視頻標(biāo)簽：基因工程的工具,基因表達(dá),載體的構(gòu)建

所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：蘇教版高中生物選修三第一章《基因工程》第二節(jié)《基因工程的工具》模擬探究—基因表達(dá)載體的構(gòu)建-陜西省優(yōu)課

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教學(xué)設(shè)計(jì)：模擬探究—基因表達(dá)載體的構(gòu)建 
一、教材分析 
本節(jié)所講授內(nèi)容屬蘇教版高中生物選修三第一章《基因工程》第二節(jié)《基因工程的工具》的范疇，基因工程是選修三的一個(gè)核心專題，且在必修二雜交育種的學(xué)習(xí)中也涉及了相關(guān)內(nèi)容,是必修二中學(xué)習(xí)遺傳的的延續(xù)和拓展，基因工程的基本原理和應(yīng)用，又為本章其他內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。 二、學(xué)情分析 
基因工程作為一個(gè)前沿工程技術(shù)，學(xué)生較陌生，平時(shí)接觸的較少，且涉及的是分子水平的知識(shí)，學(xué)生理解起來(lái)較抽象。而我校學(xué)生基礎(chǔ)較差、學(xué)習(xí)習(xí)慣不好、缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也增加了該節(jié)內(nèi)容的教學(xué)難度。故本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了基因工程基本內(nèi)容之后設(shè)計(jì)的一節(jié)模擬探究活動(dòng)課，先結(jié)合生動(dòng)形象的插圖、動(dòng)畫等回顧基因工程三大工具的基本理論知識(shí)，再進(jìn)行模擬探究、動(dòng)手實(shí)踐。學(xué)生能夠更形象深刻的理解三種工具的作用及構(gòu)建基因表達(dá)載體這一核心步驟，建立知識(shí)結(jié)構(gòu)模型，并從中體會(huì)到探究、合作、主動(dòng)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，獲得學(xué)習(xí)的成就感。 
三、教學(xué)目標(biāo)（基于生物科學(xué)核心素養(yǎng)） 
1.能夠通過(guò)基因工程三大工具的作用原理，通過(guò)物理模型建構(gòu)的方式，理解其本質(zhì)與內(nèi)涵。 
2.能夠按照基因表達(dá)載體的模擬活動(dòng)方案，熟練的操作，進(jìn)行科學(xué)探究。 3.在小組學(xué)習(xí)中能主動(dòng)合作，小組成員能運(yùn)用專業(yè)的表達(dá)匯報(bào)活動(dòng)成果。 4.能夠關(guān)注基因工程在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，認(rèn)同科技引領(lǐng)未來(lái)，科技改變生活的觀點(diǎn)。 四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 
1.教學(xué)重點(diǎn)： ⑴基因工程所需的三種工具的作用； 
⑵模擬基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 
2.教學(xué)難點(diǎn)：模擬基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 五、教學(xué)方法 
1.教法：講授法、啟發(fā)式引導(dǎo)法、模型構(gòu)建法。 2.學(xué)法：自主探究法、小組合作法、成果展示法。 六、教學(xué)準(zhǔn)備 
1.生準(zhǔn)備：舊知復(fù)習(xí)、模具準(zhǔn)備及小組準(zhǔn)備。 
2.師準(zhǔn)備：課件、模具準(zhǔn)備及問(wèn)題的預(yù)設(shè)及生成預(yù)測(cè)。 七、教學(xué)過(guò)程 
（一）復(fù)習(xí)舊知—啟發(fā)式引導(dǎo) 
師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了基因工程，基因工程發(fā)展到今天，已經(jīng)成為生命科學(xué)的核心技術(shù)，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，結(jié)出了豐碩的成果，那么你是如何看待基因工程這項(xiàng)技術(shù)的呢？ 
 （給予學(xué)生自主權(quán)，讓他們?cè)谝延兄�識(shí)的基礎(chǔ)上談?wù)勛约簩?duì)基因工程的理解，再在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上引導(dǎo)復(fù)習(xí)基因工程的本質(zhì)、概念等） 師：基因工程也是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù)，正所謂工欲善其事必先利其器。同學(xué)們，基因工程中重要的工具有幾個(gè)，分別是什么？3種工具各自有不同的特點(diǎn)和作用，今天我們將借助構(gòu)建物理模型的方式通過(guò)模擬探究的活動(dòng)，讓大家體會(huì)一下在實(shí)際基因工程中，這些分子是如何發(fā)揮作用的？ 
 
