1、教學(xué)設(shè)計個人信息 姓名單位聯(lián)系方式設(shè)計者郝雪北京市蘋果園中學(xué)基本信息課題基因工程的工具學(xué)科生物學(xué)段高中年級高三相關(guān)領(lǐng)域基因工程 克隆 遺傳教材書名：生物學(xué)選修3 出版社：浙江科學(xué)技術(shù)出版社 出版日期：20081.指導(dǎo)思想與理論依據(jù)高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出：高中生物課教學(xué)要面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實生活相聯(lián)系，核心任務(wù)是提高每個學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。課標(biāo)倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生主動參與教學(xué)過程、勤于動手、善于思考，逐步培養(yǎng)學(xué)生處理科學(xué)信息的能力、獲取知識的能力、分析解決問題的能力、以及動手操作的能力。課標(biāo)強調(diào)教學(xué)過程要注重與現(xiàn)實生活相聯(lián)系，注重使學(xué)生

2、在現(xiàn)實生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念。課標(biāo)還強調(diào)要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)。利用生物學(xué)史的材料進(jìn)行探究，是生物學(xué)教學(xué)中常用的一種方法。教師要根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)內(nèi)容的要求，對科學(xué)史的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇和組織，設(shè)計好教學(xué)環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，教師應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生深入思考科學(xué)家的工作過程，領(lǐng)悟科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、合理推理的。在此過程中，學(xué)生不僅獲取知識、發(fā)展能力并且體會科學(xué)家的科學(xué)探索精神。基于上述理論指導(dǎo)，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計圍繞著提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)這一核心理念，主要通過引入熱點新聞把基因工程與生活實際聯(lián)系起來，在探究如何利用煙草植株產(chǎn)生抗體的過程中增

3、強學(xué)生動手操作、分析思考的能力，在運用基因工程的知識解決實際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念。在落實知識目標(biāo)的同時，幫助學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)、社會的密切關(guān)系，增強科技意識，認(rèn)同生物科學(xué)和技術(shù)的價值，樂于學(xué)習(xí)生物科學(xué)。2.教學(xué)背景分析一、 教材分析基因工程是浙科版選修3第一章的內(nèi)容。課標(biāo)對本章的要求是:簡述基因工程的誕生、簡述基因工程的原理及技術(shù)；舉例說出基因工程的應(yīng)用。工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生是第1課時，主要介紹了基因工程的三種基本工具及其作用特點。既是對必修2教材中dna的分子結(jié)構(gòu)、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、基因工程的基本原理和育種的拓展與延伸，又是學(xué)習(xí)基因工程的基本操作步驟的基礎(chǔ)和前提。“工具

4、酶的發(fā)現(xiàn)”和“基因工程的基本操作步驟”構(gòu)成了本章的核心內(nèi)容。二、 學(xué)生情況分析1學(xué)生已有的知識：通過必修2遺傳部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生已基本形成了學(xué)習(xí)本專題所必需的基礎(chǔ)知識及核心概念，在生物變異在生產(chǎn)上的應(yīng)用一節(jié)里也初步了解了基因工程的含義及大體操作步驟。2學(xué)生具備的能力：本節(jié)課授課對象為高三理科班的學(xué)生，學(xué)生在課堂上比較活躍，善于思考問題。在以往的學(xué)習(xí)探究中，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的分析、歸納能力、解決實際問題的能力并已初步具備了合作探究、動手操作的能力，這些能力都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。3. 學(xué)習(xí)本節(jié)課的障礙：由于這部分內(nèi)容是微觀層面分子水平的操作工具，比較抽象，學(xué)生接觸較少，因而在這部分內(nèi)容的教學(xué)

5、設(shè)計中，更需要教師聯(lián)系生活實際創(chuàng)設(shè)情節(jié)，以問題引導(dǎo)學(xué)生的思維，再利用圖片、動畫以及動手模擬操作dna的重組過程，促進(jìn)學(xué)生主動構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，提高學(xué)生合作探究的能力。三、 教學(xué)方式1. 教學(xué)模式：探究式教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，在分析問題、解決問題的過程中不斷生成一系列新的問題，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力。 2. 教學(xué)策略：利用教學(xué)多媒體，自制教具，使抽象的問題形象化、直觀化，引導(dǎo)學(xué)生自主動手操作，幫助學(xué)生全面認(rèn)識基因工程的工具。 3. 教學(xué)手段：ppt，自制教具，投影儀等綜合教學(xué)輔助工具。3.教學(xué)目標(biāo)(含重、難點)一、知識目標(biāo)：1. 簡述限制酶及dna連接酶的作用及特點2.

