《基因工程及其应用》名师教案

PAGE10第2节基因工程及其应用教学设计一、教材分析本课是人教版高中生物必修二第六章第2节内容，主要包括三个方面：基因工程的原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品安全性。本节是对杂交育种和诱变育种内容的补充，是既贴近实际又远离生活的微观内容，但转基因技术是社会热点问题，也是高考热点考点。学习这一内容，既有助于学生了解前沿科技，也能对科学、技术、社会三者的关系有更深入的理解，还能为学生的人生规划和发展提供新的视角。本课学习的基因工程操作的原理及教材概括的基本步骤，都可以在必修1和必修2中找到理论基础。但它毕竟是在分子水平的操作，操作过程细微，抽象，实验现象看不见也摸不着，只凭教师讲述是很枯燥的，学生也难以理解。同时教学内容的呈现具有一定的开放性，学生可以展示对转基因食品安全性的不同观点，进行关注、思考和交流。二、学情分析虽然经过必修1的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维逻辑性已初步建立，但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，宜采用模型建构活动及采用多媒体动画形象化教学，加上我所执教班是尖子班，学生对学习生物学有着浓厚的兴趣，所以能够组织学生在学习过程中开展自主探究。本节课推行“问题—探究—发展”的教学模式，通过创设学生熟悉的情景来激发学生学习的积极性和探究问题的主动性，便于每位同学都能在课堂上完成探究。充分体现学生在课堂中的主体地位，发挥教师的主导作用，通过教师的重点指引和难点突破，帮助学生完成从对知识的初步认识和理解升华到对知识的综合理解和应用，从而真正转化为能力和素养。三、教学目标知识与能力目标1通过阅读文本、观看图片，能够简述基因工程的概念；2通过教师讲解、图文阅读，能够辨别基因工程操作的基本工具；3通过自主建模、小组讨论，能够概述基因工程操作的基本步骤；4通过观看图片、师生互动，能够举例说出基因工程的应用。学科素养（1）基础知识（基因工程的概念；基因工程操作的基本工具和操作步骤；基因工程的应用）；（2）基本技能（通过引导学生网上探究，引导学生主动参与，培养收集处理信息的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力）；（3）基本思想（通过科学探究，培养小组合作意识，提高表达能力和分享实验成果的意识，树立实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神，培养理论联系实际的良好学风）；（4）基本活动经验（通过基因工程的学习，培养积极探索新知和科学创新的精神，树立一分为二的辩证唯物主义思想，认同科学技术是一把双刃剑）。四、重难点分析1重点：①基因工程的主要步骤②基因工程的应用③转基因生物和食品的安全性2难点：①基因工程的基本原理。②转基因生物与转基因食品的安全性。五、教法学法分析1学法：本节课的学习主要采用合作学习法与模型建构法结合的方式。在探究活动中采用小组讨论的方式来合作解决问题；通过动手操作加深对基因工程操作步骤的理解，从而在获取新知的同时，达到能力的提升和学科素养的提高。2教法：本节课在新课程倡导的探究性学习理念的指导下，采用探究式教学法。由于学生对基因工程不甚了解，设计教学时，对建模指导提供了相关的背景材料和必要的说明，目的是便于学生形成比较严谨的方案。此外，还贯穿有多媒体演示法，讲授法等，以便使学生获得更形象、全面的认识。六、教学过程教学程序教师活动学生活动设计意图情境导入，激趣设疑展示图片：1蓝玫瑰-转紫罗兰控制色素合成的基因。花语-爱情的独一无二。2黄金大米-把产生胡萝卜素的基因插入到大米的基因组里，制作出黄金大米。好在哪儿呢胡萝卜素在人体可以转化为维生素A，而严重缺乏维生素A会导致失明，免疫力低下甚至继发感染。研究黄金大米的科学家和企业捐出了专利权，让种子可以无偿提供给发展中国家的农民，造福了很多人。除了黄金大米，转基因农作物已有不下80种，有些基因是为了帮助作物增加产量，有些是为了让作物抵抗害虫，有些是为了不受除草剂的影响等，那基因工程的原理和操作步骤是什么让我们这节课来共同探讨。观看图片，思考老师提出的问题，温故知新。思考，回答问题。激发学生的学习兴趣，拉近本节所学知识与旧知的联系，快速进入本节学习。一、基因工程的概念问题：什么叫基因工程就像器官移植一样，只不过一个是从个体到个体，另一个是从细胞到细胞。要实现这一目标，应该解决哪些问题展示问题：（1）如何获得目的基因（2）如何将目的基因导入受体细胞（3）目的基因是否表达观察、思考通过问题串的设置，启发学生的思考，比较学习，深刻认知。二、基因工程的原理和操作步骤发放学生学习资料卡下面我们通过具体的实例，来设计一个转基因的流程，对转基因进行建模。奇思妙想：如何让奶牛产生人奶请学生动脑动手，阅读课本和老师提供的背景资料，试模拟基因工程操作的基本步骤：（优教提示：打开素材动画演示：基因操作的基本步骤）提问1：在生物学上作为获取目的基因的“剪刀”是什么（优教提示：打开素材动画课件：基因工程简介）【教师讲解】限制酶主要来自细菌等微生物体。因为微生物容易受到外源DNA的干扰，而限制酶可以切除这些外源DNA，使其失活，是对自身生存的一种保护。EcoRⅠ只是已知多种限制酶中的一种。EcoRⅠ是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的识别序列是GAATTC，特定的切点是在G和A之间。探究1：限制酶的功能特点中指出两个“特定”，这两个“特定”指什么探究2：限制酶切割DNA分子后产生了什么探究3：用同种限制酶切割的DNA末端需要用什么酶连接缝合呢2“基因针线”——DNA连接酶提问2：DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。结果：两个相同的黏性未端的连接过渡：通过讨论，我们知道基因剪刀—限制酶切割目的基因，并通过DNA连接酶将目的基因怎样才能导入受体细胞3“基因运输工具”——运载体提问：常用的运载体有哪些展示质粒的结构模式图，介绍探究4：充当运载体应该具有什么特点作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点；具有某些标记基因。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。问题：那么基因工程具体是如何进行操作的呢请学生建模并展示、交流结果。学生阅读背景资料，讨论并展示设计思路、简要步骤、后小组合作自主建模，总结基因工程的四步曲：（1）提取目的基因（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。（3）将目的基因导入受体细胞。导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。（4）目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。通过自主探究，旨在激发学生探索和协作的兴趣，培养学生的动手能力和思维能力、培养归纳总结能力。三、基因工程的应用（优教提示：打开拓展新闻报道：乳牛分泌人奶）①基因工程与作物育种转基因抗虫棉，耐贮存的番茄，耐盐碱的棉花，抗除草剂的玉米、油菜、大豆等。②基因工程与药物研制有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗等。③转基因生物和转基因食品的安全性有的转基因作物如果想上市，都要在安全性上收到非常严苛的全面审查。目前我们农业部使用最严格的一套安全标准来审核转基因作物，比其他任何食品都要谨慎，转基因作物里转入的基因不会影响改变你本身的基因，在被你消化时，就会分解成营养元素。提炼：在没有搞清楚来龙去脉之前，我们不应轻易被一些言论煽动，凭直觉去否定一个经过反复检验、符合严格安全标准的新产品，正如不应该以表面所见去否定一个人的内在，希望大家能以科学的武器武装自己，科学可以消除恐惧，科学可以使人内心强大。1不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染2基因工程生产药品的优点是效率高、成本低、品质好。3解决粮食短缺问题；减少农药使用，从而减少环境污染；节省生产成本，降低粮食售价；增加粮食营养，提