2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計 新人教版選修3.doc
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2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計 新人教版選修3 1 教材分析 《基因工程的基本操作程序》是人教版選修3專題1基因工程中第2節(jié)內(nèi)容,本節(jié)是《基因工程》專題的核心,上承《DNA重組技術(shù)的基本工具》一節(jié),下接《基因工程的應(yīng)用》。 對于基因工程,學(xué)生接觸得很少,文字描述中會感到抽象,為此,教材中采用形象化得呈現(xiàn)方式簡述了基因工程基本操作程序的四個步驟。例如,基因文庫中把基因組文庫比作國家圖書館,而把cDNA文庫比作某市圖書館,這樣便于學(xué)生理解和掌握。此外,在教材處理中還呈現(xiàn)主干,割舍枝杈,將非主干內(nèi)容以《生物技術(shù)資料卡》、《拓展視野》等方式呈現(xiàn),做到有主有次?!?】 2 學(xué)情分析 學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用及基因工程載體所需條件等知識,具備學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序一節(jié)的基礎(chǔ);而且經(jīng)過一年必修教材的學(xué)習(xí),學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識較扎實,思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性已初步建立。但基因工程一節(jié)對學(xué)生來說難點較多,如果處理不好,會變成簡單的死記硬背。因此在教學(xué)過程中,應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時加強學(xué)生解決問題和運用概念圖等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的能力。 3 教學(xué)目標 3.1 知識目標 ⑴簡述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進步催化了基因工程 ⑵簡述基因工程的原理和基本步驟 3.2 能力目標 ⑴學(xué)會運用概念圖總結(jié)基因工程的基本步驟及方法 ⑵嘗試運用基因工程原理,提出解決某一實際問題的方案 3.3 情感態(tài)度與價值觀 ⑴關(guān)注基因工程的發(fā)展 ⑵認同基因工程的應(yīng)用促進生產(chǎn)力的提高 4 教學(xué)重點與難點 4.1 教學(xué)重點 基因工程基本操作程序的四個步驟 4.2 教學(xué)難點 ⑴從基因文庫中獲取目的基因 ⑵利用PCR技術(shù)擴增目的基因 5 教學(xué)整體思路 采用從“整體-部分-整體”的教學(xué)思路,首先引用基因工程案例使學(xué)生從整體上了解基因工程的四個步驟,其次采用分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個步驟的原理、方法和過程,最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識從整體上再次整合。【2】 6 教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師行為 學(xué)生活動 導(dǎo)入新課 1) 出示我國有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育圖解 2) 質(zhì)疑:轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的四個關(guān)鍵步驟 3) 根據(jù)學(xué)生回答補充還需檢測抗蟲基因是否已經(jīng)進入棉花植株,并由此引出基因工程的四部曲 看圖并回答:首先要獲得目的基因,其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上,再次將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞,最后要重建轉(zhuǎn)基因植物 目的基因的獲取 教學(xué)環(huán)節(jié) 目的基因的獲取 1) 提問轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育需要哪些工具 2) 講授目的基因的概念 3) 指導(dǎo)學(xué)生看書并質(zhì)疑:獲取目的基因總的來說有哪兩種方式 4) 根據(jù)學(xué)生回答強調(diào)如果已知抗蟲基因核苷酸序列且序列較短小,可通過DNA合成儀直接進行人工合成 5) 質(zhì)疑:如果對抗蟲基因的堿基序列完全不知,怎樣才能得到蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因 6) 針對學(xué)生回答引出基因文庫概念 7) 