基因工程及其应用教学目标设计

“基因工程及其应用”教学设计

甘肃省酒泉中学

张军林

一

教材分析

本节是苏教版2003课标版高中生物必修2第四章第四节第三课时的内容，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，是即贴近实际又远离生活的微观内容。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。

二

学情分析

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，由于基因工程是在分子水平上进行的操作，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，因此在教学过程中，通过动画演示、观看微课、模型构建、模拟实验来教学，采用小组合作学习与模型建构有机结合的方法来开展自主探究，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。

三

教法与学法分析

学法分析：本节课的学习主要采用自主、合作、探究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。

教法分析：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。

四

教学目标

1通过自主构建模型物理，理解基因工程的基本操作步骤，培养学生获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力能力及交流与合作的能力。

2通过科学探究，培养小组合作意识，树立实事求是的科学态度和用于探索的科学精神。

3通过学生阅读教材，了解基因工程的应用。

五

教学重点

1 基因工程的工具。

2基因工程的基本步骤。

解决策略：课前通过学生自主学习，填写预习学案，掌握基因工程的基本内容。课堂采用小组合作学习与模型建构有机结合的方法，在探究活动中采用小组讨论的方式来合作解决疑难问题；通过学生亲自动手操作、上讲台展示、动画演示、观看微课、利用电子白板的图片拖动等方法将微观内容直观化，加深对基因工程操作步骤的理解，突出重点，从而在获取新知的同时，提升能力和学科素养。

六

教学难点

基因工程的工具。

解决策略：课前准备DNA分子片段模型，通过模拟限制酶的剪切和DNA连接酶的连接，并利用利用电子白板的图片拖动、出现分别展示两种酶的剪切和链接过程，将抽象的内容直观形象化，发现两种酶的作用特点；通过观看flash动画、观看微课、现场实物演示等方法，突破难点，以便使学生获得更形象、全面的认识。

