高中生物第二讲基因工程教学设计学情分析教材分析课后反思Word文档下载推荐.docx
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教学难点:
(1)基因工程载体需要具备的条件。
(2)从基因文库中获取目的基因。
(3)利用PCR技术扩增目的基因。
4.课时安排1课时
5.教学准备自编教案,根据内容制作PPT。
三、教学过程
教学过程
教师组织与引导
学生活动
目标达成
教师通过图片和音像资料展示基因工程产品,如种子、水果、疫苗或药物等,引入课题。
教师利用“问题探讨”,提出问题,组织学生讨论、交流看法。
·
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上?
推测这种“嫁接”怎样才能实现?
这种“嫁接”对品种的改良有什么意义?
教师小结:
从杂交育种的局限性切入,人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。
说明本节教学目标。
教师肯定学生合理的想法,引发思考。
“你的想法很好,可是用什么样的方法才能实现你的设想呢?
”
教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具:
剪刀、针线、运载体等。
并用问题启发学生:
“你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作,其难度会有多大吗?
以EcoRI为例,构建重组DNA分子模型,体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。
教师交代清楚EcoRI是已发现的500多种限制性内切酶中的一种,它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。
它的特殊性在于,它在DNA分子内部“下剪刀”,专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列,一旦找到就从G和A之间剪断(参考教科书插图6-3)。
用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连接酶来缝合(参考教科书插图64)。
这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。
将学生分成4个人一组,发给所需材料,可将构建模型的文字指导(参见选修3《现代生物科技专题》P.6“重组DNA分子的模拟操作”),复印后发给各组。
教师提出问题:
1.在制作模型时用到的工具(剪刀和不干胶)各代表什么?
比较剪切后的DNA片断的末端切片,你发现有什么特点呢?
2.回顾在模型构建过程中,每一步的操作和所用到的工具以及形成的“产品”,你对重组DNA的操作有什么新的理解?
教师启发学生思考重组后的DNA分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞(如大肠杆菌、动植物细胞)中。
教师用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。
(教科书图6-5)
细胞拟核之外的小的环状DNA分子。
借宿于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里,对细胞的正常生活几乎没有影响。
能够自主复制。
可以容易地从细胞中取出或放入。
这些特点使它能够胜任运载体的工作,携带目的基因进入细胞。
教师用多媒体课件或与教科书插图6-6类似的示意图,简要归纳基因工程操作的基本步骤和大致过程。
启发学生思考:
想像科学家在分子水平上进行这一操作的精确性。
教师小结本节内容。
布置学生课下搜集基因工程应用的事例及其价值的资料;
搜集有关基因工程技术安全性方面的报道、法规等的资料。
学生观察。
学生列举自己知道的基因工程产品及利用的例子。
学生分组讨论。
学生设想用类似的方法来“改造”某种生物,使其符合人们某种特定需要,说出具体设想。
各小组选派代表陈述观点。
学生回忆并思考杂交育种的局限性以及基因工程的应用。
明确本节的学习目标。
学生头脑中设想“嫁接”的过程。
学生跟随教师的引导,思考基因工程的大致步骤:
找到目的基因、剪切、拼接、缝合、转移、表达、检测,所用到的工具:
基因剪刀、基因针线、基因的运载体。
试一试,动手来做一个重组DNA模型。
在动手做之前,先要明白“分子剪刀”和“分子针线”的用途和使用方法。
学生讨论模型构建的具体方法,按“指导”的方法步骤、依次完成模拟制作过程。
并思考教师提出的问题。
学生回答并交流对重组DNA技术的理解。
学生观看图片或课件,了解质粒的特点及其运载体功能。
学生和教师一起归纳基因工程操作的几个步骤。
回忆并回答教师提出的问题。
汇报并交流课前收集资料的情况。
汇报、交流。
学生分组,四人一组,对教科书P.105资料分析中的两种观点进行思考、讨论,找出支持某一观点的有力论据。
从具体的事例出发,集中学生注意力。
通过实例,激发学生想像,引起学生兴趣。
由杂交育种到基因工程,体现了技术的发展和突破。
类比能使学生形象地理解“剪、接、导”的过程。
