)生作答并及時評價總結(jié)。過渡：其實(shí)在之前的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)認(rèn)識了一種也能夠形成磷酸二酯鍵的酶，大家還記得嗎？學(xué)生共同回答：DNA聚合酶引導(dǎo)學(xué)生思考課本“旁欄思考”：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？小組討論并請小組代表回答，其他小組質(zhì)疑補(bǔ)充，最后師生共同總結(jié)?！拘〗M活動二】模擬制作活動：模擬DNA連接酶的作用請各小組拿出活動一切割過的①、②序列，并將①、②序列用膠帶連接起來。請小組代表分享連接結(jié)果，并體會膠帶就相當(dāng)于DNA連接酶這種工具。過渡：那下面我們來學(xué)習(xí)第三種分子工具，將目的基因運(yùn)輸?shù)绞荏w細(xì)胞的工具，我們形象的稱為“分子運(yùn)輸車”的載體?！救蝿?wù)三】學(xué)習(xí)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體--“分子運(yùn)輸車”閱讀課本p72，思考并小組討論以下問題，驅(qū)動學(xué)生自主探究及小組合作，完成學(xué)習(xí)任務(wù)1.最常用的載體是質(zhì)粒，質(zhì)粒的定義是什么？2.質(zhì)粒能作為載體需要具備哪些結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)存在的作用是什么？（結(jié)合質(zhì)粒結(jié)構(gòu)的模式圖分析）3.除質(zhì)粒外，還有哪些可以作為載體？4.天然的質(zhì)粒和病毒可以直接用來當(dāng)做載體嗎？小組思考討論并回答問題，師生共同總結(jié)。通過以上問題探討，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：基因工程載體應(yīng)具備哪些條件？師生共同總結(jié)。【小組活動三】模擬制作活動：完善質(zhì)粒結(jié)構(gòu)并且構(gòu)建重組質(zhì)粒請各小組在材料包中找到質(zhì)粒，并完善質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖，并將人胰島素基因插入質(zhì)粒中構(gòu)建重