3.1 重组DNA技术的基本工具教案-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技术的基本工具教案-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析本节课的主要教学内容是重组DNA技术的基本工具，这一内容出自2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3第3章第1节。本节课将介绍DNA重组技术的基本工具，包括限制酶、DNA连接酶和运载体，以及它们在基因工程中的应用。

教学内容与学生已有知识的联系：

1.学生已经学习了DNA的结构和复制，对DNA分子有了基本的了解。在此基础上，本节课将介绍限制酶的作用，让学生了解如何切割DNA分子。

2.学生已经学习了转录和翻译过程，对基因表达有了初步的认识。本节课将介绍DNA连接酶的作用，让学生了解如何将DNA片段连接起来，从而实现基因的拼接。

3.学生已经学习了基因工程的基本概念，对基因工程有了初步的了解。本节课将介绍运载体在基因工程中的作用，让学生了解如何将目的基因导入宿主细胞。核心素养目标1.提高学生的科学探究能力。通过本节课的学习，学生能够理解重组DNA技术的基本工具，包括限制酶、DNA连接酶和运载体，并能够运用这些工具进行基因工程的基本操作。

2.培养学生的生命观念。学生将学习到基因工程的基本原理，理解基因在生命活动中的重要作用，以及基因工程在现代生物技术中的重要应用。

3.培养学生的社会责任意识。通过学习基因工程在实际应用中的例子，学生将了解到基因工程在医药、农业、环保等领域的重要作用，以及可能带来的伦理和社会问题，从而培养学生的社会责任意识。

4.培养学生的合作交流能力。在课堂上，学生将参与小组讨论和实验操作，培养合作交流能力。

二、核心素养目标

1.科学探究能力：理解重组DNA技术的基本工具，运用这些工具进行基因工程的基本操作。

2.生命观念：理解基因在生命活动中的重要作用，以及基因工程在现代生物技术中的重要应用。

3.社会责任意识：了解基因工程在实际应用中的例子，培养社会责任意识。

4.合作交流能力：在课堂上，参与小组讨论和实验操作，培养合作交流能力。学情分析在制定本节课的教学设计前，我们需要对学生进行深入的学情分析，以便更好地满足学生的学习需求，提高教学效果。本节课的内容是重组DNA技术的基本工具，出自2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3第3章第1节。

1.学生层次分析

本节课的授课对象是高二学生，他们在学习本节课之前，已经学习了DNA的结构和复制，对DNA分子有了基本的了解。此外，他们已经学习了转录和翻译过程，对基因表达有了初步的认识。因此，他们具备了一定的生物学基础知识，能够理解本节课的内容。

2.知识、能力、素质方面分析

在知识方面，学生已经学习了DNA的结构和复制，对DNA分子有了基本的了解。在能力方面，学生能够运用所学知识进行简单的生物学实验操作。在素质方面，学生具备了一定的探究精神和合作意识。这些因素对他们的学习产生了一定的影响。

3.行为习惯分析

在行为习惯方面，部分学生可能存在以下问题：

（1）学习主动性不足：部分学生可能过于依赖教师的讲解，缺乏主动探究问题的意识。

（2）课堂参与度不高：部分学生可能因为害羞或害怕出错，不愿意在课堂上发表自己的观点。

（3）课后复习不足：部分学生可能没有养成良好的课后复习习惯，导致知识掌握不牢固。

这些问题可能会对学生的学习产生负面影响，需要教师在教学过程中加以关注和引导。

4.对课程学习的影响

针对以上学情分析，我们可以看出，学生在知识、能力、素质方面具备了一定的基础，但同时也存在一些行为习惯上的问题。为了提高教学效果，教师需要在教学过程中注重以下几个方面：

（1）激发学生的学习兴趣：通过生动的案例、实验操作等方式，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习主动性。

（2）提高课堂参与度：鼓励学生积极参与课堂讨论，发表自己的观点，培养他们的合作意识。

（3）加强课后复习：引导学生养成良好的课后复习习惯，巩固所学知识。

（4）关注个体差异：针对不同学生的学习情况，给予个性化的指导和帮助，提高他们的学习效果。教学资源1.软硬件资源：多媒体投影仪、生物实验室器材、显微镜、DNA模型等。

2.课程平台：生物学科教学软件、在线教育资源等。

3.信息化资源：网络视频教程、生物学科相关网站、在线实验模拟软件等。

4.教学手段：小组讨论、实验操作、案例分析、课堂提问等。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生对重组DNA技术的基本工具的学习兴趣。

