高中生物基因工程复习教学设计学情分析教材分析课后反思docx.docx
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高中生物基因工程复习教学设计学情分析教材分析课后反思docx
1教材分析
人教版高中生物学教材《现代生物科技专题》专题1基因工程，主要内容包括DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序及基因工程的应用等。
其中基因工程的基本操作程序是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。
作为高考一轮复习课，学生已经具备一定的知识基础，如果采用直白、平淡的方式进行知识梳理，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。
应当通过创设情境，提出问题，诱导学生积极参与教学活动。
所以整节课以设计转基因抗虫棉研制过程为主线，让学生亲自设计和体验基因工程的基本操作程序，形成整体认识。
同时，采取化整为零，各个击破的策略。
通过问题串的形式，以小组合作学习的方式引导学生掌握限制酶、基因表达载体构建等重点知识。
教学中通过引入图片、视频等新的情景资料突破难点，由浅入深加强思维训练。
通过新情景下的师生互动形成生物学概念,从而实现高效课堂。
2教学目标
2.1知识目标简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用；简述基因工程原理及基本操作程序；尝试设计转基因抗虫棉的研制过程。
2.2能力目标能通过资料阅读及小组合作学习方式构建知识体系；培养观察、分析、总结归纳的能力。
2.3情感态度与价值观目标认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新；体验科学设计严谨细致的过程。
3教学过程
3.1梳理本专题基本知识点主要以填空的形式展示本专题的基本内容，通过学生回
答来检查学生掌握情况，及时发现薄弱环节和遗漏知识点。
3.2基因工程的基本操作程序教师设疑：
本节课我们一起尝试利用学习过的基因工程知识，设计转基因抗虫棉的研制过程。
请同学们思考讨论一下，基因工程的基本操作程序可以分为哪四步？
学生分组进行讨论，归纳总结答案。
教师随机抽取一名学生作为代表展示答案：
目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。
设计意图：
学生通过新课的学习，对基因工程的内容有了初步的认识。
复习课的重点就应该落在帮助学生构建完善的知识体系上。
让学生回忆总结基因工程的操作步骤，可以使学生从整体上把握基因工程的操作过程，而后再进行化整为零，各个击破。
避免学生产生“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的感觉。
3.3目的基因的获取教师设疑：
要通过基因工程手段获得抗虫棉，我们如何获得抗
虫基因？
引导学生针对教材中的资料分析，小组合作思考得出结论：
从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、化学方法人工合成。
教师引导：
科学家就是通过建立苏云金杆菌的基因文库，从中筛选出了杀虫基因Bt毒蛋白基因。
要建立苏云金杆菌的基因文库，就必需使用限制酶对其基因组DNA进行切割。
针对限制酶相关知识，设计探究问题串：
①限制酶有什么作用特性？
②磷酸二酯键如何形成？
③所有限制酶都只能识别一种核昔酸序列么？
④限制酶切点位置和切割后形成的末端有什么关系？
学生进行分组思考讨论，归纳总结完善答案。
教师随机抽取、展示4个小组问题的答案，师生一并针对错误答案进行点评。
设计意图：
因为本节课重点要突破的内容是基因表达载体的构建，所以对于目的基因获取的三个方法，不作展开分析。
对于这三个方法的具体操作，特别是PCR技术的内容，可以在以后的学习中另开专题重点分析。
本段内容重点分析了限制酶的相关知识，限制酶不但是目的基因获取的重要工具，而且在基因表达载体构建过程中起重要作用。
