高中生物-基因工程及其应用教学设计学情分析教材分析课后反思

《基因工程及其应用》教学设计

一、总体设计指导思想

本节课突出对学生技能和科学素质的培养，通过精心设计课堂教学环节，来

培养学生的信息提取能力、识图能力、语言表达能力、实际操作能力及培养学生

的科学精神和科学素养。

二、教材分析

基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生了巨大的

影响，学习这一内容既有利于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生对科学技

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提供一种新的视角。

而对这一专题的教学，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

能力用想情感上，针对本节内容即简述基因工程的基本原理，举例说出基因工程

在农业、医药等领域的应用，关注转基因生物和转基因食品的安全性；关注基因

工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高；运用所学DNA重组技术的

知识，模拟制作重组DNA模型，而本课知识、能力上主要解决基因工程操作的原

理及基本步骤以及模型构建。

三、教学目标

（-）知识目标

简述基因工程的基本原理

举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用

关注转基因生物和转基因食品的安全性；

（二）情感态度价值观目标

关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高

（三）能力目标

运用所学DNA重组技术的知识，模拟制作重组DNA模型。

四、教学重难点

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

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、教学过程：

程序教师活动学生活动设计意图

1.展示图片：能发光

的水母和不能发光学以致用，以己学

引入新课的热带斑马鱼知识为基础，发散

2.提出问题：若想获思考回答学生思维，解决实

得能发光的热带斑际问题。

马鱼该如何操作

引导学生思考导入

基因工程并呈现本

节课的学习目标

环节1.核心概念教

学

基因工程展小基因工程的概认真听讲，理解，回答使学生直观的感知

的概念念，抓住核心点即基知识

因工程的别名、原理

和结果

环节2.提取信息

呈现材料:美国人培

育转基因大肠杆菌通过阅读材料找出

的过程材料阅读资料，找出能代表培育转基因大三个关键动词，培

提出问题:找出能代肠杆菌关键步骤的三个动词养学生提取信息的

表培育转基因大肠能力。

杆菌关键步骤的三

基因工程个动词

的基本工环节3.合作探究

具说明三个关键动词

即剪切、插入、转移

入各对应一种基木通过自主学习培养

I具即限制酶、自主学习课本102页最后一段至103学生独立思考的能

DNA连接酷、运载页第二段，思考后小组合作讨论以上力，通过小组合作

体，关于三种基本工三个问题讨论培养学生的团

具呈现三个问题引队合作意识。

导学生自主学习后

小组合租探究：

（1）限制酶的分布、

作用及特性

(2)DNA连接酶的

作用、作用对象和作

用部位

(3)运载体的常见

种类、作用

学生思考讨论后，根

据学生的回答通过

图像引导学生正确

理解相关知识

环节4.读图说话

展示基因工程操作

的过程图即课本图

6-6培养学生识图能力

提出要求:用自己的及语言表达能力进

话描述基因工程操读图识图，自主组织语言描述基因工一步形成规范的学

作的一般步骤程的操作过程科语言意识和素养

根据学生描述进一

步规范化从而概括

基因工程出基因工程操作的

的基本操四个基本步骤

作步骤环节5.动手动脑一

模型制作

提供以下材料

剪刀限制酶(一G本模型制作的设计

1AATTC—)；胶带和运用，旨在激发

--DNA连接酶；环枳极动脑思考、动手操作，动嘴描述，学生探索和协作的

形纸带一质粒;纸条小组合作制作基因表达载体构建的兴趣，培养学生的

--含目的基因的过程模型动手能力和思维能

DNA分子力及语言表达能力

提出要求:制作模型和团队合作意识

模拟基因工程的关

键操作步骤,边制作

边描述。

利用多媒体课件板学生总结本节课知识要点巩固基础知识，形

课堂小结书引导学生概括总成关于本节的整体

结知识网络

呈现当堂检测题目进行检测检测学生听课效

5min后核对答案订正答案果，帮助学生查漏

当堂达标

给出自我评价表进行本节效果自我评价，并总结出本补缺。

检测

节课的疑惑与问题

六、学案设计:

6.2基因工程-一课堂探究案

一.学习目标

1.简述基因工程的基本原理

2.通过模型制作理解基因工程的关键步骤

二.合作探究

1.核心概念：基因工程

又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种

基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。

别名原理

结果—

2.信息提取：阅读以下资料，找出能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词。

美国人在1978年用大肠杆菌生产出了胰岛素，大肠杆菌产生胰岛素并进行批量生产的原理

是运用到了现代生物技术的转基因技术，它是先将人胰岛素基因从人的染色体DNA上剪切出

来，插入从细菌细胞中提取出来的质粒(作为载体)中，再将这个合并起来的、带有胰岛素

基因的质粒，转移入大肠杆菌的细胞中，随后该胰岛素基因会指导大肠杆菌细胞产生胰岛素，

人类即可将这些胰岛素提取并收集出来，用于治疗糖尿病病人，给糖尿病患者带来了福音.