指導(dǎo)學(xué)生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫時的操作條件、應(yīng)用工具和過程 8) 對學(xué)生回答給與肯定并強調(diào)構(gòu)建基因組文庫時應(yīng)注意兩點:1 每個受體菌DNA分子都包含一段不同的外源DNA片段;2 本方法適用于獲取原核細胞的基因 9) 指導(dǎo)學(xué)生看書,說出部分基因文庫(cDNA)概念 10) 教師補充如想知道一種生物在個體發(fā)育不同階段表達基因不同,應(yīng)構(gòu)建cDNA文庫 11) 指導(dǎo)學(xué)生看書,質(zhì)疑:如何構(gòu)建部分基因文庫 12) 引出如果已知抗蟲基因的一部分,則可通過PCR技術(shù)擴增目的基因 教師行為 13) 指導(dǎo)學(xué)生看書質(zhì)疑:PCR技術(shù)擴增目的基因需要的條件 14) 觀看PCR過程插圖,質(zhì)疑:PCR擴增的過程 15) 列表比較利用PCR技術(shù)擴增目的基因與細胞內(nèi)DNA復(fù)制的異同 回憶舊知識并回答 看書并回答:從自然界已有的物種中分離和人工合成 思考并回答:先獲取蘇云金芽孢桿菌的全部基因,再從中提取抗蟲基因 思考并回答:操作條件:對目的基因序列未知 應(yīng)用工具:限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體 過程:從基因組中提取DNA→酶切、純化→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立基因組文庫 看書并回答:只包含一種生物部分基因的文庫 看書并回答:提取某種生物發(fā)育某個時期的mRNA→反轉(zhuǎn)錄成互補DNA→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立部分基因文庫 學(xué)生活動 看書并回答:模板、原料、引物、TaqDNA聚合酶 討論并回答:變性:90℃—95℃高溫下雙鏈DNA解鏈成單鏈;退火:55℃—60℃引物結(jié)合到互補DNA鏈;延伸:72℃Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成;第2輪循環(huán) 學(xué)生獨立完成,教師給予指導(dǎo) 基因表達載體的構(gòu)建 1) 引出基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心及構(gòu)建基因表達載體的意義 2) 質(zhì)疑:將生物的所有DNA直接導(dǎo)入受體細胞是否可行,如果這樣做,結(jié)果怎樣 3) 提問:回憶載體需要具備的條件 4) 根據(jù)學(xué)生回答引出基因表達載體也應(yīng)具備復(fù)制原點、標記基因等條件,進一步明確基因表達載體最終要表達出人類所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物 5) 質(zhì)疑:從cDNA文庫中獲取的目的基因沒有啟動子,如果要實現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達,基因表達載體還需哪些元件 6)提問:總結(jié)基因表達載體構(gòu)成,并說明各個元件的作用 思考并回答:1 該方法針對性差,完全靠運氣 2 不方便檢測,無法確定目的基因是否導(dǎo)入受體細胞 討論并回答:啟動子和終止子,它們分別位于目的基因的兩側(cè) 思考并回答:復(fù)制原點:控制復(fù)制起始的位點; 抗性基因:檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞; 多個限制酶切點:目的基因插入; 啟動子:位于基因首端;是RNA聚合酶識別和結(jié)合位點,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得蛋白質(zhì); 終止子:轉(zhuǎn)錄在所需地方停下來 將目的基因?qū)胧荏w細胞 教學(xué)環(huán)節(jié) 將目的基因?qū)胧荏w細胞 1) 引出轉(zhuǎn)化的概念,并強調(diào)轉(zhuǎn)化的最終目的是目的基因在受體細胞維持穩(wěn)定和表達 2) 講授:將目的基因?qū)胫参锛毎腥N方法,其中最常用的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 3) 引導(dǎo)學(xué)生看書,質(zhì)疑:農(nóng)桿菌有何特點 教師行為 4) 引導(dǎo)學(xué)生看插圖,概述農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過程 5) 質(zhì)疑:將目的基因?qū)雱游锛毎械某S梅椒俺S玫氖荏w細胞 6) 質(zhì)疑:培育轉(zhuǎn)基因動物時,受體細胞能否采用動物體細胞,為何采用受精卵 7) 引出原核生物的特點,早期基因工程都用原核生物作受體細胞,質(zhì)疑:目的基因?qū)胛⑸锛毎捎玫姆椒? 