《基因工程的原理》教学设计
一、【教学分析】
（一）教学内容分析
本课内容选自人教版生物必修模块2：遗传与进化中的第6章第2节基因工程及其应用。本节课为第一课时，主要简要介绍基因工程的概念，过程中所要使用的三种工具以及基因工程的主要步骤。从而使学生对基因工程有一个基本的认识。同时为了避免与选修三《现代生物科技专题》模块中基因工程的内容重复，并没有过多地展开介绍，其侧重点是基因工程的原理，因此在教学深度上只是定位在学生了解基因工程的过程和方法，而不必引入过多的专业术语和详细的操作技术，语言力求生动形象。
第五章集中讲述了遗传与变异的基本原理，本章是这些原理的应用，其中必修模块1中酶的相关内容，必修模块2第三章中有关DNA的结构、基因的本质，第四章中基因指导蛋白质的合成等内容，是学习本节基因工程及其应用的基础。本节课同时也是为学生在生物选修3《现代生物科技专题》模块中基因工程内容的进一步学习打好基础。
（二）教学对象分析
由于本校在高一期间没有开足课时，所以本节课面对的是高二年级学生。高二学生心理正逐步走向稳定与成熟，抽象思维能力得到进一步的发展，经过了高一必修一模块的学习，实验操作动手能力得到一定程度提高。并且在日常生活中从商品、电视、报纸上经常看到过关于基因工程的相关内容和成果的介绍，具备了一定生物知识。但是由于基因工程是在分子水平的操作，理解起来还是有一定的困难。
（三）教学环境分析
为了创设一个民主、合作、探究的课堂氛围，我选择学生教室来上课，这样会使学生情感处于积极、自由、宽松、安全的心理状态，就不至于由于面对摄像头而太过紧张，从而使学生更容易激发学习兴趣，积极、主动、心情愉快地学习。
二、【教学目标】
（一）知识目标 ??? 1．简述基因工程的概念。 ??? 2．举例说明基因操作的工具。 ??? 3．举例说明基因工程的基本步骤。
（二）技能目标
1．运用基因操作的工具和基本步骤理解和介绍其他基因工程操作实例。加强对相关知识的理解能力及良好的语言表达能力。 2．尝试通过制作模型的活动体验两种工具酶的应用和基因工程的基本过程。??
（三）情感目标 ??1．体验模型两种工具酶的应用和基因工程的基本过程的模型制作??
2．参与模型制作，提高同学间交流合作能力，语言表达能力。
3．通过对书中插图、照片等的观察，学会科学的观察方法，培养观察能力。
?三、【教学重点难点】
（一）教学重点：举例说出基因工程的工具，简述基因工程的一般过程
（二）教学难点：举例说出基因工程的工具，简述基因工程的一般过程
?三、【教学过程】
（一）教学设计流程图
表示教师活动
表示学生活动
表示师生活动
（二）教学实施过程
1、情境创设
（多媒体课件演示）资料分析：
资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。
资料二：最新调查资料显示，我国的糖尿病患者人数已达4000万左右，占世界糖尿病人群总数的五分之一，患病率居世界第二位，并且以每天至少3000人的速度增加。治疗糖尿病需要胰岛素，而每100kg 猪或牛的胰腺中只能提取 4-5g胰岛素
教师：请发挥你们的想象力，提出解决上述问题的设想。（学生讨论）
[通过实例，激发学生想象，引起学生的兴趣]
教师在学生讨论的基础上提出设想：
（1）能否让禾本科植物能够固定空气中的氮气？
（2）能否让大肠杆菌分泌人的胰岛素？
教师：这些设想既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？如何才能实现？（学生分小组讨论和交流）
(提示：生物各自有其特定的性状，是因为他们各自有着相应的基因)
参考答案：通过人工的方法，把一种生物的特定基因（如人胰岛基因）转移到另一种生物（如大肠杆菌）体内。
教师：为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？
（提示：回忆前面学过的遗传学知识从基因结构、组成碱基、组成基本单位、几乎所有生物都共用一套遗传密码等回答）
[学生通过思考回答巩固了前面的知识]
教师总结：通过科学家们的不断努力，像这种人类可以利用按照自己的意愿直接定向改变生物的技术出现了—这就是基因工程。（板书：基因工程的原理）
教师：通过上述的学习和分析，请归纳出基因工程的概念。（学生用自己的语言描述）
2. 什么是基因工程
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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。
3.基因工程的工具
活动一、自主合作学习
请学生阅读教材P102页和P103页第一段，提出并回答问题：
方案如下：[分组操作，便于合作交流]
（1）以学习小组为单位进行学习2分钟
（2）首先由第一小组提出问题，第二小组派代表回答（小组其他人可做补充）
（3）第二小组回答后提出问题，第三小组派代表回答（小组其他人可做补充）
（4）以此类推，直到没有问题提出
教师：除了课本的知识，对于限制酶和DNA连接酶你想知道什么或者你还知道什么？[通过阅读，培养学生自主学习的能力]
阅读后，师生进行交流，教师根据学生自学中存在的问题进行引导、讲解。教师制作好课件，用图片和动画帮助学生理解。
[在学生阅读理解和交流的基础上，教师有针对性地展示资料讲解，解决难点问题采用“自学——合作——教师引导——师生总结”的学习策略]
教师：下面我们就以EcoRI酶为例构建重组DNA分子模型，体验基因的剪切、缝合的过程。
活动二、模型制作：重组DNA分子的模拟操作 [分组操作，便于合作交流]
步骤1：根据EcoRI酶的特点用剪刀在粉色纸条上进行切割。从而获得目的基因。
步骤2：在白色卡纸条上同样根据EcoRI酶的特点用剪刀进行切割。
步骤3:然后将从粉色纸条上获得的目的基因片段重组到白色纸条切口上，用透明胶粘好。
思考1：卡纸条代表什么？剪刀代表什么？你是如何操作的？要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？
思考2：比较这两种剪切后的DNA片断的末端切片，你发现有什么特点呢 ?