1

七

教学过程

教学程序

展示图片，导入新课

解析概念，掌握原理

模拟演示，熟知工具

教师组织引导

学生活动

多媒体应用

教学意图

教师白板展示图片，组织学生找出叶片的不同（虫洞和棉铃虫的数量）。

教师组织学生学习教学目标。

教师简洁地强调教学目标。

抗虫棉就是以普通棉为材料，通过基因工程的方法获得，本节课学习基因工程及其应用。

教师以问题的形式逐步引导学生分析基因工程的概念，

在引导学生思考基因工程与杂交育种在原理上的区别，帮助学生理解基因工程的概念。

找茬活动：观看白板展示的图片，容易看到：普通棉的叶片被棉铃虫大量啃食。

齐声朗读教学目标。

利用白板展示抗虫棉和普通棉叶片的图片。

利用白板笔的功能标注教学目标。

激发学习兴趣，提升求知欲望。

引起学生注意

引入新课

过渡

朗读基因工程的概念。

思考并回答以下问题：

基因工程的原理、优点、操作对象、操作水平、操作环境。

学生活动：朗读限制酶的特点。

学生活动：学生上讲台，模拟EcoRI限制酶的切割过程。

利用白板笔的功能标注注意点。

利用白板蒙层功能逐步展示答案。

熟悉概念

在师生互动中分析、理解概念，培养学生知识迁移的能力，也起到过渡的作用。

让学生熟悉限制酶的特点。

让学生演示切割过程以及切割后形成的粘性末端，将抽象内容直观形象地展示，便于学生理解限制酶的作用部位和作用特点。

1.基因的“剪刀”——限制酶

熟悉限制酶的特点。

理解限制酶的特点。

提问：要求学生分析EcoRI限制酶作用DNA分子片段后的结果。

（注意：教师引导学生分析过程中强调识别“特定的”核苷酸序列，在“特定的切点”上切割DNA分子。）

引导学生找出磷酸二酯键，画出切割部位。

引导学生观察切割形成的末端，并说明为什么叫粘性末端。

白板展示限制酶的特点。

白板展示DNA分子片段模型。

（学生说错后，其他学

生上讲台改正）

在DNA平面结构图上，利用白板展示DNA平学生找出磷酸二酯键，面结构图，在白板中拖画出切割部位。

动、旋转DNA片段，

用白板笔的功能找出磷酸二酯键并画出切割部位。

2

模拟演示，熟知工具

学生回答出切割后形成的粘性末端。

再将切割形成的末端放在一起，学生观察、分析得出：同种限制酶切割产生的末端相同。

学生观看放大部位。

教师组织观看视频，引导学生学生观看flash动画，看思考DNA连接酶的作用、连见：DNA连接酶能连接接部位。

2个相同的粘性末端，

并且DNA连接酶建立了磷酸二酯键。

2.基因的“针线”──DNA连接酶

以两种DNA分子片段模型为材料。

提问1：要求学生分析EcoRI限制酶作用后的结果分别是什么。

提问2：同种EcoRI限制酶切割后的粘性末端是怎样的？

教师展示出两个粘性末端。

提问3：这样的两个粘性末端连接后“缝隙”个如何缝合？

3. 基因的运输工具——运载体

教师引导学生说出运载体的作用、种类。

教师以质粒为例，引导学生分析、总结运载体的分布、化学本质和特点（含标记基因）。

白板展示两种DNA分子片段模型。

白板展示限制酶切割后的粘性末端。

利用白板的放大镜功能，放大“缝隙”