在此重点分析限制酶的作用，也是为下面内容的学习做好知识铺垫。
3.4基因表达载体的构建教师引导：
目的基因片段不能稳定的独立遗传，要选
择适合的载体将其导入受体细胞，基因工程中最常用的载体是质粒。
在构建基因表达载体的过程中，要选择合适的限制酶来切割含目的基因的外源DNA和质粒。
设计问题1：
下图箭头表示EcoRI的酶切位点，EcoRI识别序列及切点为G/AATTC（PPT展示外源DNA和质粒上EcoRI酶切位点的位置），若只使用EcoRI一种限制酶切割外源DNA和质粒，构建基因表达载体时，可以形成哪些连接产物？
学生分组讨论，合作探究得出结论：
质粒和外源DNA的自身环化；分子间任意连接；质粒和目的基因反向连接；质粒和目的基因正向连接。
教师引导：
使用一种限制酶切割，会产生这么多种连接产物，大大降低了目的基因和质粒的连接效率，如何解决这个问题？
学生思考得出结论：
选用两种限制酶进行切割。
设计问题2：
下图箭头表示两种限制酶的酶切位点，EcoRI和HindIII识别序列及切点分别为G/AATTC,A/AGCTT（PPT展示EcoRI和HindIIIW种限制酶在外源DNA和质粒上的酶切位点），若选用EcoRI和用"dIII两种限制酶切割外源DNA和质粒，可以形成哪些连接产物？
学生分组探讨，得出结论：
重组质粒、分子间任意连接。
教师追问：
选用两种限制酶切割外源DNA和质粒，与选用一种限制酶切割对比，有什么优点？
学生思考讨论，总结归纳得出答案：
避免了质粒和外源DNA的自身环化，不会出现质粒和目的基因的反向连接，降低了分子间任意连接的概率。
难点突破：
设计“真题演练”环节，让学生实战演练限制酶的选择过程。
下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图I、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
设问：
为了提高基因表达载体的连接效率，应选择哪两种限制酶切割外源DNA和质粒？
学生分组讨论，思考探究得出答案：
选择及MlI和HindIII。
教师引导，设计问题串：
①为什么不选择跚al切割？
②若选择此和HinAIII切割，会有哪些连接产物？
③我们在构建基因表达载体时，在限制酶的选择上需要注意哪些问题？
学生思考讨论，师生一起探讨得出结论。
设计意图：
基因表达载体的构建是基因工程的核心，相关知识也是高考考查的热点，所以成为本节课要重点突破的难点。
在基因表达载体构建过程中，对限制酶的选择又是重中之重。
设计让学生探究一种限制酶切割外源DNA和质粒，与两种限制酶切割分别可以获得哪些连接产物，并将结果进行横向对比，让学生直观清晰的了解选择两种限制酶切割的优点。
设计真题演练环节，促进学生将现有知识向新情境中迁移的能力。
3.5将目的基因导入受体细胞教师设疑：
构建了基因表达载体后，若要将其导
入棉花细胞，理论上可以有哪些方法？
学生思考讨论，得出答案：
农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
教师引导：
农杆菌转化法是植物基因工程研究中最常用的方法，现在成功转化的植物实例中有80%左右是通过农杆菌介导实现的，请同学思考回忆农杆菌转化法的大致过程。
学生分组讨论，总结归纳，教师随机抽取一名学生为代表展示答案。
教师点评并引导：
农杆菌到底是如何介导实现遗传转化的，语言描述非常抽象，我们一起来看一段介绍农杆菌遗传转换机制的视频（通过PPT播放视频资料）。
设计意图：
农杆菌转化法作为植物基因工程中最常用的研究方法，教材作了详细的图文介绍，但是依然过于抽象。
通过观看农杆菌遗传转化机制的视频资料，可以使学生对转化过程有直观的认识，加深学生对农杆菌转化法过程的识记和理解。
本节课授课对象是高二年级学生。
他们在此之前己经学习了基因重组、基因的表达、基因的突变，已经对基因有了一定的认识，为第六章的学习打下了良好的理论基础。
而第六章的学习就是将这些学到的遗传变异的理论知识运用到实践当中。
上一节的学习当中学生学习了基因重组、基因突变在育种的应用，但是相对于上一节对育种的学习来说，此节难度更大。
基因工程是现今热点话题，但是学生对基因工程的概念、步骤非常陌生。
