3.1重组DNA技术的基本工具教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

3.1重组DNA技术的基本工具教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3一、教学内容

本节课内容来自人教版（2019）选择性必修3《生物》第3章第1节“重组DNA技术的基本工具”。本节课主要介绍了重组DNA技术的基本工具，包括限制酶、连接酶和载体。

1.限制酶：介绍限制酶的来源、作用机制、特点以及如何选择合适的限制酶进行DNA切割。

2.连接酶：介绍连接酶的作用机制、特点以及如何使用连接酶将DNA片段连接起来。

3.载体：介绍载体的种类、特点以及如何选择合适的载体进行基因克隆。二、教学目标

1.知识目标：学生能够理解限制酶的作用机制，并能够根据DNA序列特点选择合适的限制酶进行DNA切割。学生能够掌握连接酶的作用机制，并能够使用连接酶将DNA片段连接起来。学生能够了解载体的种类和特点，并能够选择合适的载体进行基因克隆。

2.能力目标：学生能够运用限制酶的知识进行DNA序列分析，并选择合适的限制酶进行DNA切割。学生能够运用连接酶的知识将DNA片段连接起来，并进行DNA序列的连接。学生能够运用载体知识进行基因克隆，并选择合适的载体进行基因克隆。

3.情感目标：学生能够对重组DNA技术的基本工具产生兴趣，并能够积极参与课堂讨论。学生能够对基因工程的应用产生好奇心，并能够积极思考基因工程在实际生活中的应用。学生能够对科学研究产生敬畏之心，并能够尊重科学研究的方法和过程。

三、教学重点与难点

1.教学重点：学生能够理解限制酶的作用机制，并能够根据DNA序列特点选择合适的限制酶进行DNA切割。学生能够掌握连接酶的作用机制，并能够使用连接酶将DNA片段连接起来。学生能够了解载体的种类和特点，并能够选择合适的载体进行基因克隆。

2.教学难点：学生对于限制酶的选择和应用可能会存在一定的难度，需要通过实例和练习来加强理解和应用能力。学生对于连接酶的使用和DNA片段连接的技巧可能会存在一定的难度，需要通过实践和练习来加强理解和应用能力。学生对于载体的选择和应用可能会存在一定的难度，需要通过实例和练习来加强理解和应用能力。

四、教学方法

1.采用讲授法，为学生提供重组DNA技术的基本工具的知识框架和概念。

2.采用演示法，通过实验或视频展示限制酶、连接酶和载体的作用机制和应用实例。

3.采用练习法，通过实例和习题让学生进行实际操作和应用，加深理解和掌握能力。

4.采用小组讨论法，让学生在小组内进行讨论和交流，培养学生的合作能力和批判性思维能力。

五、教学评价

1.课堂参与度：通过观察学生的课堂参与情况，了解学生对重组DNA技术的基本工具的兴趣和理解程度。

2.练习和作业完成情况：通过检查学生的练习和作业完成情况，了解学生对限制酶、连接酶和载体知识的掌握程度。

3.小组讨论表现：通过观察学生在小组讨论中的表现，了解学生的合作能力和批判性思维能力的发展情况。

4.课后反馈：通过收集学生的课后反馈，了解学生对教学内容和教学方法的满意度和建议，以不断改进教学效果。三、教学难点与重点

1.教学重点

本节课的核心内容是限制酶、连接酶和载体的作用机制和应用。首先，学生需要理解限制酶的作用机制，包括识别特定的DNA序列、切割双链DNA以及在切割位点产生黏性末端。通过实例和练习，学生能够根据DNA序列特点选择合适的限制酶进行DNA切割。其次，学生需要掌握连接酶的作用机制，包括识别黏性末端并催化DNA片段之间的连接。通过实例和练习，学生能够使用连接酶将DNA片段连接起来，并进行DNA序列的连接。最后，学生需要了解载体的种类和特点，包括质粒载体、病毒载体和人工染色体载体。通过实例和练习，学生能够选择合适的载体进行基因克隆。

