人教版高中生物《基因工程及其应用》教学设计.pdf

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1、人教版高中生物基因工程及其应用教学设计 一、总体设计指导思想 本节课突出对学生技能和科学素质的培养，通过精心设计课堂教学环节， 来 培养学生的信息提取能力、 识图能力、 语言表达能力、 实际操作能力及培养学生 的科学精神和科学素养。 二、教材分析 基因工程是现代生物科技中的热点， 逐渐对人类的生产和生活产生了巨大的 影响，学习这一内容既有利于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学技 术社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划提供一种新的视角。 而对这一专题的教学， 首先要考虑基础性， 高中阶段的教学不是培养专家，而是 要全面提高学生的科学素养， 因此着力点应瞄准对学生的发展起根本

2、作用的知识 能力思想情感上， 针对本节内容即简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程 在农业、医药等领域的应用， 关注转基因生物和转基因食品的安全性；关注基因 工程的发展， 认同基因工程的应用促进生产力的提高；运用所学 DNA 重组技术的 知识，模拟制作重组 DNA 模型，而本课知识、 能力上主要解决基因工程操作的原 理及基本步骤以及模型构建。 三、教学目标 （一）知识目标 简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 关注转基因生物和转基因食品的安全性； （二）情感态度价值观目标 关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高 （三）能力目标 运用所学 DNA 重

3、组技术的知识，模拟制作重组DNA 模型。 四、教学重难点 重点： 基因工程的主要步骤 基因工程的应用 转基因生物和食品的安全性 难点： 基因工程的基本原理。 转基因生物与转基因食品的安全性。 五、教学过程： 程序教师活动学生活动设计意图 引入新课 1.展示图片： 能发光 的水母和不能发光 的热带斑马鱼 2.提出问题： 若想获 得能发光的热带斑 马鱼该如何操作 引导学生思考导入 基因工程并呈现本 节课的学习目标 思考回答 学以致用，以已学 知识为基础，发散 学生思维，解决实 际问题。 基 因 工 程 的概念 环节1.核心概念教 学 展示基因工程的概 念， 抓住核心点即基 因工程的别名、 原理 和

4、结果 认真听讲，理解，回答使学生直观的感知 知识 基 因 工 程 的 基 本 工 具 环节 2.提取信息 呈现材料：美国人培 育转基因大肠杆菌 的过程材料 提出问题：找出能代 表培育转基因大肠 杆菌关键步骤的三 个动词 阅读资料， 找出能代表培育转基因大 肠杆菌关键步骤的三个动词 通过阅读材料找出 三个关键动词，培 养学生提取信息的 能力。 环节 3.合作探究 说明三个关键动词 即剪切、 插入、转移 入各对应一种基本 工 具 即 限 制 酶 、 DNA 连接酶、运载 体， 关于三种基本工 具呈现三个问题引 导学生自主学习后 小组合租探究： （1） 限制酶的分布、 自主学习课本102 页最后一段

5、至103 页第二段， 思考后小组合作讨论以上 三个问题 通过自主学习培养 学生独立思考的能 力，通过小组合作 讨论培养学生的团 队合作意识。 作用及特性 （2）DNA连接酶的 作用、作用对象和作 用部位 （3）运载体的常见 种类、作用 学生思考讨论后， 根 据学生的回答通过 图像引导学生正确 理解相关知识 基 因 工 程 的 基 本 操 作步骤 环节 4.读图说话 展示基因工程操作 的过程图即课本图 6-6 提出要求：用自己的 话描述基因工程操 作的一般步骤 根据学生描述进一 步规范化从而概括 出基因工程操作的 四个基本步骤 读图识图， 自主组织语言描述基因工 程的操作过程 培养学生识图能力

6、及语言表达能力进 一步形成规范的学 科语言意识和素养 环节5.动手动脑 模型制作 提供以下材料 剪刀 -限制酶 （ G AATTC ） ； 胶带 -DNA连接酶； 环 形纸带 -质粒；纸条 - 含 目 的 基 因 的 DNA 分子 提出要求：制作模型 模拟基因工程的关 键操作步骤， 边制作 边描述。 积极动脑思考、 动手操作， 动嘴描述， 小组合作制作基因表达载体构建的 过程模型 本模型制作的设计 和运用，旨在激发 学生探索和协作的 兴趣，培养学生的 动手能力和思维能 力及语言表达能力 和团队合作意识 课堂小结 利用多媒体课件板 书引导学生概括总 结 学生总结本节课知识要点巩固基础知识，形 成

7、关于本节的整体 知识网络 当 堂 达 标 检测 呈现当堂检测题目 5min 后核对答案 给出自我评价表 进行检测 订正答案 进行本节效果自我评价，并总结出本 节课的疑惑与问题 检测学生听课效 果，帮助学生查漏 补缺。 六、学案设计： 6.2基因工程 - 课堂探究案 一学习目标 1. 简述基因工程的基本原理 2. 通过模型制作理解基因工程的关键步骤 二合作探究 1. 核心概念：基因工程 又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 通俗的说， 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。 别名 _ 原理 _ 结果 _ 2.