而在应用方面也大概只听说过转基因食品，但是对于它们的安全性问题没有进行进一步的思考，也可能会存在认为转基因食品都安全这样的前科学概念。
通过这一节的学习使得学生能够对基因认识的运用形成统一的认识，体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。
1、教学目标方面重视学生的智力开发和能力培养，鼓励学生在做中学，培养学生的自主探究能力，培养方法明确。
2、教学内容方面教学设计要合理、严谨，对教学内容分析、处理恰当，层次分明，条理清晰，容量适度，环节连贯、紧凑。
能揭示知识的内在联系，重点突出，难点把握准确。
课堂结构能按学生的实际而设计，符合学生认知规律及年龄心理，对学生有吸引力。
很值得我们学习。
3、教学方法方面体现教师为主导，学生为主体的教风，较好地达成知识目标。
在教学中还专门设置了《豌豆花的观察》这个实验，很好的激发了学生的学习兴趣。
教学效果良好。
不
教学反思
.1问题引领激发学生思考
对于《基因工程》这一专题的复习，传统的设计是按照教材顺序，逐一对DNA重组技术的基本工具、基因工程的基本操作程序、基因工程的应用进行知识梳理。
采用直白、平淡的方式介绍，不利于调动学生学习的积极性，也不利于学生科学素养的全面提高。
本节课的教学，以设计转基因抗虫棉研制过程为主线。
通过设计问题串引导学生进行小组合作学习探究，教师对其进行指导和鼓励，较好地激发学生学习的兴趣。
教师在整个教学环节恰当引入图片、视频等新的情景资料突破难点，由浅入深加强思维训练。
不断调动学生的情绪，使学生始终保持良好的学习状态，有效提高了复习课课堂的兴趣和生气。
2突出生物学核心概念教学
生物学核心概念是生物学最核心的概念性知识，是反映学科本质的概念，它们相互组合能够反映生物学科的基本面貌。
本单元的核心概念有：
基因工程的工具，包括限制酶、DNA连接酶和运载体；操作步骤，包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达。
而这些概念之间是有联系的，通过具体事实来学习这些概念，从而形成基因工程的概念框架。
本节课围绕这些基本概念是什么？
怎么用（或操作）？
通过具体的操作实例来说明，如限制酶是切磷酸二酯键的，可以用于处理目的基因和质粒。
在此基础上，学习一种限制酶切后构建表达载体的缺陷，进而确立选择两种限制酶的优点，最后学习选择两种限制酶的方法。
从而将限制酶概念的学习与实际事实结合起来，使限制酶概念形成后确立在基因工程概念框架中的位置，以及与其他相关概念之间的联系。
3合理应用多媒体辅助教学
多媒体技术在教学的应用越来越广，但多媒体技术的应用应该合理，并且是突出辅助的功能，不能用多媒体限制学生的思维。
多媒体一般是用来处理常规教学手段解决不了的问题,而不能一味地为了赶时髦而勉强使用，多媒体的使用应该恰到好处。
如转化法导入目的基因到植物细胞中，这个过程比较抽象，我选用了一个动画，通过对动画的观察就能比较直观地认识转化过程，了解T-DNA的作用，形成一个图像概念，从而充分利用了右脑，这样比较容易形成长期记忆。
总之，本节课的设计符合新课程的教育理念，突显生物学核心概念的教学，合理利用多媒体技术，充分调动学生的学习主动性，从而形成概念框架，对提升学生的综合素质起到推动作用。
教材分析
一、教学目的要求
知识方面
1.简述基础理论研究和技术进步催生了基因工程。
2.简述基因工程的原理及技术。
3.举例说出基因工程的应用。
4.简述蛋白质工程。
情感态度与价值观方面
1.关注基因工程的发展。
2.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
能力方面
1.运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。
2.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案。
3.通过讨论、进展追踪等活动，提高收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。
基因工程属于生物科技前沿的内容，这一专题的教学，首先要考虑基础性。