过程：教师通过展示一组关于基因工程在现代生物技术中应用的图片，如基因治疗、基因编辑等，引导学生思考这些技术背后的基础原理，从而引出重组DNA技术的基本工具这一主题。

2.介绍限制酶（10分钟）

目标：使学生理解限制酶的作用及其在基因工程中的应用。

过程：教师通过PPT展示限制酶的作用机理，引导学生分析限制酶如何切割DNA分子。然后，通过实际操作实验，让学生观察限制酶对DNA分子的切割效果，进一步加深对限制酶的理解。

3.介绍DNA连接酶（20分钟）

目标：使学生理解DNA连接酶的作用及其在基因工程中的应用。

过程：教师通过PPT展示DNA连接酶的作用机理，引导学生分析DNA连接酶如何将DNA片段连接起来。然后，通过实际操作实验，让学生观察DNA连接酶对DNA片段的连接效果，进一步加深对DNA连接酶的理解。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生合作交流能力，加深对重组DNA技术的基本工具的理解。

过程：教师将学生分成小组，每组讨论以下问题：1.限制酶和DNA连接酶在基因工程中有什么作用？2.限制酶和DNA连接酶在实际应用中有哪些限制？3.除了限制酶和DNA连接酶，还有哪些工具可以用于基因工程？学生可以查阅资料，进行讨论，并分享讨论结果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：培养学生表达能力，加深对重组DNA技术的基本工具的理解。

过程：每组学生代表上台展示本组讨论的结果，其他学生认真听讲并记录要点。教师对每组的展示进行点评，指出优点和不足，并对讨论中的问题进行解答。

6.课堂小结（5分钟）

目标：总结本节课的重点内容，帮助学生巩固所学知识。

过程：教师对本节课的重组DNA技术的基本工具进行总结，强调限制酶和DNA连接酶的作用及其在基因工程中的应用。同时，提醒学生课后复习，巩固所学知识。拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）DNA重组技术的起源和发展

（2）基因工程在农业中的应用

（3）基因治疗与基因编辑技术

（4）基因工程在环境保护中的应用

（5）基因工程伦理问题探讨

（6）我国基因工程研究的进展与挑战

（7）基因编辑技术在医学研究中的应用

（8）基因工程在生物制药领域的应用

（9）基因工程与生物安全

（10）基因工程与生物信息学

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

（1）了解基因工程在农业领域的应用，如转基因作物、转基因动物等，思考这些技术对农业生产的影响。

（2）研究基因治疗与基因编辑技术在医学领域的应用，探讨这些技术可能带来的伦理问题。

（3）了解基因工程在环境保护中的应用，如生物降解、生物修复等，思考这些技术在解决环境问题方面的潜力。

（4）研究基因工程在生物制药领域的应用，了解这些技术如何促进药物的研发和生产。

（5）探讨基因编辑技术在生物安全方面的影响，如基因驱动技术、基因武器等。

（6）研究基因工程与生物信息学的结合，了解这些技术在生物数据处理和分析方面的应用。重点题型整理1.限制酶的切割位点是什么？请举例说明。

答案：限制酶的切割位点通常是酶识别序列中的特定核苷酸序列。例如，EcoRⅠ识别序列是GAATTC，其切割位点位于识别序列的第三和第四个核苷酸之间，即G和A之间。因此，EcoRⅠ可以切割GAATTC序列，产生黏性末端。

2.DNA连接酶的作用是什么？请简要说明其作用机理。

答案：DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，形成一个完整的DNA分子。其作用机理是通过识别DNA片段末端的核苷酸序列，将互补的核苷酸插入到DNA片段末端之间，从而将两个DNA片段连接起来。

3.运载体在基因工程中有什么作用？请举例说明。

答案：运载体在基因工程中起着至关重要的作用，它们是基因工程中的“载体”。运载体可以将目的基因导入宿主细胞，从而实现基因的转移和表达。例如，质粒是一种常见的运载体，它们可以将目的基因导入细菌细胞，通过细菌的复制和表达系统，实现目的基因的表达。

