漯河市第四高級中學郭琳信息技術融合課《重組DNA技術的基本工具》教學設計重組DNA技術的基本工具【教材分析】本節課選用的是人教版(2019)《選擇性必修3：生物技術與工程》第3章第1節“重組DNA技術的基本工具”。本節主要介紹了重組DNA技術的三種基本工具及其作用。教材內容較為抽象，為了更好的讓學生理解重組DNA技術的三種基本工具，教材提供了較多的教學素材。例如，通過圖片的展示，讓抽象的語言在直觀的插圖中找到注釋；通過模擬制作活動，讓學生在實際動手中形成正確認識；教材還采用了“資料卡”的形式，對特別名詞進行了詮釋，擴展學生的知識面。本節內容是建立在必修1教材中酶的作用和特性，必修2教材中DNA的結構、復制、表達等知識的基礎上，通過本節的學習可以幫助學生理解和掌握微觀的分子工具，為后續學習“基因工程的基本操作程序”、“基因工程的應用”等內容做好鋪墊。【學情分析】轉基因作為當今社會熱點，常常在各地高考題試卷中出現，學生在此類題目上往往得分較低，可見是學習的難點。本節課結合學生熟悉的事物和基因工程的應用事例，激發學生的學習興趣，運用問題驅動教學將本節知識聯系為一個整體，促進學生通過自主思考、合作探究、模型建構等多種方法解決問題、獲得知識。【教學目標】1.通過資料分析和觀察動畫，歸納重組DNA技術的3種工具，提高觀察、思考、歸納和總結的能力。（科學思維）2.通過合作探究和構建模型，闡述限制性內切核酸酶和DNA連接酶的概念和作用，提高合作能力和科學實踐能力。（科學探究）【教學重難點】教學重點：闡明重組DNA技術所需三種工具的作用。教學難點：闡明重組DNA技術所需三種工具的作用。【教學過程】新課導入：我國是棉花的生產和消費大國。棉花在種植過程中，會受到一些害蟲的侵害，其中以棉鈴蟲最為常見。棉鈴蟲可以使一些棉花產量減少三分之一，嚴重時，甚至能使一片棉花田絕收。我國科學家在蘇云金桿菌中發現了一種抗蟲基因，科學家們對含有抗蟲基因的DNA分子進行“切割”“改造”“拼接”后導入棉花的細胞，使重組DNA在細胞中表達，培養出能夠殺死棉鈴蟲的抗蟲棉。DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對如此微小的分子進行操作，是一項非常精細的工作，更需要專門的“分子工具”。科學家究竟用到了哪些“分子工具”？科學家用到了“分子手術刀”——限制性內切核酸酶、“分子縫合針”——DNA連接酶、“分子運輸車”——（基因進入受體細胞的）載體。一、限制性內切核酸酶——“分子手術刀”任務一：學生自主閱讀課本，完成下列內容閱讀教材71頁，明確切割DNA分子的工具及其特點，了解切割后的DNA末端的類型。教師：講解限制性內切核酸酶的概念和展示EcoRI和SmaI作用特點，以及磷酸二酯鍵的位置和限制酶發揮作用后形成的兩種末端，并展示不同限制酶的序列及切割位點。【學生活動1(5min)】實驗材料：DNA片段紙條、剪刀、膠帶。實驗操作1：根據所給的DNA片段，結合這5種限制酶的識別序列和切割位點，用“剪刀”充當限制酶對DNA片段模擬切割，觀察自己得到的堿基序列，思考并回答切割后的末端的類型。【思考1】切割后產生的末端有哪些類型？請將所使用的限制酶名稱填寫在所給材料的方框中，小組展示后完成表格。切割后的堿基序列，有的得到平末端，有的得到黏性末端。實驗操作2：【小組合作】用膠帶將相對應的堿基序列連接起來，派代表展示并介紹實驗結果。【思考2】黏性末端和平末端能夠連接在一起的條件是什么？黏性末端需要堿基互補配對才能連接，平末端可以直接相連。【補充】由同種酶切割產生的黏性末端相同，可以連接起來。同尾酶（切割不同的DNA片段但產生相同的黏性末端的一類限制性內切酶）切割產生的黏性末端也可以連接起來。【思考3】膠帶所代表的工具及膠帶連接的部位相當于DNA的哪種化學鍵。膠帶代表DNA連接酶，膠帶連接的部位是磷酸二酯鍵。二、DNA連接酶——“分子縫合針”任務二：完成學生活動，思考相關問題。學生活動2（5min）：學生利用手中的終端設備，在線搜索“DNA連接酶相關視頻”，小組討論后，派代表簡要講解DNA連接酶的作用機理。【思考】基因工程常用的DNA連接酶（E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的異同點，完成表格內容。種類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端相同點都能連接黏性末端，恢復的都是磷酸二酯鍵【引導語】外源DNA難以進入細胞，進入細胞后也不容易穩定存在并表達，那么，外源基因進入細胞需要借助的工具是什么？三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”任務三：學生自主閱讀課本完成下列問題。閱讀教材72頁第二段和73頁第一段，明確將外源基因送入細胞需要借助的工具及其種類。“分子運輸車”的種類包括質粒、噬菌體、動植物病毒等。質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外，并具有自我復制能力的環狀雙鏈DNA分子。結合教材內容，總結質粒作為基因工程中合格的載體應具備的主要條件：①具有一個或多個限制酶切割位點；②能夠在受體細胞內自我復制或整合到受體DNA上隨受體DNA同步復制；③有特殊的標記基因，便于重組DNA分子的篩選；④對受體細胞無害。2023年以來，生物育種產業化試點范圍已擴展到河北、內蒙古、吉林、四川、云南5個省區20個縣并在甘肅安排制種。“從試點看，轉基因玉