高中阶段的教学不是培养专家，而是要全面提高学生的科学素养，因此，着力点应瞄准对学生的发展起根本作用的知识、能力、思想情感上。
忽视了这一点，而一味追求知识的深和透，就会本末倒置，影响学生的全面发展。
本专题教学的另一个重要原则就是要在学生原有的知识、经验基础上提升。
违背了渐进性，易使学生认为“基因工程难学”而产生“危乎高哉”的想法，望而却步。
紧密联系学生已有的经验、生活阅历，尽量紧密联系必修课中的基础知识，一步步引领学生登上这一科技前沿的舞台，学生们才会心驰神往地投入到学习中来。
在学习本专题内容时，不能忽视知识与能力、情感态度与价值观的有机结合。
情感态度与价值观是学习的动力，要利用国际上重大科技成果的素材，开阔学生的视野，增强他们奋发图强的紧迫感；利用国内重大科技成果的素材，培养他们自强不息的民族精神，从而唤起他们学习的积极性。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的特点
本专题的内容由题图、《科技探索之路》和四节内容构成。
题图为学习者创设了一个意境。
沃森和克里克对DNA双螺旋结构的重大发现和随后的技术创新孕育了基因工程。
在复制的DNA双螺旋结构上展示的转基因工程菌、牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛等，代表了基因工程在三个重要方面的研究成果：
转基因微生物、转基因动物和转基因植物。
在上述画面的基础上，点出基因工程的主题：
“基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
”此题图不仅寓意深刻，且十分生动。
《科技探索之路——基础理论和技术的发展催生了基因工程》是正文的前奏曲。
没有基础理论的研究成果，没有技术方面的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。
其内容分两部分：
一部分介绍基础理论研究成果，一部分介绍在技术层面上发明的各种操作手段。
编者精选这些最重要的成果，其目的是使学生从科技史实中，感悟创新是科学技术发展的不竭动力。
专题1基因工程本专题参考学时为7课时，其中第一节《DNA重组技术的基本工具》2课时；第二节《基因工程的基本操作程序》2课时；第三节《基因工程的应用》2课时；第四节《蛋白质工程的崛起》1课时。
对本专题的特点分析如下。
1.纵观全章内容——折射创新与发展的光辉
纵观本章科技探索之路和四节内容，鲜明揭示出理论创新、技术进步是促进基因工程问世和迅猛发展的主导因素。
例如，在《科技探索之路》中，有关基础理论研究，相关操作工具的发现，催生了基因工程。
在《基因工程的基本操作程序》中，PCR基因扩增技术的发明，又将基因工程提升到一个新阶段。
由于基因导入方法的不断创新和完善，使基因工程技术在微生物、植物、动物领域硕果累累。
在《基因工程的应用》中，不仅可以看到转基因技术在微生物、植物、动物中的应用，而且看到这项技术已经发展到基因工程药物治疗、基因治疗等医药卫生领域。
在《蛋白质工程的崛起》中，描述基因工程虽然硕果累累，但仍满足不了日益发展的生活、生产的更多要求，从而崛起了第二代基因工程——蛋白质工程。
基因工程从诞生到现在，时间虽短，但包括的内容己折射出人类不断开拓创新、不断寻求发展的精神光辉。
2.透视字里行间——体现“科学、技术、社会（STS）”教育思想
在科技探索之路——《基础理论和技术的发展催生了基因工程》中，以精选的史实，说明了科学和技术的关系。
在《DNA重组技术的基本工具》中，“工欲善其事，必先利其器”又一次说明科学和技术是一对挛生兄弟。
在《基因工程的基本操作程序》中，目的基因获取等一系列步骤，把社会需求、基础理论和先进技术融合在一起。
在《基因工程的应用》中，社会的需求推动着科学技术的迅猛发展；基因工程的迅猛发展，促进了社会的不断进步。
而《蛋白质工程的崛起》一节说明，社会的更高需求召唤着科学、技术的再创新——第二代基因工程的崛起。
3.感悟呈现方式——体现“简约、形象、诱思”原则
由于基因工程内容上的“高”与“新”，处理不好，会提高学习难度，令学生视高科技为畏途，致使教学流于形式，为此，教材的编写采用简化手法，化复杂为简约。