通过动手构建模型,加深对重组DNA技术基本原理的认识。
分组操作,便于合作交流。
不仅动手做,而且要动脑想,才能突出模拟制作的教育价值。
质粒的知识比较深,教师呈现并简要介绍,学生听取其特点,明白为什么质粒能被用来作为基因运载体。
只要归纳其大致过程即可,不必加深扩展。
为下节课的学习和讨论做准备。
掌握学生课前准备的情况。
基因工程的应用最好由学生自己列举,教师总结归纳。
通过讨论,激发兴趣,引起学生的关注。
四、板书设计
一、基因工程的操作工具
1.限制酶
2.DNA连接酶
3.运载体
二、基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤,
1.目的基因的获取
2.基因表达载体的构建
3.将目的基因导入受体细胞
4.目的基因的检测与鉴定
三、基因工程的应用
学情分析
由于本专题内容比较抽象,所以学生接受较慢,致使一部分学生在课堂上十分被动。
但是这个班的学生生物基础较好,学习积极性高,朝气蓬勃,求知欲强,在思维上有很强的独立性。
学生能从一般的文字资料中获取主要信息,能针对问题表达自己的见解,同时能与他人合作,解决问题并报告结果,也能够利用一些教育资料进行学习。
而且现在学生已经学习高中生物接近两年年,学习了本章节相关的内容,具有一定的生物素养和生物知识。
因此,本节课的教学目标能基本完成。
效果分析
通过本节课的教学,现对教学效果进行分析:
1.教学效果显著,学生能够完全地掌握复习内容,并且积极地、富有成效地展示了习题答案,有效地达成了教学目标,使不同层次的学生均有收获。
2.学生思维活跃,积极进行自主探究学习,并能积极地参与到课堂教学,能够运用多种方法解决课堂学习中遇到的问题。
3.师生交流和谐,课堂学习氛围良好。
4.但是由于设计的习题个别较为简单,不利于学生进行思考,同时在评价学生展示成果时,还要注意再得当些。
教材分析
20世纪70年代诞生的基因工程,已经成为生命科学中最具活力的前沿领域之一。
在必修课中已经学习过关于基因工程的基础知识,本专题在必修课基础上,引导学生深入了解基因工程的基本原理和技术流程,了解基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景,以拓展学生的科技视野,提高他们对生物科学技术的兴趣。
基因工程属于生物科技前沿的内容,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作用的知识、能力、思想情感上。
忽视了这一点,而一味追求知识的深和透,就会本末倒置,影响学生的全面发展。
本专题教学的另一个重要原则就是要在学生原有的知识、经验基础上提升。
违背了渐进性,易使学生认为“基因工程难学”而产生“危乎高哉”的想法,望而却步。
紧密联系学生已有的经验、生活阅历,尽量紧密联系必修课中的基础知识,一步步引领学生登上这一科技前沿的舞台,学生们才会心驰神往地投入到学习中来。
在学习本专题内容时,不能忽视知识与能力、情感态度与价值观的有机结合。
情感态度与价值观是学习的动力,要利用国际上重大科技成果的素材,开阔学生的视野,增强他们奋发图强的紧迫感;
利用国内重大科技成果的素材,培养他们自强不息的民族精神,从而唤起他们学习的积极性。
评测练习
1.(2019·
福建泉州一模)培育转基因普通小麦(六倍体)时,利用小麦幼胚、花药等作为目的基因的受体,经选育可获得小麦纯合子植株。
请回答下列问题:
(1)在表达载体的构建过程中,需要依据目的基因、载体的核苷酸序列及限制酶的识别序列选择________(填“限制酶”或“DNA连接酶”);
相同限制酶分别切割目的基因和载体后通常会形成相同的________。
(2)导入目的基因的花药经离体培养获得的幼苗一般为________(填“六倍体”“三倍体”或“单倍体”);
该幼苗经________处理以获得转基因纯合子植株。
(3)目的基因探针不能用于检测小麦转基因植株是否为纯合子,原因是_____________。
(4)与小麦花药作为受体相比,利用小麦幼胚作为受体获得转基因小麦纯合子植株的速度较________。
2.(2019·
山东聊城一模)屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法而获得诺贝尔奖。
寄生于人体细胞内的疟原虫是疟疾的病原体。
科学家通过紫外线处理大量青蒿幼苗后,偶然发现一株高产高效植株,进行基因测序发现该植株与控制青蒿素合成相关的一种关键酶的基因发生了突变。
(1)如果用高产青蒿关键酶基因的mRNA反转录产生的cDNA片段与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群叫做青蒿的________;
获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列________(填“相同”或“不同”)。
(2)将获得的突变基因导入普通青蒿之前,先构建基因表达载体,图1、2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
请回答有关问题:
用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒时不能使用SmaⅠ切割,原因是