                    
             
                    
                            （設(shè)置問(wèn)題串，不斷引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識(shí)，再次分析歸納總結(jié)。通過(guò)舊知識(shí)的過(guò)渡，引出新課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)，渴望動(dòng)手操作，進(jìn)行實(shí)踐的興趣。） 1.限制酶 
(1) 利用表格分析歸納限制酶的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出結(jié)論：限制酶能識(shí)別待
定的序列并在特定位點(diǎn)進(jìn)行切割，具有專一性與特異性。 
(2) 動(dòng)畫播放Ecol與smal酶的作用過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生回顧限制酶的種類，作用特點(diǎn)，
切割的結(jié)果及切割的對(duì)象。 2.載體 
利用課本上的圖片及下發(fā)的模型引導(dǎo)學(xué)生分析常用的載體類型、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)組成。 3.DNA連接酶 
  利用動(dòng)畫再次回顧DNA連接酶的作用和特點(diǎn)。 （三）構(gòu)建模型—模擬探究 
模擬活動(dòng)一：用EcoRI酶剪切目的基因與質(zhì)粒 
1. 材料工具：剪刀、紙帶（含目的基因的DNA片段、環(huán)狀質(zhì)粒） 2. 說(shuō)明：先找到限制酶EcoR Ⅰ識(shí)別的序列G A A T T C ，用箭頭標(biāo)出切割位點(diǎn) ，
再進(jìn)行剪切。 
3.小組展示剪切結(jié)果，并分析討論以下問(wèn)題： 
(1) 含目的基因的DNA片段上有幾個(gè)EcoRI酶切位點(diǎn) 
(2) 含目的基因的DNA片段被EcoRI酶剪切成幾段？哪一段我們需要保留？ (3) 含目的基因的DNA片段與載體用同種限制酶切割的結(jié)果是什么？ 模擬活動(dòng)二：用T4DNA連接酶連接目的基因與質(zhì)粒{小組合作} 1. 材料用具：剪好的紙帶、膠帶（T4DNA連接酶） 
2. 說(shuō)明：小組成員將自己剪切好的目的基因與質(zhì)粒放入一個(gè)反應(yīng)體系（飯盒）
中再連接。 
3. 邊操作邊思考：    
(1) 單純用EcoRI限制酶切割，連接后的產(chǎn)物有幾種？分別是什么？ (2) 這些DNA片段為何會(huì)隨意連接？ 
(3) 如何避免質(zhì)粒和目的基因的自身環(huán)化和隨意連接？ 
4.小組展示連接成果，這一操作有一定難度，大部分同學(xué)很容易得到目的基因與目的基因、質(zhì)粒與質(zhì)粒、目的基因與質(zhì)粒連接的產(chǎn)物，可能會(huì)忽略目的基因自身連接和質(zhì)粒自身連接的產(chǎn)物，故教師需根據(jù)實(shí)際情況做必要的引導(dǎo)。 
5.由問(wèn)題（3）的答案：要想避免DNA片段的隨意連接，提高獲取重組質(zhì)粒的概率，可以采用2種不同的酶去剪切目的基因與質(zhì)粒，自然引發(fā)出模擬活動(dòng)三。讓學(xué)生在自我探究中推動(dòng)活動(dòng)的進(jìn)行。 
模擬活動(dòng)三：用兩種不同的酶剪切目的基因與質(zhì)粒再連接 1.材料用具：剪好的紙帶（目的基因和質(zhì)粒）              膠帶（T4DNA連接酶）             飯盒（反應(yīng)容器） 2.說(shuō)明：小組成員先將連接好的目的基因與質(zhì)粒拆開(kāi)還原,再在原有基礎(chǔ)上再次用限制酶SmaI剪切，最后放入一個(gè)反應(yīng)容器中連接。    
3.操作完成后，小組展示結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生分析用2種酶剪切與1種酶剪切目的基因和質(zhì)粒形成產(chǎn)物的不同，從而得出結(jié)論用不同的酶剪切目的基因與質(zhì)粒，可以提高獲取重組質(zhì)粒的概率，使得模擬活動(dòng)二提出的猜想得到驗(yàn)證。 
 