6、說出載體在基因工程中的應(yīng)用二、能力目標(biāo)：1.通過應(yīng)用工具酶的相關(guān)知識，模擬制作重組dna模型，提高獲取信息的能力及綜合思維能力2.通過探究“改造煙草基因使其產(chǎn)生抗體”的活動，提高分析問題并運用所學(xué)知識解決問題的能力。三、情感目標(biāo)：關(guān)注基因工程的發(fā)展與應(yīng)用，增強科技意識，認(rèn)同基因工程的工具對基因工程誕生的意義；通過課堂探究活動，認(rèn)同生物科學(xué)和技術(shù)的價值，樂于學(xué)習(xí)生物科學(xué)。四、教學(xué)重難點1教學(xué)重點：限制酶的作用及特點；質(zhì)粒在基因工程中的作用2. 教學(xué)難點：限制酶的作用及特點；模擬建立抗體基因質(zhì)粒的重組dna模型3. 重難點突破方法：基因工程的三種工具均為分子水平的工具，操作上也非常微觀、抽象、復(fù)雜

7、。成為教學(xué)的難點。而理解它們的結(jié)構(gòu)與功能將為基因工程基本操作程序的學(xué)習(xí)做鋪墊，因此這也是本章教學(xué)的重點之一。為突破這個重難點知識，并及時反饋學(xué)生對重點知識的掌握情況，教師首先聯(lián)系生活實際創(chuàng)設(shè)情境，以問題引導(dǎo)學(xué)生的思維，再利用教具、圖片、動畫使微觀的內(nèi)容直觀化。在組織學(xué)生進(jìn)行重組dna分子的模擬操作中，引導(dǎo)學(xué)生借助模型化方法，將dna和分子工具放大，親自動手對dna分子進(jìn)行剪切和拼接，深入理解基因工程工具的作用和特點。模擬活動之后，組織學(xué)生討論，引導(dǎo)分析建模過程，提升學(xué)生的建模思維和建模能力。同時將重難點知識設(shè)計為相關(guān)的問題，引發(fā)學(xué)生的思考，讓其嘗試應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題，從而突出重點，突破難

8、點。4. 教學(xué)流程示意5. 教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情境引入新課【提問】我們都知道制作香煙的原料是煙草，那么一提起煙草你會聯(lián)想到什么？如果用煙草不是生產(chǎn)香煙，而是用它來生產(chǎn)治療疾病的藥物，這是不是天方夜譚呢？【視頻】科學(xué)家用煙草生產(chǎn)抵御埃博拉病毒的抗體藥物。尼古丁、吸煙有害健康、肺癌思考仔細(xì)觀看，思考聯(lián)系當(dāng)前熱點時事創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引入新課 限制酶的由來：【提問】如果你是科學(xué)家，你該如何設(shè)計，將普通的煙草改造成能產(chǎn)生抗體的煙草呢？【展示并思考】這是一段dna長鏈，我們假設(shè)其中這個片段就是抗體的基因，我們用什么方法得到這個目的基因呢？【提示】dna直徑大約只有

9、2nm，是頭發(fā)絲的4萬分之一，必須用分子水平的工具進(jìn)行操作。【視頻】限制酶的發(fā)現(xiàn)得到抗體基因，把抗體基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞當(dāng)中思考并回答理解觀看視頻并思考問題聯(lián)系當(dāng)前熱點新聞，創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生在情境中進(jìn)行思考提高獲取信息的能力限制酶的作用及特點介紹基因的手術(shù)刀-限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）【閱讀思考】什么是限制性核酸內(nèi)切酶？它的作用特點是什么？【舉例說明】大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的限制酶ecori，它所識別的序列是什么？切割的位點又是什么？切割的是什么鍵？【小結(jié)】限制酶的作用及酶切結(jié)果識別、切割dna分子識別特定的核苷酸序列g(shù)aattc在ga之間切割磷酸二酯鍵觀察并理解帶著問題閱讀教材并思考，提高學(xué)生獲

10、取信息的能力【學(xué)生活動1】模擬限制酶對抗體基因進(jìn)行切割【圖片】三種限制酶【圖片】含有抗體基因的dna長鏈【組織活動】如何利用限制酶得到抗體基因？用哪種酶？切什么位點？用筆進(jìn)行標(biāo)注【展示】學(xué)生切割用酶及其位點【提問】這體現(xiàn)了酶的什么特性？【提問并總結(jié)】限制酶的專一性如何體現(xiàn)？觀察限制酶的識別序列和酶切位點分析思考，在dna長鏈上標(biāo)出所用酶及酶切位點學(xué)生上臺展示，說明理由專一性識別特定序列，切割特定位點創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生通過動手嘗試，加深對限制酶作用特點的理解增強動手能力及分析思考的能力將新知識納入已有知識體系質(zhì)粒的由來【過渡】如何將抗體基因?qū)霟煵菁?xì)胞呢？【實驗表明】單純的dna片段是很難進(jìn)入細(xì)

11、胞的，即使進(jìn)入細(xì)胞中也很難自主復(fù)制。【講述】一般要將一個外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，還需要一個運載工具，它要能攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。【提問】除此之外，還應(yīng)有什么特點，才能保證抗體基因進(jìn)入細(xì)胞后產(chǎn)生大量的抗體呢？那誰能充當(dāng)這個運載工具呢？【實驗】20世紀(jì)60年代，科學(xué)家的實驗【展示并講解】質(zhì)粒的特點及作用【講述】除質(zhì)粒外，基因工程的載體還有噬菌體及動植物病毒思考閱讀、分析思考、理解思考自主復(fù)制觀察實驗，獲取信息，思考運載工具觀察圖示、獲取信息并回答問題理解引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并最終解決利用生物科學(xué)史材料，通過分析科學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)，提高獲取信息的能力及分析問題并解決問題的能力提高讀圖并獲取信息的