在科技探索之路中，摘其基础理论和技术创新中主要内容呈现给学生，在《DNA重组技术的基本工具》中摘其基本工具介绍给学生。
在《基因工程的基本操作程序》和《基因工程的应用》中，呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以资料卡、拓展视野等方法呈现，做到有主有次。
对于基因工程，学生接触得少，为此，教学内容的另一种呈现方式是形象化。
在文字描述感到抽象时，课文中都配以插图，力争图文并茂。
对课文中难以理解的名词、概念，通过打比方，使其“形象化”。
例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把CDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。
"简约”和"形象”不是为了降低学生智力参与的力度，恰恰相反，“简约”给学生留有了思维的时间和空间。
“形象”为学生左右脑协同思考创设了情境。
为此，在本章教学内容中，结合图文，都提出了一些相应的问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力，从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。
例如，在模拟制作中，通过提出问题，引导学生进一步思考特定限制酶的功能、DNA连接酶的作用位点。
又如，在学习限制酶时，提出“限制酶在原核生物中的作用”的问题，是为学生创设一个问题情境，从而为深入理解限制酶在生物体中的作用打开思路。
（二）教学内容的结构
科技探索之路——基础理论和技术的发展催生了基因工程
广分子手术刀”：
限制性核酸内切
来源
作用
结果
（分类
膳本工具十分子缝合针”：
DNA连接|U
，作用
常用栽体：
质粒
从基因文摩中获取
“分子运输车”：
基因进入受体细的的裁体、栽体的条件
其他栽休
基因组文库
cDNA文库
目的基因的萩取＜
人工合成
利用PCR技术扩增噬过程
基本操作程序＜
（构建目的基因农达载体的构建（构建零件及其作用
农肝薄转化法JC他方法
导入动物细胞方法：
显微注射技术导入微生物细胞方法
.，分子水平的检测
目的基因的检溜与鉴研个体生物学水平的要定
r导入植物细胞方法
目的基因导入受体细胞
抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质
转基因动物、
［提高动物生长速度改善畜产品质量生产药物
做器1T移植供体
基因工程药物
基因治疗
蚩白质工程
白质T程的崛起
i童白质工程的基本原理
三、与学生经验的联系
报刊、杂志、广播、电视等媒体都有基因工程技术的介绍。
高中学生已经或多或少了解一些基因工程的内容，知道人的生长激素基因可在鲤鱼中表达，使鲤鱼生长迅速；知道寒冷水域中鱼的抗寒基因可在植物中表达，从而培育出抗寒性能高的植物……由于基因工程的诞生，实现了在微生物、动物、植物之间的基因交流，人类以前不能实现的种种奇思妙想将变为现实。
在现实生活中，转基因生物也来到了人们的身边：
超市中摆放着转基因大豆榨出的油；大田里种植了转基因的抗虫棉;药品商店出售着转基因微生物生产的胰岛素……可以说,以上内容都是学生学习新知识可联系的经验。
还有一些必修课中学习过的知识可作为学习新知识的铺垫。
在学习限制酶与DNA连接酶时，可与必修本中有关DNA结构的知识紧密联系。
有了DNA结构的基础知识，才能较好地理解这两种酶的功能。
在学习目的基因检测时，可与必修本中DNA指导蛋白质合成的过程联系。
这样学生才能理解，为什么要在三个层次上检测：
①检测转基因生物是否插入了目的基因；②检测目的基因是否转录出mRNA；③检测目的基因是否翻译成蛋白质。
在学习基因组文库时，可联系必修本中人类基因组计划的内容，从而获得一些感性认识。
而在学习cDNA文库时，联系DNA转录的有关知识：
获得mRNA后，以它为模板，反转录则可获一条DNA单链，再以单链为模板合成双链DNA。
在学习PCR扩增技术时，可联系必修本中的DNA复制的内容。