思考3：透明胶代表什么？为什么两种来源不同的DNA 片段末端能互补配对呢？怎样使得两个DNA具有相同的黏性末端？
[不但动手做，而且要动脑想，才能突出模拟制作的教育价值]
学生分组做重组DNA模型，并分别在实物投影仪上演示，其他同学点评。
教师小结：通过DNA重组模型的制作，我们知道了如何获得外源基因，如何把来源不同的两个基因连接起来。但是，要将外源基因送入受体细胞，还需要专门的运输工具：运载体。（板书：基因的运载体—质粒等）
质粒是基因工程中最常用的运载体,除此外还有：噬菌体、动植物病毒等。
教师用图片或课件动画展示质粒的结构特点。（教材插图6－5）
·存在于细菌、酵母菌等生物的细胞中，对细胞的正常生活几乎没有影响。
·细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA分子。
·质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
·可以容易地从细胞中取出或放入
这些特点使质粒能够胜任运载体的工作，携带目的基因进入细胞。
[质粒的知识比较深，主要是通过教师介绍，使学生明白质粒常被用作运载体的原因]
教师：通过对基因工程以上知识的学习，我们通过一个动画来归纳一下基因工程的基本步骤。（播放动画“基因工程的步骤.swf）[有声音的动画让人印象更深刻]
4.基因工程的步骤
第一步：提取目的基因、
第二步：目的基因与运载体的结合、
第三步：将目的基因导入受体细胞、
第四步：目的基因的检测和表达
教师总结：我们这节课主要学习了什么是基因工程，基因工程的三个基本工具以及基因工程的基本操作步骤。
5.课后拓展
教师：基因工程自上个世纪70年代兴起以来，取得了突飞猛进的发展，（多媒体课件展示基因工程成果）越来越多的转基因成果在影响着我们的生活，但转基因生物和食品安全吗？请同学们在课后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。分析转基因生物和转基因食品的安全性问题 [为下节课的学习和讨论做准备]
板书设计：
基因工程的原理
1、基因工程的概念 3、基因操作的基本步骤 2、基因操作的工具? （1）提取目的基因 基因的剪刀——限制酶 （2）目的基因与运载体结合 基因的针线——DNA连接酶? （3）将目的基因导入受体细胞
基因的运载体——质粒等? （4）目的基因的检测和表达
附：课件资源
课件21张PPT。【基因工程】genetic engineering欢迎指导资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。资料二：最新调查资料显示，我国的糖尿病患者人数已达4000万左右，占世界糖尿病人群总数的五分之一，患病率居世界第二位，并且以每天至少3000人的速度增加。治疗糖尿病需要胰岛素，而每100kg 猪或牛的胰腺中只能提取 4-5g胰岛素请发挥你们的想象力，提出解决上述问题的设想 【资料分析】设想一能否让禾本科的植物也能够
固定空气中的氮？ 能否让大肠杆菌产生出人的胰岛素？设想二大胆设想如何让大肠杆菌能够分泌人的胰岛素？ 简述其过程：普通大肠杆菌
(不能分泌胰岛素)人体组织细胞胰岛素基因转基因大肠杆菌
分泌胰岛素提取导入【基因工程】genetic engineering原理
基因工程的 【基因工程的概念】 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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。【基因工程的工具】活动一：自主合作学习活动二：模型制作活动一：自主合作学习 阅读教材P102页和P103页第一段，提出并回答问题： 方案：
（1）以学习小组为单位进行学习2分钟
（2）首先由第一小组提出问题，第二小组派
代表回答（小组其他人可做补充）
（3）第二小组回答后提出问题，第三小组派
代表回答（小组其他人可做补充）
（4）以此类推，直到没有问题提出
——限制性核酸内切酶（限制酶）【工具一】：基因的“剪刀” 特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。EcoRI限制酶例如：重组DNA【工具二】：基因的“针线”——DNA连接酶磷酸二脂键磷酸二脂键（1）以学习小组为单位进行重组DNA模型制作；
（2）利用课桌上准备的材料（剪刀、透明胶、2种颜色的纸片）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）制作过程中思考回答上面的问题。
（5）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；
活动二：模型制作以EcoR1为例构建重组DNA分子模型 【工具三】：基因的运载体——质粒等 目前常用的两类运载体①质粒（最常用的运载体）细菌及酵母菌染色体
外的DNA很小、环状、能自我
复制它的复制只能在宿主细胞内目前常用的两类运载体①质粒（最常用的运载体）②病毒噬菌体（细菌病毒）动物病毒植物病毒【工具三】：基因的运载体——质粒等抗虫害的玉米转基因超级鼠转基因 西红柿转基因鲑鱼 转基因食品 安全吗?课究探后 作业：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。分析转基因生物和转基因食品的安全性问题。谢 谢！
