人教版高中生物（2019）必选择性必修三第三章基因工程第一节重组 DNA 技术的基本工具教学设计一、教学背景1.1 地位与作用“重组 DNA 技术的基本工具”是普通高中教科书选择性必修二第三章基因工程中第一节的内容。课标设计本模块的目的重在“开拓学生的视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感”。本节的内容是建立在必修 l 教材中酶的作用和特性，必修 2 教材中噬菌体侵染细菌的实验、DNA 的结构和复制等相关内容的基础上的。引导学生建立新旧知识之间的联系，将有助于他们理解和掌握新知识。1.2 学情分析学生学习状况：已经学习必修 l 教材中酶的作用和特性，必修 2 教材中噬菌体侵染细菌的实验、DNA 的结构和复制等相关内容。且学生在平时的生活中，接触了较多的转基因产品，但是较为抽象的重组 DNA 技术的工具的知识点难免会存在无法完全接受的现象，相信可以学生迎难而上，乐观学习。1.3 教学目标根据本教材的结构和学生学情分析，依据新课标要求，结合学生的认知结构及其心理特征，制定以下的教学目标及重难点： 1. 知识与技能目标：（1）掌握基因工程操作的三种工具（限制酶，DNA 连接酶，载体）（2）能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。2. 过程与方法目标：通过对基本概念、基本原理的学习，引导学生主动参与教学过程的探究活动，培养学生的获取新知的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。 】3. 情感价值观目标：通过学习重组 DNA 技术的工具，使学生认识到科学研究需要的严谨，认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新，进而激发学生科技强国奋斗的精神。】1.4 学习重难点学习重点（依据：新课标要求，学情分析）：（1）能够准确说出每一种操作工具的特点及用途。学习难点：（1）DNA 重组技术所需的三种基本工具的作用。（2）基因工程载体需要具备的条件。二、课时安排：一课时三、教学过程第一阶段自主生疑（课前预习）1.1 布置预习任务并填写好问题生成单布置学生复习 DNA 结构、基因操作的工具等基础知识并根据精讲精练中新知梳理进行预习并把自己的疑问填写在问题生成单里交给小组长。1.2 活动准备将学生进行分组；准备好模拟制作活动所需的材料，布置学生按照通过预习的知识点准备不同颜色的纸片，用来制作基因进入受体细胞的载体。第二阶段互动释疑（课中探究）(一)结合基因工程应用的实例引人本节课的学习（导入：2min）首先需拓展基因工程的概念，依木瓜为例认识基因工程。现在是吃木瓜的一个最佳时节，利用提前准备好的木瓜结合本节开篇“从社会中来”栏目中培育转基因番木瓜的实例，提出本节课要解决的问题，即在基因工程的操作中需要用到哪些“分子工具”，从而引人本节课的学习。（二）依据学情及新课标要求进行目标解读及重难点分析（2min）(三)学生通过预习产生了很多问题，在这一过程中进行问题反馈，并与学生一起归纳问题（3min）(四)针对同学们预习过程中产生的问题，组织好教材中的“思考.讨论”活动，进行合作探究过程（25min）基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，属于微观层面，学生在日常生活中很少接触到，对此比较陌生，难于理解。因此，在教学中要充分利用教材中的生动形象的比喻、直观的插图、模拟制作活动等帮助学生增加感性认识。教材“思考.讨论”中的模拟制作活动对学生理解“分子工具的本质特征具有十分重要的作用。教材中主要模拟的是限制酶和 DNA 连接酶的作用，教学时可以让活动内容更加丰富，如可以增加不同的 DNA 片段，模拟不同限制酶的切割，甚至可以增加对载体的模拟，在载体中画出相应的关键结构以及需要切割的 DNA 片段等。活动的安排可以按照教材中的顺序，在学生学习完本节内容后开展，以反馈检测学生对前面内容的掌握情况;也可以边讲授相关的内容，边带领学生进行活动，通过任务驱动，让学生在活动的过程中理解工具的作用。开展活动的同时，要注意利用好教材中的讨论题引导学生展开讨论，避免模拟活动变成简单的模仿。小组合作探究：重组 DNA 的模拟制作我们以小组为单位进行重组 DNA 的模拟制作，看看我们手中的材料：课件展示：活动目的：构建重组 DNA材料：白色纸片 ：代表质粒片段红色纸片：代表含目的基因的 DNA 片段剪刀：代表限制酶 E.coRI胶带卷：代表 DNA 连接酶 胶带：磷酸二酯键学生活动：分组进行重组 DNA 的模拟制作。4.1.限制性内切核酸酶“分子手术刀”预习反馈问题归纳：（1）限制酶切割的什么键？（2）什么是黏性末端？限制酶切割 DNA 后一定会形成黏性末端吗？教师引领师生互动，生生互动，检查学生完成任务情况，并评价。（1）学生手动制作不同颜色的 DNA 卡片，通过课本上的提示自己进行限制酶的探究实验。教师点拨：课件演示：DNA 平面结构。播放动画：限制酶切割 DNA，断开的是磷酸二酯键，着重展示限制酶切割位点和切割后产生的单链末端。（2）限制酶切割 DNA 切割片段后，可能形成两种结果：黏性末端和平末端。教师继续设问：怎样切割会形成黏性末端，怎样切割会形成平末端呢？学生讨论回答：限制酶在识别序列的中轴线两侧切割则形成黏性末端，延中轴线切割则形成平末端。5（3）不同限制酶切割 DNA 可能形成相同的黏性末端。针对不同限制酶的识别序列和切割位点不同，学生活动观察，小组讨论。（4）教师继续设问：这一点体现出酶的什么特性？学生回答：酶的专一性。4.2 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”预习反馈问题归纳：（1）从质粒的这些结构特点中，概括出作为基因载体需要具备的条件？过渡：如果把目的基因比作“乘客”，把受体细胞比作“目的地”那么接下来的问题就是： 用什么方式将目的基因送入受体细胞呢？接下来我们研究基因工程的第二种工具基因载体。课件展示：质粒的结构模式图。教师设问：质粒有怎样的结构特点？学生回答：有复制原点，有限制酶的切割位点，带有氨苄青霉素抗性基因。教师提示：有复制原点，说明质粒能够自我复制；有限制酶的切割位点，说明这个“分子运输车”可以为“乘客”腾出空位来；氨苄青霉素抗性基因容易被检测出来，这种基因称为标记基因。质粒是最常用的基因载体，你能不能从质粒的这些结构特点中，概括出作为基因载体需要具备的条件吗？学生通过讨论回答：（1）能自我复制（2）有限制酶的切割位点（3）有标记基因（4）对受体细胞无害、容易提取4.3 DNA 连接酶“分子缝合针”教师设问：“运输车”已经准备好了，那怎样才能让“乘客”有不仅位坐，还能坐得很舒服呢？学生回答：基因载体和目的基因的黏性末端可以互补配对。（1）让学生仔细观察上述活动中剪切白色和红色纸条后产生的“DNA 片段”的末端，并用胶带卷将从红色纸条上剪切下来的“DNA 片段连接到白色纸条的切口处。教师继续设问：胶带卷和胶带代表什么？学生答：胶带卷:DNA 连接酶，胶带:新形成的磷酸二酯键（2）学生仔细观察上述活动用订书器将从红色纸条上剪切下来的“DNA 片段连接到绿色纸条的切口处,连接的部位是什么？学生回答：DNA 连接酶恢复被限制酶切开的磷酸二酯键（3）教师知识补充教师继续设问：大家回忆一下，我们前面也学过一种酶，也能催化形成磷酸二酯键，记得吗？课件展示表格