12、能力dna連接酶【提問】獲得了抗體基因，也有了質(zhì)粒這種載體，如何讓質(zhì)粒攜帶抗體基因進(jìn)入煙草細(xì)胞呢？怎樣才能把二者連接到一起？【提問】為什么要用相同的限制酶【提問】相同的粘性末端之間會自動連接上嗎？【講解】dna連接酶的作用思考并回答用相同的酶切相同的限制酶切割才能得到相同的粘性末端不會自動連接觀察并思考在探究的過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題【學(xué)生活動2】模擬制作抗體基因-質(zhì)粒的重組dna模型【模型展示并分析】展示并分析學(xué)生制作的模型可能出現(xiàn)的連接方式：1. 載體與目的基因之間的連接2. 載體與目的基因的反向連接3 載體與載體的連接4. 目的基因與目的基因的連接5. 載體的自身環(huán)化6. 目的基因的自身

13、環(huán)化引導(dǎo)學(xué)生借助模型化方法，將dna和分子工具放大，親自動手對dna分子進(jìn)行剪切和拼接， 模擬重組dna的過程。在體驗建模的過程中, 將抽象問題形象化、直觀化。有助學(xué)生深入理解基因工程工具的作用及特性。檢測標(biāo)記基因【提問】如何篩選，才能得知哪些煙草細(xì)胞成功導(dǎo)入了抗體基因？【展示并提問】質(zhì)粒的陰影部分表示熒光蛋白基因，帶有這個基因有何好處？如果用酶1切割質(zhì)粒，破壞了熒光蛋白基因，后果怎樣？【圖片展示】標(biāo)記基因【圖片展示】科學(xué)家利用綠色熒光作為標(biāo)記，篩選煙草細(xì)胞思考便于篩選不能發(fā)出熒光，無法篩選觀察表達(dá)載體及標(biāo)記基因觀察圖片，理解標(biāo)記基因的篩選功能利用模型加深學(xué)生對質(zhì)粒在基因工程中重要作用的理解。

14、提高解決問題的能力。給學(xué)生真實的實驗圖片，體會標(biāo)記基因?qū)τ诤Y選的重要作用，增強對所學(xué)內(nèi)容的理解。小結(jié)把抗體基因成功導(dǎo)入到煙草細(xì)胞后，接下來可以通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到大量的煙草植株。再提取煙草中產(chǎn)生的抗體蛋白，就可以用于對埃博拉病毒的治療了。讀圖并思考給學(xué)生真實情境，展示科學(xué)家的研究成果，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)，更有助于學(xué)生體會科學(xué)、技術(shù)、社會三者之間的密切聯(lián)系總結(jié)【總結(jié)】因為有了這三種工具，我們才得以實現(xiàn)在分子水平上對生物進(jìn)行改造，才能讓其他生物產(chǎn)生我們所需要的性狀。理解理解三種工具的發(fā)現(xiàn)對基因工程誕生的意義5.學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計課堂評價:1. 通過課堂提問，師生交流和生生交流，以及對基因

15、工程的步驟及所需工具的構(gòu)建，都能及時反饋學(xué)生對知識的理解程度，同時引導(dǎo)學(xué)生對問題逐級深入地探討，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建本節(jié)內(nèi)容的知識體系。2. 通過讓學(xué)生模擬限制酶對抗體基因進(jìn)行切割的活動，可知學(xué)生對于限制酶的作用及作用特點的理解程度。3. 通過學(xué)生模擬制作抗體基因質(zhì)粒的重組dna模型，并上臺展示，可知學(xué)生對于工具酶作用特點及質(zhì)粒作用特點的理解。課后檢測:相應(yīng)課后習(xí)題的檢測內(nèi)容6.本教學(xué)設(shè)計與以往或其他教學(xué)設(shè)計相比的特點(300-500字?jǐn)?shù))1注重與現(xiàn)實生活聯(lián)系，體現(xiàn)科技發(fā)展成果。本教學(xué)設(shè)計的主要特點之一是注重與現(xiàn)實生活、新聞熱點的聯(lián)系，容易激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索的欲望，在引入時給學(xué)生的問題新奇，能引發(fā)學(xué)生的好奇心，接下來的新聞視頻既是最近的新聞熱點又能證實剛才的“奇思妙想”。真實的新聞情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對接下來基因工程的學(xué)習(xí)有強烈的探究欲望。2. 再現(xiàn)生物科學(xué)史有助于提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)。課標(biāo)中強調(diào)要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)。利用生物學(xué)史的材料進(jìn)行探究，是生物學(xué)教學(xué)中重要的教學(xué)方法。每一個知識點的產(chǎn)生過程本身就是一個探究的過程，同時呈現(xiàn)了科學(xué)家的科學(xué)態(tài)