《基因工程及其应用》教学设计
【设计理念】
以高中生物新课程标准的“提高生物科学素养；面向全体学生；倡导研究性学习；注重与现实生活的联系”的课程理念为指导方针，创设有利于学生主动学习的课程实施环境，让学生在观察，讨论以及动手操作的过程中轻松有效的掌握知识，加深对观察、比较、分析等科学方法的认识，同时培养学生大胆创新的思想以及严谨的科学态度来设计本教学过程。
【教学背景分析】
1、教学内容分析
基因工程及其应用所属模块2“遗传与进化”第6章第2节，本节内容按照课程标准安排应用2课时完成，第1课时学习“基因工程的原理”，第2课时学习“基因工程的应用”。从教材编写方面分析，基因工程会在选修3中的专题1基因工程中具体学习，所以本节内容学习要注意避免对知识过多和过深拓展，主要目的是让学生对基因工程有初步认识，了解基因工程的原理和大致过程，同时让学生了解我国基因工程的发展前景及成果，关注转基因生物和食品的安全性。
2、学情分析：
（1）情感方面分析：
学生通过第一节的学习知道了选择育种、杂交育种以及诱变育种等育种方法及其应用，也了解到了各种育种方法的优缺点。科学在不断发展会不会有新的技术来进一步突出这些优点或者是弥补传统方法的缺点呢？一种全新的技术基因工程的诞生，学生对基因工程虽知道一些但并不清楚，而就是因为这样所以他们对于基因工程有着好奇，有着疑问，有想弄清楚的渴望。这些情感对与学生的学习无疑是最大的动力，加之提供给学生基因工程所取得的成果的资料和图片进一步激发学生的好奇和兴趣就可以使本节内容的学习变的轻松有效、水到渠成。
（2）知识基础分析：
学生通过前面章节的学习对基因已经不在陌生，知道了基因是怎样被发现的，清楚基因在哪里以及基因的本质，对基因的表达和基因的作用也有了一定的理解，同时在生活中通过电视、网络、报纸等途径对基因工程也有所了解，也可能在生活中就接触过转基因食品或动物。这些都成为学生学习本节内容最好的基础。并且通过对前一节杂交育种与诱变育种的学习，学生知道了这些育种方法的优缺点，这样更有利于学生对基因工程的原理和应用的理解。
【教学目标】
Ⅰ：知识与技能：
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。
收集基因工程所取得的成果以及发展前景。
通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。
Ⅱ：过程与方法：
利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。
以具体事例讲述，学生制作模型来模拟基因工程操作过程，使学生在理解步骤的同时，切身体会基因工程“剪、拼、接、导”的主要过程。
Ⅲ：情感态度与价值观：
关注转基因生物和转基因食品安全性。
进行角色扮演，使学生体验参与社会问题的讨论和决策的方法。
通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国注意热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
【教学重点】
基因工程的基本原理。
基因工程的安全性问题。
【教学难点】
基因工程的基本原理。
转基因生物与转基因食品的安全性。
【教学准备】
多媒体课件、模型制作相关材料、实验问卷、投影仪。
【教学方法】
讨论法、探究法、比较法、分析法、讲授法等相结合。
【教学策略】 首先，通过具体的事例激发学生的兴趣，引导学生对基因工程的原理的学习，在学习了原理之后可以给学生创造特定的情景和问题，让学生自己进行基因“嫁接”，首先是理论上的“嫁接”过程，然后给予足够的材料指导学生让学生有选择的进行模型制作过程。学生自己动手，切身体会基因工程“剪、拼、接、导”的主要过程。在合作式学习的过程中，通过讨论、归纳、总结出基因工程的原理及其主要操作步骤。接着教师利用投影仪比较学生的作品，带领学生进行比较分析，提高学生发现问题和解决问题的能力。然后教师通过动画过程以及图片进行一定的详讲和分析，将知识进行总结归纳和补充。让学生能对基因工程整体有一定的认识和了解，成为知识体系，而不是凌乱的记忆。对于运载体的知识主要以教师讲授为主，不做深入讲解，以事例和图片辅助学生对运载体的认识。最后学生和教师一起归纳基因工程操作的几个主要步骤。
【教学过程】
教学程序
教师活动
学生活动 及 设计意图
引 入
图片展示几种生物的特定性状（如青霉菌产生青霉素、家蚕能吐出蚕丝为人类利用、豆科植物的根瘤菌能固定空气中的氮气）。
然后由基因决定生物性状引入课题。
第2节基因工程及其应用
学生观察思考
从具体的事例出发集中学生注意力。
创设情景，激发学生兴趣。
问 题 探 讨
教师利用“问题探讨”，提出问题，组织学生讨论、交流看法。
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？
推测这种“嫁接”怎样才能实现？这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？
教师小结：教师肯定学生合理的想法，说明现在人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。说明本节教学目标。
学生分组讨论。
学生设想用类似的方法来“改造”某种生物，使其符合人们某种特定需要，说出具体设想。各小组选派代表陈述观点。
明确本节的学习目标。
由杂交育种到基因工程，弥补杂交育种的缺点，体现了技术的发展和突破。
基 因 工 程 的 原 理
对学生的设想提出问题：
“你们的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你们的想法呢？”
教师用果树“嫁接”的方式，以类比的方法引导学生思考，猜测基因工程的大致步骤和类似果树“嫁接”过程所需要的工具
学生跟随老师的引导，学生头脑中设想“嫁接”的过程。
猜想、思考基因工程的大致步骤和可能需要的工具。
类比能使学生形象地理解“剪、拼、接、导”的过程。
基 因 操 作 的 工 具
将教师组织学生观看基因工程的动画过程，
对基因工程的工具进行介绍：
