《DNA重组技术的基本工具》课例及反思

1、DNA重组技术的基本工具课例及反思 “DNA重组技术的基本工具”是普通高中课程标准实验教科书生物选修三专题一中第一节的内容。课标设计本模块的目的重在“开拓学生的视野，增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感”上。课标对本专题知识性目标的要求均为了解水平，所以在不能讲得过细、过多、过深的前提下，要把内容讲清楚还是很有挑战性的。关于基因工程的操作工具，学生在必修二中已经有了初步的学习，如何让学生在已有知识基础之上构建新的知识结构，也是应该思考得问题。笔者依据学情利用“三段教学模式”设计了学案，首先在课前布置学生复习必修二中基因操作工具的相关内容，通过激活原有知识，使学生能快

2、速进入本节课的学习；对于难点内容的突破，笔者准备了三件“武器”，首先将难点分解为问题串，引导学生带着问题自学教材，然后再通过小组成员间的讨论来解决问题，最后再运用图片、动画等直观教学手段引导学生突破难点；为巩固三种基因操作工具的作用特点，强化学生的动手能力和小组成员间的协作能力，教材设置了一个模拟制作活动构建重组DNA，笔者将这个活动进行了适当的改进，使之与本节内容联系更紧密，操作更简单，取得了很好的效果。 一、第一阶段自主生疑（课前延伸） 11布置预习并填写好问题生成单 布置学生复习DNA结构、基因操作的工具等基础知识并根据发下的导学案进行预习并把自己的疑问填写

3、在问题生成单里交给小组长。 12活动准备 将学生进行分组；准备好模拟制作活动所需的材料，布置学生按照教材要求手工制作纸环和纸条。（笔者对这个模拟操作活动的材料进行了改进，将教材上用到的红绿硬纸板改成而了红白两色的纸条，并将白色纸条两端连接形成环状） （设计意图：通过课前预习，激活已有知识；布置学生准备好活动所需材料的同时，激发了学生的好奇心，这些都为新知识的学习奠定了基础。） 二、第二阶段互动释疑（课中探究） 21教师通过整合学生的问题生成单并设计以下教学活动 课件演示：食用油壶图片（其上有“本产品由转基因大豆加工而成”等字样）、五颜

4、六色的转基因辣椒、转鱼抗寒基因的番茄、转基因抗虫棉等图片。 教师提问：（1）什么是基因工程呢？ 教师提问：（2）培育转基因抗虫棉需要哪几种工具呢？ 学生活动：讨论回答。 教师：这节课中，我们要在已有的知识基础之上，对这三种工具进行进一步的研究。 （设计意图：根据收上来的问题生成单，检查学生预习的完成情况的同时，通过基因工程产品已经深入到每一个生活中的事实，引起学生的思考，激起学生的学习兴趣和旺盛的求知欲，维持内在学习动机，自然引出本节的内容。） 3自主、互动、探究主体内容学习 31限制性内切酶“分子手术刀” 311

5、学生自学 课件展示：自学任务 （1）限制酶切割的什么键？ （2）什么是黏性末端？限制酶切割DNA后一定会形成黏性末端吗？  （3）限制酶从哪里来？ 学生活动：自学教材，分组讨论、交流、完成任务。（这部分内容可以通过自学和小组合作来完成，以此来培养学生的自学能力，提高交流合作意识。） 312教师引领 师生互动，生生互动，检查学生完成任务情况，并评价。 课件演示：DNA平面结构。播放动画：限制酶切割DNA，着重展示限制酶切割位点和切割后产生的单链末端。 教师继续设问：那是不是所有的限制酶切割DNA后

6、都会形成黏性末端呢？请大家画出学案上几种DNA片段被对应的限制酶切割后的结果。  课件演示： 限制酶的种类识别序列切割位点SmaGGGCCCGCBamHGGATCCGGSau 3AGATC GATCHindAAGCTTAA   G A T C             G G A T C C      C T A G  

7、             C C T A G G     G G G C C C          A A G C T T        C C C G G G      

8、0;     T T C G A A 学生活动：分组讨论完成任务。 教师：大家认真观察几个DNA片段被对应限制酶切割后的结构，你能从中得到怎样的结论？ 学生活动：观察，小组讨论，得出以下结论： （1）不同限制酶的识别序列和切割位点不同。 教师继续设问：这一点体现出酶的什么特性？ 学生回答：酶的专一性。 （2）限制酶切割DNA片段后，可能形成两种结果：黏性末端和平末端。 教师继续设问：怎样切割会形成黏性末端，怎样切割会形成平末端呢？ 学生讨论回答：限制酶在识

