視頻標(biāo)簽：基因工程及其應(yīng)用

所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第六章第2節(jié)《基因工程及其應(yīng)用》云南省優(yōu)課

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基因工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計 
 作品名稱 基因工程及其應(yīng)用 課時 
第1課時 
所屬學(xué)科 高中生物 適用年級、班級 高二   高205班 課型 新課 
教學(xué)模式 
模型構(gòu)建 
對應(yīng)教材 □有    必修二第六章第2節(jié)                □無   覆蓋范圍 
□單元     □課        □其他                      
教案概述  
 
    教材中基因工程育種安排在雜交育種和誘變育種之后，學(xué)生對育種
工程已有了一定的了解，從雜交育種的局限性和誘變育種的不定向性入
手，通過轉(zhuǎn)基因生物的動畫引入基因工程的概念，由于基因工程是在分子水平上進行的生物工程，在高中階段不可能直接讓學(xué)生進行相關(guān)實驗和操作，所以通過模型構(gòu)建、動畫演示和實驗?zāi)�擬掌握基因工程各種工具的作用和特點，進而掌握基因工程的過程。 
教學(xué)前期分析 
教材分析 
本節(jié)課內(nèi)容是人教版生物選修二第六章第二節(jié)內(nèi)容。包括以下三方
面內(nèi)容：基因工程原理、基因工程的應(yīng)用、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性。基因工程的原理是生物工程中四大主要工程的重點和難點。由于基因工程是在分子水平上進行的生物工程，在高中階段不可能直接讓學(xué)生進行相關(guān)實驗和操作，所以需要通過動畫、模型構(gòu)建物理、模擬實驗來表現(xiàn)這一動態(tài)過程。本節(jié)課以基因工程操作步驟為主線，穿插基因工具的結(jié)構(gòu)特點和功能，通過啟發(fā)式的提問，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及思維。 
課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點 
一、教學(xué)目標(biāo)： （一）知識目標(biāo) 
1.簡述基因工程基本原理（概念、工具、步驟）。 （二）能力目標(biāo) 
1.通過對教材閱讀、ppt課件中動畫觀看、模型物理構(gòu)建和觀察教室的模擬等，培養(yǎng)獲取新知識的能力、分析問題和解決問題的能力。 （三）情感態(tài)度與價值觀 
 
                    
             
                    
                            1.通過學(xué)習(xí)了解我國基因工程的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生對生物知識的興趣，開闊學(xué)生的思路，培養(yǎng)愛國主義情感，樹立努力學(xué)習(xí)科學(xué)知識造福社會的決心。 
二、教學(xué)重點： （1）基因工程的概念； 
（2）基因工程工具的特點和功能； （3）基因工程的基本操作步驟。 三、教學(xué)難點： 
（1）基因工程工具的特點和功能 （2）基因工程基本操作步驟 
學(xué)習(xí)者 特征分析 
學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了不少培養(yǎng)生物新品種的方法，雜交育種、誘變育種等方法都局限于同一物種進行的操作。能否跨越物種的界限呢？通過“轉(zhuǎn)
基因動物”可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入基因工程的概念。學(xué)生之前在必修二教材中已經(jīng)學(xué)習(xí)了主要遺傳物質(zhì)DNA的結(jié)構(gòu)、基因的概念和功能、基因重組，對于理解基因工程中的“剪切連接”有一個物質(zhì)基礎(chǔ)。 
教學(xué)過程 
（說明：按照教學(xué)步驟和相應(yīng)的活動序列進行描述，要注意說明各教學(xué)活動中所需的具體資源及環(huán)境） 
教學(xué)流程圖 
1、利用如何得到發(fā)熒光的熱帶斑馬魚引入基因工程 2、根據(jù)轉(zhuǎn)基因生物的動畫總結(jié)基因工程的概念 3、利用材料模擬限制酶的作用 4、通過動畫了解DNA連接酶的作用 
5、通過構(gòu)建物理模型直觀的了解目的基因的提取和重組DNA的構(gòu)建 
6、通過模擬熒光基因在受體細(xì)胞中表達(dá)的熒光性狀，了解質(zhì)粒上標(biāo)記基因的作用 7、通過動畫掌握基因工程的步驟 8、總結(jié)本節(jié)內(nèi)容和課堂檢測 
9、課后完成資料收集，了解我國基因工程的應(yīng)用及轉(zhuǎn)基因生物和食品的安全性 
教學(xué)實施計劃 
教學(xué)
內(nèi)容 
學(xué)生活動 
教師活動 
設(shè)計意圖 
 
                    
             
                    
                            引入
 觀看PPT中圖片，思考是否通過雜交技術(shù)培育出發(fā)出熒光的熱帶斑馬魚？ 
同學(xué)們，上節(jié)課學(xué)習(xí)了通過雜交育種培育出
了籽粒多抗黑粉病的玉米，通過誘變育種獲得了比普通海椒大很多的太空海椒，那么能否讓發(fā)熒光的水母和熱帶斑馬魚雜交培育出能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚呢？ 
創(chuàng)設(shè)情境，引入本節(jié)課程。 
 