2.教学难点

限制酶的选择和应用是本节课的难点之一。学生可能对限制酶的识别特性和切割特点不够熟悉，导致难以选择合适的限制酶进行DNA切割。因此，教师需要通过实例和练习，引导学生理解限制酶的作用机制，并根据DNA序列特点进行限制酶的选择和应用。

连接酶的使用和DNA片段连接的技巧也是本节课的难点之一。学生可能对连接酶的作用机制和DNA片段连接的技巧不够熟练，导致难以成功连接DNA片段。因此，教师需要通过演示和练习，引导学生掌握连接酶的使用方法和DNA片段连接的技巧。

载体的选择和应用也是本节课的难点之一。学生可能对载体的种类和特点不够熟悉，导致难以选择合适的载体进行基因克隆。因此，教师需要通过实例和练习，引导学生理解载体的种类和特点，并根据基因克隆的需求进行载体的选择和应用。

综上所述，本节课的重点是限制酶、连接酶和载体的作用机制和应用。难点是限制酶的选择和应用、连接酶的使用和DNA片段连接的技巧以及载体的选择和应用。教师需要通过实例和练习，引导学生理解和掌握这些核心内容，并突破这些难点。四、教学方法与策略

1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法

本节课将采用讲授法，为学生提供重组DNA技术的基本工具的知识框架和概念。同时，采用演示法，通过实验或视频展示限制酶、连接酶和载体的作用机制和应用。此外，还将采用练习法，通过实例和习题让学生进行实际操作和应用，加深理解和掌握能力。最后，采用小组讨论法，让学生在小组内进行讨论和交流，培养学生的合作能力和批判性思维能力。

2.设计具体的教学活动

为了促进学生参与和互动，本节课将设计以下教学活动：

-角色扮演：学生扮演限制酶、连接酶和载体的角色，通过表演来展示它们的作用机制和应用，增强学生的理解和记忆。

-实验：安排学生进行限制酶切割DNA的实验，让学生亲身体验限制酶的作用和应用，提高学生的实践操作能力。

-游戏：设计一个关于限制酶、连接酶和载体的知识问答游戏，让学生在游戏中巩固和复习所学知识，增加课堂的趣味性。

-小组讨论：将学生分成小组，让他们针对特定的限制酶、连接酶和载体进行讨论和交流，培养学生的合作能力和批判性思维能力。

3.确定教学媒体和资源的使用

为了更好地展示和解释限制酶、连接酶和载体的作用机制和应用，本节课将使用以下教学媒体和资源：

-PPT：制作详细的PPT，展示限制酶、连接酶和载体的结构、作用机制和应用实例，帮助学生理解和记忆。

-视频：播放实验视频或动画，直观地展示限制酶、连接酶和载体的作用过程，增强学生的理解和记忆。

-在线工具：使用在线DNA序列分析工具，让学生亲身体验如何选择合适的限制酶进行DNA切割，提高学生的实践操作能力。五、教学过程

1.导入阶段

首先，通过播放一段关于基因编辑技术的新闻报道，引出重组DNA技术的应用和重要性，激发学生的学习兴趣和好奇心。接着，向学生提问：“你们知道什么是重组DNA技术吗？它有哪些基本工具呢？”通过提问引导学生回顾旧知识，并建立与新知识的联系。

2.新课呈现

在呈现新知识时，首先，介绍限制酶的作用机制，包括识别特定的DNA序列、切割双链DNA以及在切割位点产生黏性末端。通过PPT展示限制酶的种类和特点，同时，通过动画演示限制酶的作用过程，帮助学生理解和掌握限制酶的核心概念。

其次，介绍连接酶的作用机制，包括识别黏性末端并催化DNA片段之间的连接。通过PPT展示连接酶的种类和特点，同时，通过动画演示连接酶的作用过程，帮助学生理解和掌握连接酶的核心概念。