9、别序列的中轴线两侧切割则形成黏性末端，延中轴线切割则形成平末端。 （3）不同限制酶切割DNA可能形成相同的黏性末端。（教师提示：比较和） （设计意图：限制性内切酶是本节内容的重点。通过以上的课堂练习，加强学生对限制酶功能特点的理解，训练了学生的分析和概括能力。） 313思维递进 教师设问：限制酶在基因工程中是很重要的工具，那么它从何而来呢？ 学生：从原核生物中分离、提纯而来。 教师设问：你还记得噬菌体侵染大肠杆菌的知识吗？从中你能推测限制酶存在对大肠杆菌等原核生物中的作用是什么吗？ 学生讨论回答：限制酶应该是原核生物用来抵御

10、外源DNA入侵的一种武器。 教师：很好，那这种武器随身携带是不是很危险呢？这些酶会不会把原核细胞自身分解掉？你能猜测其原因吗？ 学生讨论回答：这种防御机制是在漫长进化过程中形成的，经过了时间的检验，已经很完善了，所以限制酶不会切割原核生物自身的DNA，原因可能与酶的专一性有关。 教师评价：大家很爱动脑筋，问题回答的很好。 （设计意图：激活噬菌体侵染大肠杆菌等原有知识，引导学生从进化的角度深入思考限制酶对原核生物的意义，培养思维能力。） 32 基因进入受体细胞的载体“分子运输车” 教师设问：我们研究到这里，你又能提出怎样的问题

11、呢？ 学生回答：目的基因如何进入受体细胞呢？ 课件展示：两则材料 （1）噬菌体侵染大肠杆菌时，能将其DNA注入大肠杆菌。 （2）土壤农杆菌侵染植物时，能将其质粒带入到宿主细胞。 学生讨论回答：可以借鉴病毒或者细菌侵染细胞的过程，利用病毒DNA或者细菌的质粒将目的基因带入到受体细胞中。 教师：很好，病毒DNA和细菌质粒就像一种运输车一样可以将目的基因运到受体细胞中，我们将之形象的称为“分子运输车”，接下来我们研究基因工程的第二种工具基因载体。 （通过合理的设问，引导学生“像科学家一样思考问题”，培养学生自己提出问题的能力，以及

12、从材料获取信息并提出合理解决方案的能力。） 321 学生自学 课件展示：自学任务 （1）什么是质粒？ （2）从质粒的结构特点中，你能概括出作为基因载体必须具备哪些条件吗？ 学生活动：自学教材，分组讨论、交流、完成任务。 3.3.2 教师引领 课件展示：质粒的结构模式图。 教师设问：质粒有怎样的结构特点？ 学生回答：有复制原点，有限制酶的切割位点，带有氨苄青霉素抗性基因。 教师提示：有复制原点，说明质粒能够自我复制；有限制酶的切割位点，说明这个“分子运输车”可以为“乘客”腾出空

13、位来；氨苄青霉素抗性基因容易被检测出来，这种基因称为标记基因。质粒是最常用的基因载体，你能不能从质粒的这些结构特点中，概括出作为基因载体需要具备的条件吗？ 学生讨论回答： （1）能自我复制 （2）有限制酶的切割位点 （3）有标记基因 （4）对受体细胞无害、容易提取 （设计意图：引导学生观察质粒模式图，并能从中得出质粒的结构特点，继而概括出作为基因载体必须具备的条件。在此过程中，培养学生的图形观察能力，以及分析、概括能力。） 33 DNA连接酶“分子缝合针” 教师设问：“运输车”已经腾出座位了，那怎样才能让“乘客”坐

14、得很舒服呢？ 学生回答：基因载体和目的基因的黏性末端可以互补配对。 教师继续设问：怎样才能达到这一目的呢？ 学生回答：用相同的限制酶切割基因载体和目的基因。 教师对学生的回答进行评价。 课件展示：用相同的限制酶切割后的基因载体和目的基因的黏性末端互补配对形成了氢键。 教师设问：这样是不是很稳当呢？ 学生：不是，因为载体和目的基因之间还有四个缺口。 教师：接下来再怎么办呢？要解决这个问题，就要用到基因工程的第三种工具DNA连接酶。 （通过问题串，继续引领学生的思维方向，使学生初步明确DNA连接酶在基因工程中