能代表培育转基因大肠杆菌关键步骤的三个动词分别是________、_________、o

3.合作探究：阅读课本102页最后一段至103页第二段，探讨以下问题

(1)限制酶的分布、作用及特性

思考一：限制性核酸内切醒切割的是DNA分子的哪个部位—

(2)DNA连接酶的作用、作用对象和作用部位

思考二:DMA连接酶与DNA聚合前有何区别？

(3)运载体的常见种类、作用

4.读图说话：读下图，用自己的话描述基因工程操作的•般步骤。

5.动手动脑：用以下制作模型模拟基因工程的关键操作步骤，边制作边描述。

剪刀-----限制酶（—GIAATTC-）；胶带------DNA连接酶；环形纸带------质粒；

纸条-----含目的基因的DNA分子

三.当堂达标检测

1.基因工程中基因的“剪刀”是（）

A.噬菌体、动植物病毒

B.DNA连接酶

C.质粒

D.限制性核酸内切筋

2.（2014•金山区一模）下列物质中，不具有特异性识别作用的是（）

A.糖蛋白B.抗体

C.质粒D.限制性核酸内切酶

3.下列关于DNA连接酶的作用叙述正确的是（）

A.将单个核甘酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键

B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成璘酸二酯键

C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键

D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能连接任意两个DNA片段

4.（2015•巴中模拟）下列关于生物知识的叙述中，正确的是（）

①在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体；

②人和动物细胞在无氧条件下也能分解有机物、释放能量，并产生二氧化碳；

③乳酸菌、酵母菌和蓝藻的细胞内都有核糖体、DNA、RNA；

④质粒和线粒体是既有核酸又有膜的细胞结构；

⑤糖蛋白、抗体、受体、tRNA都是具有特异性识别作用的物质；

⑥噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质：

A.®®®®B.③C.®@®D.（3）（5）

5.已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该

线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA

片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,

则从理论上讲，经该酷切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是

（）

abc

线性DNA分子的函切示意图

A.3B.4C.9D.12

6.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）

A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C.将重组DNA分子导入烟草原生质体

D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

自我评价表

题号123456

答案

得分（每题5

分）

总结出本节

课的疑惑与

问题

6.2基因工程一一课后拓展案

1.归纳总结限制酶、DNA连接酶、DNA聚合前、解旋酶的作用及作用部位。

限制酶

DNA连接酶—

DNA聚合酶—

解旋酶____________________________________________________________

练习：下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、

DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）

A.①②③④B.①@④③C.①©②③D.①④③®

2.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选.已知限制酶I

的识别序列和切点是一GIGATCC一；限制酶II的识别序列和切点是一IGATC-o

GGATCC.，月的嬲…GATC

CCTAGGCTAG

注：Genel和GeneH表示两种标记以内

。表示限制酶仅有的识别序列放大

请据图分析：切割目的基因时宜选择限制的I还是限制酶n切割质粒呢？请说明理由。

总结：限制酶选择的注意事项。

PstI

PstISmaIPstI

I■EcoRI

I抗病其丙

0na1EcoRI

图甲图乙

(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类

①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstI。

②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaI。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质

粒，如图甲也可选择用PstI和EcoRI两种限制酷(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。

(2)根据质粒的特点确定限制随的种类

①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。

②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制能尽量不要破坏这些结构，如图乙

中限制酶SmaI会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某

些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。

3.限制性核酸内切酶MunI和限制性核酸内切酶EcoRI的识别序列及切割位点分别是一

CIAATTG一和一GIAATTC-o如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为限制

性核酸内切酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质

粒是()

目的基因

CTTAAGCTTAAG

GAATTCGAATTC

含目的基因的DNA片段

ABCD

4.关于右图所示DNA分子的说法，正确的是()

…£TT"f…小

A.限制酶作用于①部位，DNA连接酶作用于③部位

B.该DNA的特异性表现在碱基种类和(A+T)/(G+C)的比例上

C.若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n),则G的个数为(pm/2n)-p

D.把该DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占3/4

5.下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是()