最后，介绍载体的种类和特点，包括质粒载体、病毒载体和人工染色体载体。通过PPT展示载体的结构、作用机制和应用实例，帮助学生理解和掌握载体的核心概念。

3.学生活动

为了促进学生积极参与和合作学习，设计以下学生活动：

-角色扮演：学生扮演限制酶、连接酶和载体的角色，通过表演来展示它们的作用机制和应用，增强学生的理解和记忆。

-实验操作：安排学生进行限制酶切割DNA的实验，让学生亲身体验限制酶的作用和应用，提高学生的实践操作能力。

-小组讨论：将学生分成小组，让他们针对特定的限制酶、连接酶和载体进行讨论和交流，培养学生的合作能力和批判性思维能力。

4.巩固练习

为了帮助学生巩固和加深对新知识的理解和记忆，提供以下练习题：

-选择题：要求学生根据PPT展示的限制酶、连接酶和载体的特点，选择正确的选项。

-填空题：要求学生根据PPT展示的限制酶、连接酶和载体的作用过程，填写相应的步骤和内容。

-应用题：要求学生根据所学知识，分析特定的DNA序列，选择合适的限制酶进行DNA切割，并使用连接酶将DNA片段连接起来。

5.总结反馈

在课程的最后阶段，通过PPT展示本节课的主要内容和重点，帮助学生回顾和巩固所学知识。同时，提供及时的反馈，包括对学生表现的评价和建议，以便他们了解自己的学习情况并进行调整。

6.教学调整

根据学生的实际情况和学习进度，灵活调整教学内容和教学方法。对于学习困难的学生，提供额外的辅导和指导，帮助他们理解和掌握新知识。同时，鼓励学生积极参与课堂讨论和学生活动，培养他们的批判性思维和创新能力。六、教学资源拓展

1.拓展资源

本节课的拓展资源主要包括课外书籍、网络资源和实践基地。课外书籍可以为学生提供更深入的理论知识和实践案例，网络资源可以让学生随时随地获取最新的研究成果和应用实例，实践基地可以让学生亲身体验重组DNA技术的实际应用。