科學(xué)家通過探索大量的實驗，最終成功的培
育出來這樣啊新品種，這個技術(shù)就是今天要學(xué)習(xí)的基因工程。 
 
基因工程的概念 
先觀看觀看轉(zhuǎn)基因生物的動
畫，再閱讀教材內(nèi)容，最后
回答問題  
   播放動畫，請同學(xué)們看完動畫結(jié)合教材基因工程的概念理解概念 
問：1、動畫中哪種什么提供了什么基因？ （矮牽牛提供抗除草劑基因） 
總結(jié)：抗除草劑基因就是基因工程中的目的基因 2、被改造的是什么生物？ 
（大豆） 
總結(jié)：大豆細(xì)胞就是我們的受體細(xì)胞 
掌握基因工程的概念 
    
完成鞏固練習(xí) 
    同學(xué)們掌握的怎么樣，下面我們來檢測一下。展示試題，并請學(xué)生回答。 
總結(jié)概念中的要點 
基因工程的常用工具
 
學(xué)生活動1：模擬EcoRⅠ限制酶的作用 
 模擬EcoRⅠ限制酶的作用 
活動目的：根據(jù)限制酶的作用，利用手中材料,模擬EcoRⅠ限制酶切割DNA片段形成粘性末端的過
程。 
 
材料：紙條： (模擬  DNA片段     ) 
      剪刀： (模擬  EcoRⅠ限制酶） 
 
掌握限制酶的作用 
 
                    
             
                    
                            學(xué)生展示切割過程 
問：通過模擬實驗，限制酶起作用的關(guān)鍵是什么？ 1、識別：特定序列 
2、切割：特定位點  
學(xué)生展示的
鍛煉語言表達(dá)能力并建立自信，總結(jié)限制酶起作用的關(guān)鍵 
觀看DNA連接酶的作用動畫 
老師手中的兩個不同的DNA片段，想連在一
起，有什么工具呢？ （DNA連接酶） 
請觀看動畫，直觀的了解DNA連接酶的作用   
直觀的了解DNA連接酶的作用 
1、學(xué)生講
解運輸工具----運載體 2、回答關(guān)于質(zhì)粒的問題 
根據(jù)概念，要將目的基因送入受體細(xì)胞還需
要什么工具？結(jié)合預(yù)習(xí)情況請一位同學(xué)講解一下。 問：1、質(zhì)粒在哪里？ 
2、質(zhì)粒是什么？ 
由學(xué)生講解運載體，檢測預(yù)習(xí)情況，鍛煉學(xué)生的能力 基因工程的基本步驟 
學(xué)生活動
2：構(gòu)建物
理模型    【學(xué)生活動2】利用所給材料用模擬：提取目的基因和目的基因與運載體結(jié)合的過程 
(一)材料：1.剪刀(模擬  限制酶     )           2.膠帶(模擬  DNA連接酶  ) 
3.含目的基因的DNA片段（粉色紙條） 4.質(zhì)粒（綠色圓環(huán)） (二)資料： 
限制酶①：專門識別GAATTC的序列并在G和A之
間切割。 
限制酶②：專門識別CCCGGG的序列并在前兩個C之間切割。 (三)步驟： 
步驟1：選合適的限制酶切割獲取目的基因。 步驟2：選合適的限制酶切割質(zhì)粒。 步驟3：將目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。 
通過物理模型構(gòu)建直觀的了解目的基因的提取和基因和目的基因與運載體結(jié)合的過程 
 
                    
             