4.请简述基因工程的基本步骤。

答案：基因工程的基本步骤包括：

（1）目的基因的获取：通过PCR技术、克隆技术等方法，从生物体中提取目的基因。

（2）目的基因的插入：将目的基因插入到运载体中，形成重组DNA分子。

（3）重组DNA分子的转化：将重组DNA分子导入宿主细胞，使其在宿主细胞中进行复制和表达。

（4）目的基因的表达和检测：通过各种实验方法，检测目的基因在宿主细胞中的表达情况，如通过蛋白质检测、RNA检测等。

5.请举例说明基因工程在医学领域的应用。

答案：基因工程在医学领域的应用非常广泛，以下是一些例子：

（1）基因治疗：通过基因工程技术，将正常的基因导入患者的细胞中，替换异常的基因，从而治疗遗传性疾病。

（2）基因疫苗：通过基因工程技术，制备出能够刺激人体产生免疫反应的疫苗，用于预防疾病。

（3）基因诊断：通过基因工程技术，检测患者的基因序列，诊断遗传性疾病。

（4）基因药物：通过基因工程技术，生产出具有治疗作用的蛋白质药物，如胰岛素、干扰素等。

七、重点题型整理

1.限制酶的切割位点是什么？请举例说明。

答案：限制酶的切割位点通常是酶识别序列中的特定核苷酸序列。例如，EcoRⅠ识别序列是GAATTC，其切割位点位于识别序列的第三和第四个核苷酸之间，即G和A之间。因此，EcoRⅠ可以切割GAATTC序列，产生黏性末端。

2.DNA连接酶的作用是什么？请简要说明其作用机理。

答案：DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，形成一个完整的DNA分子。其作用机理是通过识别DNA片段末端的核苷酸序列，将互补的核苷酸插入到DNA片段末端之间，从而将两个DNA片段连接起来。

3.运载体在基因工程中有什么作用？请举例说明。

答案：运载体在基因工程中起着至关重要的作用，它们是基因工程中的“载体”。运载体可以将目的基因导入宿主细胞，从而实现基因的转移和表达。例如，质粒是一种常见的运载体，它们可以将目的基因导入细菌细胞，通过细菌的复制和表达系统，实现目的基因的表达。

4.请简述基因工程的基本步骤。

答案：基因工程的基本步骤包括：

（1）目的基因的获取：通过PCR技术、克隆技术等方法，从生物体中提取目的基因。

（2）目的基因的插入：将目的基因插入到运载体中，形成重组DNA分子。

（3）重组DNA分子的转化：将重组DNA分子导入宿主细胞，使其在宿主细胞中进行复制和表达。

（4）目的基因的表达和检测：通过各种实验方法，检测目的基因在宿主细胞中的表达情况，如通过蛋白质检测、RNA检测等。

5.请举例说明基因工程在医学领域的应用。

答案：基因工程在医学领域的应用非常广泛，以下是一些例子：

（1）基因治疗：通过基因工程技术，将正常的基因导入患者的细胞中，替换异常的基因，从而治疗遗传性疾病。

（2）基因疫苗：通过基因工程技术，制备出能够刺激人体产生免疫反应的疫苗，用于预防疾病。

（3）基因诊断：通过基因工程技术，检测患者的基因序列，诊断遗传性疾病。

（4）基因药物：通过基因工程技术，生产出具有治疗作用的蛋白质药物，如胰岛素、干扰素等。板书设计①重组DNA技术的基本工具：限制酶、DNA连接酶、运载体

②限制酶的作用：识别特定的核苷酸序列，切割DNA分子，产生黏性末端

③DNA连接酶的作用：识别DNA片段末端的核苷酸序列，将互补的核苷酸插入到DNA片段末端之间，将两个DNA片段连接起来

④运载体在基因工程中的作用：将目的基因导入宿主细胞，实现基因的转移和表达

⑤基因工程的基本步骤：目的基因的获取、目的基因的插入、重组DNA分子的转化、目的基因的表达和检测

⑥基因工程在医学领域的应用：基因治疗、基因疫苗、基因诊断、基因药物教学反思与总结在教授重组DNA技术的基本工具这一课时，我主要采用了多媒体教学、实验操作和小组讨论等教学方法。通过展示图片、视频和案例，我尽量将抽象的生物学概念具体化，帮助学生更好地理解重组DNA技术的基本工具及其在基因工程中的应用。在实验操作环节，学生能够亲手操作DNA模型，直观地观察到限制酶和DNA连接酶的作用，加深了对知识点的理解。小组讨论环节，学生积极参与，分享了自己的观点和思考，锻炼了合作交流能力。

然而，在教学过程中，我也遇到了一些问题