基因的剪刀——限制性内切酶 以EcoR I为例，构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。教师交代清楚EcoR I是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割DNA分子的酶。它的特殊性在于，它在DNA分子内部“下剪刀”，专门识别DNA分子中含有的“GAATTC”这样的序列，一旦找到就从G和A之间剪断（参考教科书插图6-3）
基因的针线——DNA连接酶 用同一种限制性内切酶切割后的DNA片断其末端可以用连接酶来缝合（参考教科书插图6-4）。这样“剪切拼接”就可以形成重组的DNA分子。
基因的运载体 教师启发学生思考重组后的DNA分子还需要特殊的搬运工具运载到受体细胞（如大肠杆菌、动植物细胞）中。
教师用图片或课件动画展示质粒的结构及特点。（教科书图6-5）
这些特点使它能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。
认真观看，同时对比自己刚才的猜想。
使学生直观地认识到基因工程中工具酶的作用。让学生“眼见为实”。
重 组DNA 模 型 制 作
以学习小组为单位，分发制作材料，实验问卷，文字指导。
教师指导，参与模型制作。
学生讨论模型构建过程，合理选择制作材料；
同时完成问卷上的具体内容和相关问题。
通过动手构建模型，加深对重组DNA技术基本原理的认识和对相关工具作用的理解；
可以有利于学生养成合作、讨论、交流的习惯和提高学生动手能力。
模 型 评 比
用投影仪对各组DNA模型进行展示评比,同时解决问卷上的问题。
学生自己参评，比较。
让学生学会分析、比较的科学研究方法，同时苍郁评比发现问题，解决问题，加深对大致过程的了解。
基因工程的基本步骤
播放基因工程的动画过程，总结基本步骤：
基因操作的基本步骤：
提取目的基因目的
基因与运载体结合将目的
基因导入受体目的
基因的表达与检测
学生和教师一起归纳基因工程操作的几个步骤。
动画演示，使抽象的过程更加具体，便于学生的理解和认识。
课 堂 小 结
教师小结本节内容。
布置学生课下搜集基因工程应用的事例及其价值的资料；搜集有关基因工程技术安全性方面的报道、法规等的资料，并且写出自己对转基因生物和食品安全性的认识和想法。
课堂作业、课后练习：基础题1、2、3；拓展题。
自我小结，整理知识
自我小结，构建知识体系,练习巩固。
【教学反思】
本节教学设计体现了新课程理念，充分让学生成为学习的主体，教师主要起到一个引导和补充的作用。
在教学过程中强调学生的学习过程和方法的培养，要求学生主动参与探究去获得知识，同时通过重组DNA模型制作的过程培养学生的交流、合作以及动手能力，并且在后面增加学生评比这一环节让学生进一步认识到比较、分析等科学研究方法的重要性，并且在这个过程中培养学生分析和解决问题的能力，充分体现了学生的主体性，把课堂还给学生。
在知识处理上，主要目的是让学生知道基因工程的原理，了解其主要步骤，对课本知识并未做过多拓展。
在教学方法上本节课充分显示了多媒体手段教学的优越性，化微观为宏观，化抽象为具体，化静态为动态，使学生有了直观认识，突破了重点、难点。特别是对基因工程的主要步骤的认识，学生能亲眼见到，再结合教材图片使学生对这个知识能更轻松的认识和理解，而不是纯粹的记忆。
附：教学资源：
课件
课件23张PPT。基因工程及其应用青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素家蚕能够吐出蚕丝为人类利用豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮为什么青霉菌可以产生青霉素、蚕可以吐蚕丝、根瘤菌可以固氮？有相应的基因！比如：让蜘蛛“吐出”蚕丝？大胆设想定向基因改造设想我们能不能把某种基因嫁接到另外一种生物上呢？▼ 问 题 探 讨“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？想一想联系果树嫁接你能类比推测出：
这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？能定向改变生物的性状这种嫁接对品种的改良有什么意义？如转基因热带斑马鱼能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的大胆发言如果你掌握了这个技术你最想将什么基因进行“嫁接”？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。
一、基因工程的概念：1、 基因的“剪刀”
——限制性内切酶
识别特定核苷酸序列，切割特定DNA切点，具特异性。
并裂解磷酸二酯键。
二、 基因操作的工具黏性末端例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别
GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoRⅠ特异性2、基因的“针线”
——DNA连接酶
连接酶的作用：
将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
连接的部位：
生成磷酸二酯键
DNA连接酶的作用过程：3、基因的运载体
——质粒或病毒
作用：
将外源基因送入受体细胞。
条件之一：
具有多个限制酶切点。
种类：
质粒、噬菌体和动植物病毒。模型制作（1）以学习小组为单位进行重组DNA模型制作；
（2）选择性的利用课桌上准备的材料（剪刀、不干胶、2种颜色的厚纸片等）进行制作；
（3）制作过程可组内讨论，也可参照课桌上的文字指导。
（4）制作过程中填写实验问卷，并思考回答上面的问题。比一比请同学们以学习小组为单位对投影仪上展示的每组的模型进行评比打分；
如果发现制作的模型存在问题，请同学思考并得出解决方法；
①从细胞中分离出DNA基因工程过程示意图基因工程的操作步骤
提取目的基因
目的基因与运载体结合
目的基因导入受体细胞
目的基因的表达和检测基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物 小 结Thank you !