2.拓展建议

为了帮助学生更好地拓展学习，提供以下具体的拓展学习建议：

-阅读课外书籍：推荐学生阅读《基因工程原理与应用》、《重组DNA技术》等课外书籍，以深入了解重组DNA技术的基本工具和应用。

-参加在线课程：推荐学生参加Coursera、edX等在线教育平台上的基因工程、生物技术等在线课程，以获取最新的研究成果和应用实例。

-参观实践基地：推荐学生参观生物科技公司、实验室等实践基地，以亲身体验重组DNA技术的实际应用和前沿技术。

-参与科研项目：鼓励学生积极参与科研项目，如基因编辑、基因治疗等，以培养学生的科研能力和创新思维。

-参加学术会议：推荐学生参加国内外学术会议，如生物技术大会、基因编辑研讨会等，以了解最新的研究成果和应用进展。七、作业布置与反馈

1.作业布置

根据本节课的教学内容和目标，布置以下作业，以便于学生巩固所学知识并提高能力：

-限制酶的选择与应用：要求学生分析特定的DNA序列，选择合适的限制酶进行DNA切割，并说明选择的理由。

-连接酶的使用：要求学生使用连接酶将给定的DNA片段连接起来，并说明连接的过程和结果。

-载体的选择与应用：要求学生根据基因克隆的需求，选择合适的载体进行基因克隆，并说明选择的原因和应用实例。

2.作业反馈

及时对学生的作业进行批改和反馈，指出存在的问题并给出改进建议，以促进学生的学习进步。

对于限制酶的选择与应用的作业，反馈可能包括：

-检查学生是否正确选择了限制酶，并是否说明了选择的理由。

-指出学生可能存在的问题，如限制酶的选择不当或理由不充分，并提供改进建议。

对于连接酶的使用作业，反馈可能包括：

-检查学生是否正确使用了连接酶，并是否说明了连接的过程和结果。

-指出学生可能存在的问题，如连接过程不正确或结果不符合预期，并提供改进建议。

对于载体的选择与应用作业，反馈可能包括：

-检查学生是否正确选择了载体，并是否说明了选择的原因和应用实例。

-指出学生可能存在的问题，如载体选择不当或应用实例不恰当，并提供改进建议。八、典型例题讲解

1.例题1：限制酶切割DNA

题目：给定一个DNA序列，请选择合适的限制酶进行切割，并说明选择的理由。

答案：根据DNA序列的特点，选择EcoRI限制酶进行切割。EcoRI识别和切割GGAAT序列，且切割位点产生黏性末端。因此，EcoRI是合适的限制酶。

2.例题2：连接酶连接DNA片段

题目：给定两个DNA片段，请使用连接酶将它们连接起来，并说明连接的过程和结果。

答案：使用T4连接酶将两个DNA片段连接起来。T4连接酶识别黏性末端并催化DNA片段之间的连接。连接过程如下：

（1）T4连接酶识别并附着在两个DNA片段的黏性末端上。

（2）T4连接酶催化DNA片段之间的磷酸二酯键的形成，连接两个DNA片段。

（3）连接后的DNA片段形成一个连续的DNA链。

3.例题3：载体选择与基因克隆

题目：给定一个目的基因，请选择合适的载体进行基因克隆，并说明选择的原因和应用实例。

答案：选择质粒载体pUC19进行基因克隆。pUC19载体具有以下特点：

（1）具有抗生素抗性标记，便于筛选阳性克隆。

（2）具有多克隆位点，可以插入目的基因。

（3）具有复制原点，可以在细菌中复制和扩增。

应用实例：将目的基因插入pUC19载体中，转化大肠杆菌，筛选阳性克隆，提取质粒DNA，进行目的基因的扩增和表达。

4.例题4：限制酶切割与连接酶连接

题目：给定一个DNA序列，请先使用限制酶进行切割，然后使用连接酶将切割后的DNA片段连接起来，并说明整个过程。

答案：首先，使用EcoRI限制酶对DNA序列进行切割，产生两个DNA片段。接着，使用T4连接酶将这两个DNA片段连接起来，形成一个连续的DNA链。连接过程如下：

（1）T4连接酶识别并附着在两个DNA片段的黏性末端上。

（2）T4连接酶催化DNA片段之间的磷酸二酯键的形成，连接两个DNA片段。

（3）连接后的DNA片段形成一个连续的DNA链。

5.例题5：载体转化与基因表达

题目：给定一个目的基因和载体，请说明如何将目的基因转化到宿主细胞中，并实现目的基因的表达。

答案：首先，将目的基因插入载体中，形成重组载体。然后，将重组载体转化到宿主细胞中，如大肠杆菌。接着，通过抗生素抗性筛选阳性克隆，提取质粒DNA，进行目的基因的扩增和表达。具体过程如下：

（1）将目的基因插入载体中，形成重组载体。

（2）将重组载体转化到宿主细胞中，如大肠杆菌。

（3）通过抗生素抗性筛选阳性克隆。

（4）提取质粒DNA，进行目的基因的扩增和表达。九、板书设计

1.板书内容设计

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，以便于学生理解和记忆。以下是板书内容设计的重点：

①限制酶的作用机制：识别特定的DNA序列、切割双链DNA、在切割位点产生黏性末端。

②连接酶的作用机制：识别黏性末端、催化DNA片段之间的连接。

③载体的种类和特点：质粒载体、病毒载体、人工染色体载体。

④基因克隆的过程：目的基因插入载体、载体转化到宿主细胞、阳性克隆筛选、目的基因的扩增和表达。

2.板书布局设计

板书设计应具有艺术性和趣味性