TTAA

A.a的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构

B.要获得相同的黏性末端，可以用不同种b切割a和d

C.c连接双链间的A和T,使黏性末端处碱基互补配对

I）.若要获得序列d,只能从基因文库中寻找

6.下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图，与该图相关描达不正确的是（）

A.该技术的理论基础之一是基因重组

B.上图过程需要用到的工具酶有DMA连接酶、限制性核酸内切酶、纤维素酶、解旋酶、DNA

聚合酶

C.培育成功的该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合

了。理论上，在该转基因自交产生B代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的3/4

D.图中合成的多肽，其前三个氨基酸为甲硫氨酸（AUG）丙氨酸（GCU）丝氨酸（UCU

学情分析

《基因工程及其应用》为高二上学期所学，高二的学生已经学习高中生物一年，学习了

必修1和必修3的内容，具有一定的生物素养和生物知识。在本节内容之前，学生已经掌握

了不少培养生物新品种的方法，如杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种，但这些

方法都局限于同一物种进行的操作。通过对如何培育能发光的斑马鱼的思考可激发学生学习

兴趣，引入基因工程的概念。学生在必修2教材中已经学习了主要遗传物质DNA的结构、

基因的概念和功能、基因重组，对于理解基因工程中的“剪切”“连接”有一个物质基础。

同时，虽然基因工程是在分子水平上的操作，但对于基因工程学生并不陌生，不仅大众媒体

常有介绍，市场上销售的食品中，有的也标注了是否含有转基因成分的标记或文字说明，学

生对基因工程已有感性认识，这为学生理解掌握基因工程的基本原理及应用，关注转基因生

物和转基因食品的安全性问题打下了坚实的认识基础。

效果分析

通过本节《基因工程及其应用》的教学，学生己经明确基因工程的基本原理及操作步骤。

通过对基因工程操作中设计的三种基木工具的自主学习和对相关问题的合作探究，学生已经

掌握了限制酶的分布、作用及特性；DNA连接酶的作用及作用对象；常见的运载体及作用：

通过图像的展示，学生学会识图读图，并且能根据图像描述基因工程操作的四个步骤；而且

通过模型制作，进一步地帮助学生理解了限制酶、DNA连接酶和运载体的作用并且抓住了

基因工程操作的核心步骤。课堂最后通过当堂达标检测表明学生对于本节课内容掌握不错,

所以通过本节实现了课堂所制定的“简述基因工程的基本原理及通过模型制作理解基因工程

的关键步骤”的课堂目标。并且通过学生课后完成“课后拓展案”可以对本节内容进一步升

华，是学生在知识上能力上达到更高层次的提升，课后反映效果很好。

教材分析

《基因T程及其应用》是牛物必修2第六章第二节的内容,主要内容包括以下二方面内

容：基因工程原理、基因工程的应用、转基因生物和转基因食品安全性。《基因工程及其应

用》对应于课程标准的要求“关注转基因生物和转基因食品的安全性”，对学生在情感目标

上的要求是达到认同水平。

基因工程是现代生物科技中的热点，逐渐对人类的生产和生活产生了巨大的影响，学习

这一内容既有利于学生对这一前沿科技的了解，也能让学生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提供一种新的视角。而对这一内容的教学，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，针对本节内容即简述基因工程的基本原

理，举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用，关注转基因生物和转基因食品的安全性；

关注基因工程的发展，认同基因工程的应用促进生产力的提高；运用所学DNA重组技术的

知识，模拟制作重组DNA模型。

本节教材的呈现方式上体现了“简约、形象”的原则。教材的编写采用简化手法，化复

杂为简约，将主要内容基因工程的基本操作工具和基本步骤呈现给学生。基因工程为分子水

平上的操作，为了形象具体化，在文字描述感到抽象乏味时都会配以插图，力争图文并茂。

本节内容与学生经验的联系：对于基因工程学生并不陌生，不仅大众媒体常有介绍，市

场上销售的食品中，有的也标注了是否含有转基因成分的标记或文字说明，本节是在学生对

基因工程已有感性认识的基础上，简述基因工程的基本原理及应用，并着重引导学生关注转

基因生物和转基因食品的安全性问题。

当堂达标检测

1.基囚工程中基因的“剪刀”是［）

A.噬菌体、动植物病毒

B.DNA连接酶

C.质粒

D.限制性核酸内切酶

2.（2014•金山区一模）下列物质中，不具有特异性识别作用的是（）

A.糖蛋白B.抗体

C.质粒D.限制性核酸内切酶

3.下列关于DNA连接酶的作用叙述正确的是（）

A.将单个核甘酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键

B.连接两条DNA链上碱基之间的氢键

C.只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，不能将双链DNA片段的平末端连接起来

D.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键

4.（2015•巴中模拟）下列关于生物知识的叙述中，正确的是（）

①在基因工程操作中所用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体；

②人和动物细胞在无氧条件下也能分解有机物、释放能量，并产生二氧化碳；

③乳酸菌、酵母菌和蓝藻的细胞内都有核糖体、DNA、RNA；

④质粒和线粒体是既有核酸又有膜的细胞结构；

⑤糖蛋白、抗体、受体、tRNA都是具有特异性识别作用的物质；

⑥噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质；

A.①②④⑥B.③④⑤⑥⑦C.①⑤⑥D.（§X§）

5.已知某种限制性内切能在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该

线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、4四种不同长度的DNA

片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,

则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是

（）

abcd

线性DNA分子的酶切示意图

A.3B.4C.9D.12

6.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）

A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C.将重组DNA分子导入烟草原生质体

D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

自我评价表

题号123456

答案

得分（每题5

分）

总结出本节

课的疑惑与

问题

课后反思

基于对《基