                    
                            學(xué)生展示模型構(gòu)建過程 
展示過程中出現(xiàn)的問題，共同分析原因，并總結(jié)解決構(gòu)建的方法。比較不同限制酶切割后連接后
的重組DNA分子（限制酶①切割后的重組DNA分子上的熒光基因保留，而限制酶②切割后的重組DNA分子上的熒光基因被破壞） 
總結(jié)：DNA連接酶通常連接同種限制酶切割的粘性末端。 
發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題 
基因
工程的基本步驟 
學(xué)生觀察重組DNA分子導(dǎo)入的模擬實驗 
   將目的基因連在運載體后接下來做什么呢？ （回答：送入受體細(xì)胞），老師收集學(xué)會制作的重組DNA分子，將提前準(zhǔn)備的三個杯子看成受體
細(xì)胞，將重組DNA分子散落下來，有些進入杯子，有些未進入。 
問：是否都導(dǎo)入到受體細(xì)胞中了？（不是）     那怎樣檢測是否導(dǎo)入呢？學(xué)生在思考，老師將提前放入杯中的發(fā)光器打開，學(xué)生會看到發(fā)光現(xiàn)象，老師取出導(dǎo)入的重組DNA分子，通過投影比較發(fā)光的杯子中的和不發(fā)光杯子中的重組DNA分子的不同點，發(fā)光的杯子中的重組DNA分子含熒光總結(jié)質(zhì)粒上的標(biāo)記基因的作用 
 模擬導(dǎo)入過程并掌握檢測是否導(dǎo)入的方法。 學(xué)生回答問題 
  重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞后是否基因工程就
成功了？ （學(xué)生回答：觀察性狀）  
觀看基因工程操作步驟的動畫 
播放基因工程操作步驟的動畫     
總結(jié)四個步驟 課堂
總結(jié) 
學(xué)生看黑板本節(jié)知識結(jié)構(gòu) 
   本節(jié)課我們重點學(xué)習(xí)了基因工程的概念，掌握
了三種工具的作用，了解了基因工程的四個步驟 
課堂小結(jié) 
課堂檢測：學(xué)生選擇喜歡的轉(zhuǎn)基因動物連接的題目來回答問題 
課后作業(yè)：（課后查閱資料完成） 
1、現(xiàn)階段基因工程有哪些方面的應(yīng)用及發(fā)展前景 2、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 
教學(xué)反思（說明：根據(jù)教學(xué)實施情況，反思整個教學(xué)過程） 
學(xué)生觀看了轉(zhuǎn)基因生物的動畫，對基因工程的概念理解上更加容易；通過模擬限制酶的作用，對限制酶作用的兩個“特定”理解的更加清晰；通過動畫對DNA連接酶的作用的理解更加直觀，明確連接的位點；通過構(gòu)建提取目的基因和構(gòu)建重組DNA分子的物理模型過程，讓學(xué)生學(xué)會利用三種工具；通過模擬實驗讓學(xué)生明確了將目的基因?qū)�入后需要檢測；通過動畫直觀的了解基因工程操作的過程，明確四個步驟；通過課后作業(yè)，讓學(xué)生更多的了解基因工程的應(yīng)用和安全性。 
在整個教學(xué)過程中，學(xué)生動手較多和表達(dá)較多，學(xué)生基本能按照要求完成，個別組會因沒有看清楚老師的要求，而無從下手，學(xué)習(xí)小組的差異會導(dǎo)致忽略部分學(xué)生；通過檢測，學(xué)生對基因的表達(dá)的知識，部分學(xué)生還有掌握的不夠好。 
實際教學(xué)中，課前預(yù)習(xí)沒有安排檢測，部分學(xué)生可能存在預(yù)習(xí)不認(rèn)真的情況，在每次活動后引導(dǎo)學(xué)生歸納還應(yīng)該更多一些，老師的語言表達(dá)應(yīng)該更加準(zhǔn)確和簡練，還需要繼續(xù)努力。

第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用學(xué)案
第一課時
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、簡述基因工程的基本工具
2、簡述基因工程的基本操作步驟
【學(xué)習(xí)重點】基因工程的基本原理（概念、工具、操作步驟）
【學(xué)習(xí)難點】基因工程的操作步驟
 
課前預(yù)習(xí)案
（課前預(yù)習(xí)教材內(nèi)容完成表格中的內(nèi)容，如有疑問請寫出。）
 
一、基因工程的概念

基因工程又叫做______________________或____________________。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種______提取出來，加以____________，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，______地改造生物的____________。

 
二、基因工程最基本的工具

(1) 基因的“剪刀”： ______________________                                   一種限制酶只能識別______特定的核苷酸序列，并在_____的切點上切割DNA分子。

(2) 基因的針線：___________________                              “縫合” ______________ 和_________交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。

（3）基因的運載體：     目前常用的運載體有____________、__________和______________等。 質(zhì)粒存在于______________________中，是擬核或細(xì)胞核外能夠     ____的很小的       分子。

 
三、基因工程操作的基本步驟

（1）__________________________   （2）__________________________                      （3）__________________________   （4）____________________________

 
疑問：
 
 
 
課堂探究案（課堂交流合作完成）
 
【學(xué)生活動1】模擬EcoRⅠ限制酶的作用
活動目的：根據(jù)限制酶的作用，利用手中材料,模擬EcoRⅠ限制酶切割DNA片段形成粘性末端的過程。
 
材料：紙條： (模擬  DNA片段     )
      剪刀： (模擬  EcoRⅠ限制酶）
 
 
 
 
【學(xué)生活動2】利用所給材料用模擬：提取目的基因和目的基因與運載體結(jié)合的過程
(一)材料：1.剪刀(模擬  限制酶     )
          2.膠帶(模擬  DNA連接酶  )
3.含目的基因的DNA片段（粉色紙條）
4.質(zhì)粒（綠色圓環(huán)）
 
(二)資料：
限制酶①：專門識別GAATTC的序列并在G和A之間切割。
限制酶②：專門識別CCCGGG的序列并在前兩個C之間切割。
 
(三)步驟：
步驟1：選合適的限制酶切割獲取目的基因。
步驟2：選合適的限制酶切割質(zhì)粒。
步驟3：將目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。
 
 
 
 
 
 
課后探究案（課后查閱資料完成）
 
1、現(xiàn)階段基因工程有哪些方面的應(yīng)用及發(fā)展前景
2、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性
 
 

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