8) 講授:怎樣篩選含外源基因的受體細胞,主要是應(yīng)用標記基因的插入失活特性,向?qū)W生展示圖,并配以習(xí)題 看書并回答:1 農(nóng)桿菌生活在土壤中,自然條件下能感染雙子葉植物和裸子植物 2 農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并且整合到受體細胞染色體DNA上 學(xué)生活動 討論并回答:將目的基因?qū)隩i質(zhì)?!D(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細胞→植物組織培養(yǎng)→轉(zhuǎn)基因植物 看書并回答:顯微注射法,受體細胞是受精卵 思考并回答:動物體細胞沒有全能性,受精卵全能性高,并且營養(yǎng)物質(zhì)豐富 看書并回答:用Ca2+處理制備感受態(tài)細胞 聽講并根據(jù)習(xí)題理解 目的基因的檢測與鑒定 1) 質(zhì)疑:用什么方法可以知道抗蟲棉賦予了植物抗蟲特性 2) 質(zhì)疑:檢測與鑒定有何不同,基因工程成功的標志(提示學(xué)生應(yīng)用真核生物中心法則思考) 3) 引出檢測分為DNA、mRNA和蛋白質(zhì)水平。強調(diào)檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵。 4) 指導(dǎo)學(xué)生看書,質(zhì)疑:DNA水平上的檢測應(yīng)用什么方法,探針是什么,如何標記,檢測如何操作 5) 根據(jù)學(xué)生回答,補充探針還可以用地高辛和生物素標記。質(zhì)疑:DNA分子雜交原理 6) 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA應(yīng)用方法,依據(jù)原理 7) 質(zhì)疑:用什么方法檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì),原理是什么 8)講授:除上述分子水平上的檢測外,還可以應(yīng)用個體生物學(xué)水平的鑒定,如給棉鈴蟲喂食抗蟲棉,看蟲子生活狀況等 思考并回答:給棉鈴蟲喂食抗蟲棉,看蟲子生活狀況;檢測抗蟲棉染色體DNA上是否插入目的基因 看書并回答:檢測是分子水平上的,而鑒定是個體水平上的。成功標志是表達出人類所需蛋白質(zhì) 思考并回答:方法:DNA分子雜交; 探針:含有目的基因的單鏈DNA,用放射性同位素標記; 步驟:轉(zhuǎn)基因生物→提取基因組DNA和探針雜交→有雜交帶→證明目的基因已插入染色體DNA中 思考并回答:堿基互補配對原則 思考并回答:轉(zhuǎn)基因生物mRNA與DNA探針雜交;原理:堿基互補配對原則 思考并回答:轉(zhuǎn)基因生物→提取蛋白質(zhì)(用其作抗原)與抗體反應(yīng)→有雜交帶→目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品; 原理:抗原—抗體特異性結(jié)合 整體水平上歸納總結(jié) 教師引導(dǎo)下,學(xué)生討論總結(jié)出基因工程的基本操作程序概念圖,在整體上把握知識脈絡(luò) 見圖3 7 教學(xué)反思 1) 巧妙布置預(yù)習(xí)作業(yè),化“復(fù)雜”為“簡約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”,處理不好,會提高學(xué)習(xí)難度,令學(xué)生視高科技為畏途,致使教學(xué)流于形式。所以在課前以學(xué)生較為熟悉的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預(yù)習(xí)作業(yè),使學(xué)生首先從整體上了解基因工程的四個步驟,起到了突破難點及培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。 2)巧妙運用插圖及多媒體技術(shù),化“抽象”為“形象”。對于基因工程,學(xué)生接觸得少,只運用文字來教學(xué)會感到很抽象。如在講授如何構(gòu)建基因文庫時,教師會提供一幅非常形象的插圖,結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題,誘導(dǎo)學(xué)生思考,從而把學(xué)習(xí)的注意力從簡單的死記硬背引導(dǎo)到分析、批判、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來。【1】 3)巧妙利用概念圖串聯(lián)知識,化“部分”為“整體”。概念不可能單獨存在,每個概念都必須根據(jù)與之有關(guān)的其他概念間的關(guān)系才能確定其準確的含義。通過分步探討,學(xué)生已經(jīng)對基因工程每一步操作的原理、方法和過程做到了理解,但并未從整體上把握到基因工程的全過程,教師可以指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念圖,將零散的知識進行歸納,把已掌握的知識顯性化、可視化,實現(xiàn)新課程有效教與學(xué)的策略。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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