8、信息提取：阅读以下资料，找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词。 美国人在1978 年用大肠杆菌生产出了胰岛素，大肠杆菌产生胰岛素并进行批量生产的原理 是运用到了现代生物技术的转基因技术，它是先将人胰岛素基因从人的染色体DNA上剪切出 来，插入从细菌细胞中提取出来的质粒（作为载体）中，再将这个合并起来的、带有胰岛素 基因的质粒， 转移入大肠杆菌的细胞中，随后该胰岛素基因会指导大肠杆菌细胞产生胰岛素， 人类即可将这些胰岛素提取并收集出来，用于治疗糖尿病病人，给糖尿病患者带来了福音. 能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词分别是_、_、_。 3. 合作探究：阅读课本102 页最后一段至

9、103 页第二段，探讨以下问题 （ 1）限制酶的分布、作用及特性 思考一：限制性核酸内切酶切割的是DNA分子的哪个部位_ （ 2）DNA连接酶的作用、作用对象和作用部位 思考二：DNA连接酶与 DNA 聚合酶有何区别？_ （ 3）运载体的常见种类、作用 4. 读图说话：读下图，用自己的话描述基因工程操作的一般步骤。 5.动手动脑：用以下制作模型模拟基因工程的关键操作步骤，边制作边描述。 剪刀 - 限制酶（ GAATTC ） ；胶带 -DNA连接酶；环形纸带- 质粒； 纸条 - 含目的基因的DNA 分子 三. 当堂达标检测 1. 基因工程中基因的“剪刀”是（） A噬菌体、动植物病毒 BDNA连接

10、酶 C质粒 D限制性核酸内切酶 2 （2014?金山区一模）下列物质中，不具有特异性识别作用的是（） A.糖蛋白 B.抗体 C.质粒 D.限制性核酸内切酶 3下列关于DNA连接酶的作用叙述正确的是（） A将单个核苷酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键 B将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键 C连接两条DNA链上碱基之间的氢键 D只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能连接任意两个DNA片段 4 （2015?巴中模拟）下列关于生物知识的叙述中，正确的是（） 在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体； 人和动物细胞在无氧条件下也能分解

11、有机物、释放能量，并产生二氧化碳； 乳酸菌、酵母菌和蓝藻的细胞内都有核糖体、DNA 、RNA ； 质粒和线粒体是既有核酸又有膜的细胞结构； 糖蛋白、抗体、受体、tRNA都是具有特异性识别作用的物质； 噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质； A. B. C. D. 5已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3 个酶切位点，如图中箭头所指，如果该 线性 DNA分子在 3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d 四种不同长度的DNA 片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1 个酶切位点被该酶切断， 则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长

12、度不同的DNA片段种类数是 （） A3 B 4 C9 D12 6在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（） A 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B 用 DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C 将重组 DNA分子导入烟草原生质体 D 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 自我评价表 题号 1 2 3 4 5 6 答案 得分（每题5 分） 总结出本节 课的疑惑与 问题 6.2基因工程 -课后拓展案 1. 归纳总结限制酶、DNA连接酶、 DNA聚合酶、解旋酶的作用及作用部位。 限制酶 _ DNA连接酶 _ DNA聚合酶 _ 解旋酶 _ 练习：下图为 DNA

13、分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、 DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（） A B C D 2. 基因工程中， 需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶 的识别序列和切点是G GATCC ；限制酶的识别序列和切点是GATC 。 请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶还是限制酶切割质粒呢？请说明理由。 总结：限制酶选择的注意事项。 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。 不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。 为避免目的基因和质粒的自身环化和随意

14、连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质 粒， 如图甲也可选择用Pst 和 EcoR 两种限制酶 (但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙 中限制酶Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某 些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 3.限制性核酸内切酶Mun 和限制性核酸内切酶EcoR 的识别序列及切割位点分别是 CAATTG 和 GAATTC 。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制 性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质 粒是 () 4.关于右图所示DNA分子的说法，正确的是( ) A.限制酶作用于部位，DNA连接酶作用于部位 B.该 DNA的特异性表现在碱基种类和(A+T) (G+C)的比例上 C.若该 DNA中 A为 p 个，占全部碱基的nm(m2n)，则 G的个数为 (pm2n)-p D.把该 DNA放在含 15N的培养液中复制两代，子代中含15N的 DNA占 3 4 5下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、 c、d 的描述，正确的是（）