在学习基因工程的应用一节时，应鼓励学生主动联系当地生产、生活中的具体事例，引导学生思考用基因工程的方法解决实际问题。
四、与其他专题的联系
本专题多数内容都与其他专题有紧密的联系。
关于转基因生物，在学习技术知识的基础上应引导学生主动学习《生物技术的安全性和伦理问题》专题。
《胚胎工程》中有关胚胎移植技术的内容，可使学生对培育转基因动物有更加透彻的理解。
《细胞工程》中介绍植物细胞培养技术，是目的基因导入植物细胞、培育转基因植物的重要环节。
另外，学习本专题内容时，密切关注《生态工程》专题中呈现的生态环境问题，思考利用基因工程的方法，解决生态环境问题中常规技术难以解决的问题。
课标分析东平高级中学高二生物复习导学案
课题：
基因工程主备：
审核：
【学习目标】：
1.能说出三种基本工具的作用
2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术支持
3.运用所学DNA重组技术的知识模拟制作重组DNA模型
【学习重点】：
DNA重组技术所需基本工具的作用
【学习难点】：
基因工程载体需要具备的条件
固国匾阻
一、DNA重组技术的基本工具
1.DNA重组技术的“分子手术刀”
（1）“分子手术刀”即。
（2）来源：
主要从―中分离。
（3）功能：
识别、切割o
（4）结果：
产生或o
2.£•collDNA连接酶与T4DNA连接酶
（1）化学本质：
o
（2）功能上的相同点：
均可催化形成o
（3）功能不同点：
一—可“缝合”黏性末端和平末端，
则只能缝合“黏性末端”，不能缝合平末端。
3.基因工程常用的载体
基因工程常用载体是,其化学本质是.
二、基因工程的基本操作程序
1.获取目的基因的
⑴从中获取I
（2）利用PCR技术扩增目的基因；
（3）通过DNA合成仪用化学方法直接合成。
2.基因工程的核心
（1）—是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。
（2）基因表达载体的组成：
除目的基因外，还必须有—、和等。
1启动子：
是一段有特殊结构的,位于,是的
部位。
2标记基因的作用：
鉴定受体细胞中是否含有,从而
3.将目的基因导入受体细胞的方法
（1）植物最常用：
法，其次为法、法。
（2）动物：
最常用法，其受体细胞通常为
（3）细菌：
法，需用处理细胞。
4.目的基因的检测和鉴定
（1）首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。
（2）其次还要检测
（3）最后检测―
（4）有时还需进行。
三、基因工程的应用
技术名
植物基
DNA连接
DNA聚合酶
连接DNA链
连接部位
结果
相同点
（一）DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？
K例1』限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核昔酸碱基序列。
下图为四种限制酶BamHI,EcoRI,HindHI以及BglII的辨识序列。
箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？
其正确的末端互补序列为何？
动物基
基因治
A.BamHI和EcoRI；末端互补序列一AATT一B.BamHI和Hindlll；末端互补序列一GATC
C.EcoRI和Hindlll；末端互补序列一AATT一D.BamHI和Bglll；末端互补序列一GATC
K例2』可以用于重组DNA技术的酶是（多选）
ADNA聚合酶B限制性核酸CDNA连接酶D反转录酶K例3】科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。
图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是（）
A.基因自由组合定律B,半保留复制原则
C.基因分离定律D.碱基互补配对原则
（二）将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物细胞（农杆菌转化法）
动物细胞
微生物细胞
转化过程
将目的基因插入Ti质粒的
升级会员 