资源简介

人教版（2019）选择性必修三 生物技术与工程
第3章 基因工程
第1节 重组 DNA 技术的基本工具
一、教材分析
本节课选用的是人教版(2019)《选择性必修3：生物技术与工程》第3章第1节：重组DNA技术的基本工具。本节主要介绍了DNA重组技术的三种基本工具及其作用。教材内容较为抽象，为了更好的让学生理解DNA重组技术的三种基本工具，教材提供了较多的教学素材。例如，通过图片的展示，让抽象的语言在直观的插图中找到注释；通过模拟制作活动，让学生在实际动手中形成正确认识；教材还采用了“资料卡”的形式，对特别名词进行了诠释，扩展学生的知识面。本节内容是建立在必修1教材中酶的作用和特性，必修2教材中DNA的结构、复制、表达等知识的基础上，通过本节的学习可以帮助学生理解和掌握微观的分子工具，为后续学习“基因工程的基本操作程序”、“基因工程的应用”等内容做好铺垫。
二、学情分析
本节课的授课对象是高二的学生，通过前面必修1和必修2的学习，学生已经掌握了DNA的结构与复制、基因表达等相关知识,也具备了一定的信息获取能力和归纳表达能力。现在转基因产品比较常见，也有一定的网络热度，学生对转基因产品是有所耳闻的。但是对于转基因产品如何产生的，用到什么工具，学生了解甚少，所以这会激发他们的学习兴趣和求知欲。基因工程的内容较为抽象微观，学生理解起来比较难。教师可以通过借助多媒体教学手段，创设教学情境和开展实践操作活动，充分调动学生的能动性，促进学生对知识的掌握。
三、教学目标
1.阐明重组DNA技术需要三种基本工具及其作用。
2.掌握基因工程载体需要具备的条件。
3.认同基因工程的诞生和发展，离不开理论研究和技术创新，激发学生科技强国的奋斗精神。
四、教学重点和难点
教学重点：
1.阐明重组DNA技术需要三种基本工具及其作用。
学习难点：
1.阐明重组DNA技术需要三种基本工具及其作用。
2.掌握基因工程载体需要具备的条件。
五、教学设计思路
采用问题驱动、小组讨论的策略，构建了三个学习任务：1.限制性核酸内切酶---“分子手术刀”；2.DNA连接酶---“分子缝合针”；3.基因进入受体细胞的载体---“分子运输车”。每个学习任务完成后，组织学生进行相关模拟制作活动：利用材料包里的剪刀、胶带、DNA序列和质粒图，通过切割获取人胰岛素基因，让学生模拟体会限制酶的作用；通过将人胰岛素基因插入相关序列中，让学生模拟体会DNA连接酶的作用；通过完善质粒结构模式图并切割质粒，而后插入人胰岛素基因，得到重组质粒，来让学生巩固载体结构和两种工具酶的作用。
通过问题驱动引导学生在思索中学习新知识；通过模拟活动来进行分子工具的模拟操作使学生对基因工程的三种分子工具的认识形象化；通过小组讨论，锻炼学生交流与合作的能力；通过质疑点拨及归纳交流引导学生思考，归纳总结。具体设计思路如下：
六、教学过程
（一）、课堂导入
【视频引入】通过“利用大肠杆菌生产人胰岛素”的视频导入
视频结束后，让学生思考：天然大肠杆菌并不能合成人胰岛素，那么视频中我们对大肠杆菌的什么物质进行了操作？这种操作的目的是什么？
教师引导学生回答，并指出这种操作其实就是基因工程，从而引出基因工程的定义。
教师带领学生共同学习基因工程的概念：明确基因工程的目的、操作水平、原理和别名。
提出问题引发学生思考：为了完成操作，我们需要借助一些工具，而DNA的直径只有2nm，因此，我们需要的工具也不是普通的工具，而是“分子工具”。要完成重组DNA这一精确过程，我们至少需要具有哪些功能的“分子工具”来对DNA分子进行操作呢？
学生进行回答：至少需要“切割、拼接、运输”三种功能的分子工具（板书）。
过渡：那我们首先来学习第一种工具，执行“切割”功能的分子工具，是我们形象的称之为“分子手术刀”的限制性内切核酸酶
（二）、新课讲授
【任务一】学习限制性内切核酸酶--“分子手术刀”
阅读课本p71，思考并小组讨论以下问题串，驱动学生自主探究及小组合作，完成学习任务
限制酶的主要来源？推测其作用是什么？
如何理解“限制性”？
限制酶的作用部位？
限制酶的识别序列特点？
限制酶切割后产生怎样的末端？
小组讨论后，小组代表回答相关问题，教师及时进行引导评价及总结，师生共同完成对限制性内切核酸酶--“分子手术刀”这部分内容的学习。
进行小组活动，巩固限制酶相关内容的学习。
【小组活动一】模拟制作活动：模拟限制酶的作用
请各小组拿出材料包中的①、②序列，圈出EcoRI的识别序列并用剪刀进行切割。
请小组代表分享切割结果，并体会剪刀就相当于限制酶这种工具。
过渡：剪切后的①、②序列是否可以拼接起来？为什么可以拼接起来？切割时我们切断的是磷酸二酯键，那么我们拼接两个DNA片段时也需要恢复磷酸二酯键。这就需要第二种分子工具，我们形象的称之为“分子缝合针”的DNA连接酶。
【任务二】学习DNA连接酶--“分子缝合针”
阅读课本p72，思考并小组讨论以下问题，驱动学生自主探究及小组合作，完成学习任务
DNA连接酶的作用是什么？
DNA连接酶有哪些种类？列出其异同点？
教师引导学生作答并及时评价总结。
过渡：其实在之前的学习中我们已经认识了一种也能够形成磷酸二酯键的酶，大家还记得吗？
学生共同回答：DNA聚合酶
引导学生思考课本“旁栏思考”：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？
小组讨论并请小组代表回答，其他小组质疑补充，最后师生共同总结。
【小组活动二】模拟制作活动：模拟DNA连接酶的作用
请各小组拿出活动一切割过的①、②序列，并将①、②序列用胶带连接起来。
请小组代表分享连接结果，并体会胶带就相当于DNA连接酶这种工具。
过渡：那下面我们来学习第三种分子工具，将目的基因运输到受体细胞的工具，我们形象的称为“分子运输车”的载体。
【任务三】学习基因进入受体细胞的载体--“分子运输车”
阅读课本p72，思考并小组讨论以下问题，驱动学生自主探究及小组合作，完成学习任务
1.最常用的载体是质粒，质粒的定义是什么？
2.质粒能作为载体需要具备哪些结构，这些结构存在的作用是什么？（结合质粒结构的模式图分析）
3.除质粒外，还有哪些可以作为载体？
4.天然的质粒和病毒可以直接用来当做载体吗？
小组思考讨论并回答问题，师生共同总结。
通过以上问题探讨，教师引导学生总结：基因工程载体应具备哪些条件？师生共同总结。
【小组活动三】模拟制作活动：完善质粒结构并且构建重组质粒
请各小组在材料包中找到质粒，并完善质粒结构模式图，并将人胰岛素基因插入质粒中构建重组质粒。
请小组代表分享结果并讲解，体会载体应具备的条件。并利用相关的工具构建插入目的基因的重组质粒。
【课堂反馈】完成课本p74《练习与应用》
、本节小结
师生根据板书回顾本节知识点进行小结，并提出正是因为这三种基本工具的发现和研究，基因工程才得以诞生和发展。
七、板书设计
八、教学反思

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