                    
             
                    
                            （四）習(xí)題檢測(cè) （五）作業(yè)布置 
1.已知標(biāo)記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細(xì)菌的質(zhì)粒中有無(wú)標(biāo)記基因或標(biāo)記基因是什么？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。  
2.以小組為單位搜集基因工程的應(yīng)用方面的資料，新課時(shí)進(jìn)行小組匯報(bào)。  八、板書 
模擬探究—基因表達(dá)載體的構(gòu)建 
 
                       限制酶   
載體           目的基因 
 
DNA連接酶 
  
 
目-目、載-載、目-載、自身環(huán)化       目-目、載-載、目-載   
多酶切，可以提高目的基因與載體連接物的獲取率         
 九、教學(xué)反思   1. 優(yōu)點(diǎn): 
（1）本節(jié)課，學(xué)生能夠表現(xiàn)出較大的學(xué)習(xí)興趣，動(dòng)手積極性較高，整個(gè)課堂氣氛較活躍。 （2）課前先讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下準(zhǔn)備模型材料，鍛煉學(xué)生一定的動(dòng)手操作能力，激發(fā)其學(xué)習(xí)新課的好奇心，又保持一定的神秘感。提前讓學(xué)生自由分組，并以生物科學(xué)家的名字給自己小組命名，增強(qiáng)自信心，激發(fā)其合作學(xué)習(xí)的興趣。 
（3）通過(guò)表格分析歸納，形象生動(dòng)的圖片、動(dòng)畫形式，在充分復(fù)習(xí)舊知識(shí)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行模擬探究活動(dòng)，有一定的理論基礎(chǔ)，又能夠再次加深學(xué)生對(duì)舊知識(shí)的鞏固，故學(xué)生動(dòng)手操作得也比較熟練。 
（4）通過(guò)三大模擬活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生將內(nèi)在知識(shí)表象化，直觀化，形象化，并且每一個(gè)模擬活動(dòng)設(shè)置不同的探究問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維，邊動(dòng)手邊思考，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程。整個(gè)活動(dòng)中，有學(xué)生自主思考操作的環(huán)節(jié)，也有小組合作的形式，既能夠鍛煉學(xué)生積極主動(dòng)地獨(dú)自動(dòng)手能力，又能夠培養(yǎng)學(xué)生與他人合作的能力。每個(gè)環(huán)節(jié)都有小組代表發(fā)言，展示成果，充分給予學(xué)生展示的機(jī)會(huì)與舞臺(tái)，不斷增強(qiáng)其自信心。 （5）活動(dòng)之后選擇了典型的習(xí)題進(jìn)行練習(xí)檢測(cè)，且作業(yè)環(huán)節(jié)中布置了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題和小組合作搜集資料的開(kāi)放性作業(yè)，再次激發(fā)學(xué)生的探究性思維和鍛煉合作學(xué)習(xí)的能力。 
（6）整節(jié)課摒棄了傳統(tǒng)的教師滿堂灌的教學(xué)模式，將多媒體、學(xué)生討論、合作展示、自主探究、模型建構(gòu)活動(dòng)等有機(jī)結(jié)合，較好地體現(xiàn)了創(chuàng)新課堂的模式，貫穿了新課改“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生參與探究、參與實(shí)踐的”
不同酶切  
同種酶切  
                    
             
                    
                            的教學(xué)理念。   2.不足： 
（1）平時(shí)課堂上此模擬活動(dòng)、小組合作展示的機(jī)會(huì)較少，故學(xué)生在課堂上表現(xiàn)出興奮的同時(shí)也略顯緊張，小組代表展示時(shí)自信心不足，描述的不是特別清晰。教師應(yīng)該及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生，增強(qiáng)其自信，不斷激發(fā)他們的潛力。 
（2）教師自身上課在語(yǔ)言組織、知識(shí)引導(dǎo)、教態(tài)方面還顯得不夠嫻熟，有一定缺陷，應(yīng)不斷加強(qiáng)。 
（3）教師對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)與新授課模式的融合與應(yīng)用還不夠，還需要進(jìn)一步探索與設(shè)計(jì)，在日常教學(xué)活動(dòng)中也應(yīng)該不斷進(jìn)行實(shí)踐。 

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