白板展示出两个粘性末端，易于发现规律，为基因工程的第2个步骤做铺垫。

让学生发现，“缝隙”是真实存在的。

在白板中插入flash动清楚认识DNA画，让学生观察到DNA连接酶的作用。

连接酶的连接部位，清晰直观。

培养注重课本的意识。

培养学生观察能力，熟悉知识。

学生根据导学案，回答

运载体的作用、种类。

学生回答质粒的问题：

白板展示大肠杆菌的1.运载体的分布、化学质粒模式图，

本质是什么？

2.作为运载体必须具备哪些条件？

思考：利用这三种工具，如何培育抗虫棉？

原料：苏云金杆菌（含抗虫基因）、普通棉

举例说明：什么是供体细胞、目的基因、受体细胞。

白板展示问题

合作探究，熟练操

作

设置问题

了解一些名词

设计思路：组织学生合作探究，帮助学生理解基因工程在操作时基本工具的使用和操作注意事项。

过渡

明确一些名词

培养学生合作学习、探究学习的能力。

3

合作探究，熟练操

作

合作探究一：提取目的基因

在电子白板中导入材料：

1红色纸条：模拟含目的基因的DNA片段

2 剪

刀：模拟限制酶EcoRl（能够专一识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。）

教师组织学生合作探究。

组织学生交流。

展示学生剪取得目的基因。

了解学情

利用白板中计时器，设显示时间，增强置时间。

学生时间观念。

利用白板展示DNA片

段，提供相关信息。

利用电子白板图片蒙体验限制酶发挥层，显示正确答案。

的作用和切割的

位点。

小组合作探究

培养学生合作学学生上讲台交流、分析利用白板笔的功能画习、探究学习的过程。

出切割部位。

能力。

学生观察、分析图片。

利用白板的授课助手

功能，通过扫描二维

码，将白板课件和手机

连接起来。

观察、分析图片

将手机拍摄的图片上随时了解学生对传到白板。

知识的掌握情况，以便及时补充。

学生活动：

1学生上讲台展示、分析限制酶EcoR处理质粒的过程。

利用白板展示DNA片段，提供相关信息。

利用白板笔的功能，在质粒上画出限制酶作用时断裂的化学键、切割部位。

再次体验限制酶的作用，为目的基因与运载体结合做铺垫。。

学生小组讨论（3分钟）：

从含目的基因的DNA片段中如何剪取获得目的基因。

合作探究二：目的基因与运载体结合

在电子白板中导入材料：

1红色纸条：模拟目的基因

2白色圆环：模拟质粒

3胶

带：

模拟DNA连接酶

4剪

刀：模拟限制酶EcoRl（能够专一识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。）

4

合作探究，熟练操作

教师组织学生合作探究。

问题：

1质粒用限制酶EcoRl处理后结果如何？

2用限制酶EcoRl处理后质粒的粘性末端能与目的基因结合吗？

教师强调难点切点、切割后的末端、末端的连接、重组质粒的标记基因、目的基因。

2学生先观看视频，后动手操作。

（由于理解和操作难度大，因此，采用此法。）

3学生观察视频抓拍图，并听教师的讲解分析。

利用白板笔的多媒体功能导入微课，播放微课。

利用视频的抓拍功能抓拍关键时刻图片。

由于该部分难度很高，让学生先观看视频学习，后动手操作，直观形象，深刻理解DNA连接酶的作用特点。

利用播放器的抓拍功能，对重点、难点抓拍，通过学生观察视频抓拍图和听教师的讲解分析，突出重点、突破难点，

加强学生理解知识。

通过观看实物演示，直观形象，深刻理解目得的基因导入受体细胞的场景。

通过设置问题串，深刻理解目的基因的检测与鉴定的作用和方法。

合作探究三

将目的基因导入受体细胞

在电子白板中导入材料：

大烧杯：模拟受体细胞，重组质粒

教师实物演示，组织学生探究

学生观看实物演示：

看到1个烧杯中导入了重组质粒，2个烧杯中没有导入重组质粒。

在实物演示基础上，思考并回答问题：

1. 目的基因导入受体细胞了吗？检测的作用和方法分别是什么？

2. 目的基因导入受体细胞之后一定会表达吗？鉴定的作用和方法分别是什么？

学生上讲台小结基因工程的基本步骤。

利用白板展示相关信息。

合作探究四

目的基因的检测与鉴定

以实物演示为素材，引导学生理解目的基因的检测与鉴定的作用和方法。

利用白板拖动放大功能，放大图。

利用白板蒙层功能逐步檫出答案。

教师组织学生小结基因工程的基本步骤。

利用白板对图的拖动放大功能，组合图；

利用白板笔的功能进行标记。

小结基因工程的基本步骤，突出学生的主体的地位。

5

组织学生阅读课本，学习基因

工程的应用。

应用

教师的讲解分析。

展示图片信息，组织学生回答

对基因工程安全性的看法。

安全性

学生限时阅读课本（3分钟），回答下列问题：

1、在作物育种方面，通过基因工程获得了_____、_____、________、_____的农作物。

2、在药物研制方面，通过基因工程研制出的药物与传统药物比较，有什么优点？

利用白板中计时器，设置时间。

利用白板展示问题。

利用白板对图的拖动放大功能。

利用白板导入图片。

利用白板中计时器，显示时间，增强学生时间观念。

通过学生阅读课本，回答问题，自主学习。

通过讲解，理解知识。

激发学生的兴趣。

通过学生自主发言，提高学生的语言表达能力。

学生自主发言，表明自己的观点：敢吃和不敢吃的原因。

归

纳引导总结本节课内容。

总结

巩引导学生完成练习。

固练习

板书设计

思考回答问题

学生对课堂检测题进行讲解分析。

利用白板展示知识框架

课堂总结

利用白板展示练习题，巩固所学内容，利用白板蒙层功能檫知识反馈。

出答案。

基因工程及其应用

6

亮点与不足

亮点

不足

1采取了建模的活动让学生切身体验基因工程，教学探究式学习，整体上了解基因工程的四个步骤，师生在探究活动中相辅相成，老师利用学生自己的思路来不断推进课堂，学生的思路又能反过来调整老师的引导方式，使整个过程有序、有效进行，有效的突破了重难点。

2借助观看视频、实物演示进行过程演示，将微观内容形象化，帮助学生理解。

3充分利用交互式电子白板的图形拖动等功能，组织学生构建基因工程的流程。

4组织学生小组讨论、合作学习并展示成果，培养学生团队合作能力和探究能力。

1.由于本节课容量较大，加上对教材内容做出的大胆变型，使之成为一堂探究课，必然需要较多时间，因此在时间的把握上应该做到把握节奏。

2.本节课是一节创新课，探索的乐趣大部分还是教师自身体会，只是给学生提供了材料，这就大大降低了难度，局限了思维。如果时间允许，教师应不断以问题启发、引导，从而让学生真正成为学习的主人，自己想办法改进，培养学生对生物学的兴趣，提高学生的学科素养。

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