15、的作用，为学生自学教材作铺垫。） 331学生自学 课件展示：自学任务 （1）DNA连接酶的种类和功能 （2）DNA连接酶和DNA聚合酶的异同 学生活动：自学教材，分组讨论、交流、完成任务。 332教师引领 师生互动，生生互动，检查学生完成任务情况，并评价。 教师继续设问：大家回忆一下，我们前面也学过一种酶，也能催化形成磷酸二酯键，记得吗？ 学生：是DNA聚合酶。 教师：那这两种酶有什么异同呢？ 教师引导，学生讨论并填写课件展示的表格：  课件展示表格 &#

16、160;相同点不同点形成的键连接的部位是否需要模板DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段DNA片段不需要DNA聚合酶磷酸二酯键单体DNA片段需要单链为模板  （设计意图：充分发挥学生的自主学习能力，培养学生比较、归纳的能力，这有利于学生内化所学知识，加深记忆。） 4 重组DNA的模拟制作 课件展示： 活动目的：构建重组DNA材料：白色纸环：代表质粒片段红色纸带：代表含目的基因的DNA片段剪刀：代表限制酶E.coR透明胶带：代表DNA连接酶  学生活动：分组进行重组DNA的模拟制作。 教师活动：深入到各小组的活动

17、中，仔细观察活动进度以及在活动中出现的问题，并进行适当的引导。 请优胜小组成员将他们的作品向大家展示。 教师点评：对学生在活动中展现出的良好动手能力以及密切合作的团队精神给予表扬，同时对活动中表现出的问题进行适当的分析和指导。 （设计意图：通过构建DNA的模拟活动，帮助学生形象、直观地再现本节所学的主体内容，使学生对DNA重组技术中的三种工具的功能及特点有更深的认识，达到了巩固、强化本节知识的目的。） 5 课堂练习（略） （设计意图：通过练习，反馈学生学习本节知识的情况，便于教师及时予以评价矫正，为学生的后续学习奠定基础，也为教师下节

18、课的复习式导入提供了依据。） 6归纳总结（略） 师生小结本节课所学的内容，构建知识网络。 （通过课堂小结，使学生认同三种工具在基因操作中的重要性，同时巩固知识，内化整合，形成框架。）三. 第三阶段内化迁疑（课后提升）      课后内化学案     【达标测评】（略）（让学生根据课堂所理解内容来解决这些问题，使学生成为真正的“渔者”） 课后反思 1强化了知识传授的同时，更注重了对学生能力的培养。 在强化了核心概念和基

19、本原理知识传授的同时，更注重了对学生能力的培养。如通过学案导学，布置学生带着任务自学教材等方式培养学生自主学习能力；通过阅读教材以及学案上的材料，培养学生获取信息的能力；通过模型构建，培养学生动手能力、交流合作能力；通过动画、图片等直观教学手段，培养学生的观察能力以及对图形的分析、描述能力。 2对教材内容进行了适当的“调序”和“改进”。 新课程改革要求教师从“教教材”走向“用教材教”。这节课中，笔者根据学生的实际情况对教材部分内容进行了“调序”和“改进”。首先笔者将三种基因工程工具的呈现先后顺序进行了调整，将“基因载体”和“DNA连接酶”的顺序进行了调换，这样更符合逻辑关系

20、，也更容易为学生所接受；另外笔者将重组DNA模拟制作的材料进行了改进，将红绿两色的硬纸板更换为红白两色的纸条，并将白色纸条两端用固体胶连接起来，形成一个纸环。如此改进有以下优点：质粒是最常用的基因载体，用纸环来代表质粒，既简单形象又紧贴教材；绿、白两色纸张比纸板容易得到，而且更易用剪刀剪裁。 3直观教学手段、模型构建，有效的突破了重难点。 本节课中，笔者将限制酶切割DNA、DNA连接酶将基因载体和目的基因连接起来等抽象的、微观的过程通过动画和图片展现出来，减轻了学生掌握这些知识的阻力，激发了学习积极性，使学生在轻松愉快的氛围中突破了重难点；通过重组DNA的模拟制作，巩固了本节课中所学的内容，使学生对基因工程的三种工具的功能特点有更深层次的理解，同时还培养了学生的动手能力，强化了交流合作意识。