________________________________________________________________________。
构建重组质粒时,在其目的基因前需要添加特定的启动子,启动子的作用是
(3)基因表达载体导入组织细胞后,要通过植物组织培养技术培育出青蒿幼苗,该技术的关键步骤是________________。
鉴定该基因工程是否成功还要进行________实验,但是不能直接在培养基上培养疟原虫,其原因是__________________________________________。
3.(2019·
山东聊城模拟)普通番茄细胞中含有PG基因,其能控制合成多聚半乳糖醛酸酶(简称PG),PG能破坏细胞壁使番茄软化不耐贮藏。
科学家将抗PG基因导入番茄细胞,培育出了抗软化、保鲜时间长的转基因番茄。
如图表示抗PG基因的作用原理,回答下列问题:
(1)该转基因番茄具有抗软化、保鲜时间长的原理是___________________________。
(2)为培育抗软化番茄,应采用________技术将抗PG基因进行体外扩增。
在该技术的反应体系中除模板、引物、原料外,还需要加入____________,这个基因的表达需要__________等不可缺少的调控组件。
(3)将抗PG基因插入Ti质粒的__________________上构建基因表达载体,通过农杆菌转化法将抗PG基因导入番茄细胞,为检验抗PG基因是否成功导入,在个体生物学水平上应检测_____________________________________________________________。
(4)为避免抗PG基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”,应将抗PG基因导入________(填“细胞核”或“细胞质”)。
4.(2019·
安徽宣城模拟)转基因技术的应用大大提高了动植物的品质,如图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪培育示意图,据图和材料回答下列问题:
(1)过程①需要的工具酶有________________。
绿色荧光蛋白基因需要导入成纤维细胞的________上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,为了防止培养过程中的污染,通常还要在细胞培养液中添加一定量的________。
(3)通过过程⑤将早期胚胎移植到受体母猪体内能存活的原因是________________。
(4)若是想在短期内获得更多的相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪该如何做?
(5)科学家将反义F3H序列导入康乃馨中,降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性,封锁了花青素合成途径,获得了花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。
以上说明目的基因除了编码蛋白质的基因外,还可以是________________。
将目的基因导入植物细胞常用的方法是________________。
课后反思
【成功之处——】
1.教学目标明确,三维目标定位合理。
2.课堂中学生的主体地位突出,教师的主导作用明显,学生的自主探究和小组协作精神得到充分发挥。
3.整个教学规范、结构完整、衔接自然,教学过程层次分明、任务递进、体现了学生不断探索进取的过程
4.大胆运用自主探究式学习的活动方式,让学生学会分析、研究和思考问题。
【不足与提高——】
1.分层教学思想有体现,但任务本身内容的难易程度设置上分层性不够突出,可以尝试将任务细化分解,深入提高来解决。
2.教师语言不够精炼丰富
【再教改进设计——】
加强课堂语言的学习,使语言更加精炼、准确、丰富。
课标分析
基因工程是获取、整理、破译、编辑和表达生物体遗传信息(基因)的一种操作平台与技术,它以细胞生物学、分子生物学和分子遗传学的基本理论体系为指导,在基因的分离克隆、基因表达调控机制的诠释、基因编码产物的产业化、生物遗传性状的改良乃至基因治疗等方面正日益显示出愈来愈高的实用价值。
本课程的主要内容为基因工程概论、分子克隆单元操作、大肠杆菌基因工程、真菌基因工程、昆虫基因工程、高等动物基因工程、高等植物基因工程、蛋白质工程等,将DNA重组技术归纳为切、接、转、增、检五大基本操作单元,进而按照受体细胞的生物学分类,逐一展开各系统基因工程的原理和应用。
重点讲述基因工程技术应用的策略和思路,并力求以图解的方式取代繁琐的描述。
根据本科教学加强基础、注重素质、整体优化的原则,本门课程旨在为学生讲述基因工程的基本原理、单元操作与应用策略,学生学好本门课程可为从事生物、农业、环保、医药领域的研究与应用开发工作打下良好基础。
具体任务是:
(一)熟悉和掌握基因工程基本概念、基本原理、基本技术和典型设备。
(二)学会根据生产、科研要求和技术选择分子操作的技术和设备。
(三)了解基因工程在各领域的应用、新的知识与技术,了解其最新研究成果和发展状态。
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