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视频标签：基因工程的工具,基因表达,载体的构建
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视频课题：苏教版高中生物选修三第一章《基因工程》第二节《基因工程的工具》模拟探究—基因表达载体的构建-陕西省优课
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教学设计：模拟探究—基因表达载体的构建
一、教材分析
本节所讲授内容属苏教版高中生物选修三第一章《基因工程》第二节《基因工程的工具》的范畴，基因工程是选修三的一个核心专题，且在必修二杂交育种的学习中也涉及了相关内容,是必修二中学习遗传的的延续和拓展，基因工程的基本原理和应用，又为本章其他内容的学习奠定基础。 二、学情分析
基因工程作为一个前沿工程技术，学生较陌生，平时接触的较少，且涉及的是分子水平的知识，学生理解起来较抽象。而我校学生基础较差、学习习惯不好、缺乏学习主动性，也增加了该节内容的教学难度。故本节课是在学习了基因工程基本内容之后设计的一节模拟探究活动课，先结合生动形象的插图、动画等回顾基因工程三大工具的基本理论知识，再进行模拟探究、动手实践。学生能够更形象深刻的理解三种工具的作用及构建基因表达载体这一核心步骤，建立知识结构模型，并从中体会到探究、合作、主动学习的快乐，获得学习的成就感。
三、教学目标（基于生物科学核心素养）
1.能够通过基因工程三大工具的作用原理，通过物理模型建构的方式，理解其本质与内涵。
2.能够按照基因表达载体的模拟活动方案，熟练的操作，进行科学探究。 3.在小组学习中能主动合作，小组成员能运用专业的表达汇报活动成果。 4.能够关注基因工程在生产生活中的应用，认同科技引领未来，科技改变生活的观点。 四、教学重点、难点
1.教学重点： ⑴基因工程所需的三种工具的作用；
⑵模拟基因表达载体的构建。
2.教学难点：模拟基因表达载体的构建。 五、教学方法
1.教法：讲授法、启发式引导法、模型构建法。 2.学法：自主探究法、小组合作法、成果展示法。 六、教学准备
1.生准备：旧知复习、模具准备及小组准备。
2.师准备：课件、模具准备及问题的预设及生成预测。 七、教学过程
（一）复习旧知—启发式引导
师：上节课我们学习了基因工程，基因工程发展到今天，已经成为生命科学的核心技术，而且已经广泛应用到各个领域，结出了丰硕的成果，那么你是如何看待基因工程这项技术的呢？
（给予学生自主权，让他们在已有知识的基础上谈谈自己对基因工程的理解，再在学生回答的基础上引导复习基因工程的本质、概念等） 师：基因工程也是一项相当复杂的技术，正所谓工欲善其事必先利其器。同学们，基因工程中重要的工具有几个，分别是什么？3种工具各自有不同的特点和作用，今天我们将借助构建物理模型的方式通过模拟探究的活动，让大家体会一下在实际基因工程中，这些分子是如何发挥作用的？
（设置问题串，不断引导学生复习旧知识，再次分析归纳总结。通过旧知识的过渡，引出新课题，激发学生学习新知识，渴望动手操作，进行实践的兴趣。） 1.限制酶
(1) 利用表格分析归纳限制酶的特点，引导学生总结得出结论：限制酶能识别待
定的序列并在特定位点进行切割，具有专一性与特异性。
(2) 动画播放Ecol与smal酶的作用过程,引导学生回顾限制酶的种类，作用特点，
切割的结果及切割的对象。 2.载体
利用课本上的图片及下发的模型引导学生分析常用的载体类型、特点及结构组成。 3.DNA连接酶
利用动画再次回顾DNA连接酶的作用和特点。 （三）构建模型—模拟探究
模拟活动一：用EcoRI酶剪切目的基因与质粒
1. 材料工具：剪刀、纸带（含目的基因的DNA片段、环状质粒） 2. 说明：先找到限制酶EcoR Ⅰ识别的序列G A A T T C ，用箭头标出切割位点 ，
再进行剪切。
3.小组展示剪切结果，并分析讨论以下问题：
(1) 含目的基因的DNA片段上有几个EcoRI酶切位点
(2) 含目的基因的DNA片段被EcoRI酶剪切成几段？哪一段我们需要保留？ (3) 含目的基因的DNA片段与载体用同种限制酶切割的结果是什么？ 模拟活动二：用T4DNA连接酶连接目的基因与质粒{小组合作} 1. 材料用具：剪好的纸带、胶带（T4DNA连接酶）
2. 说明：小组成员将自己剪切好的目的基因与质粒放入一个反应体系（饭盒）
中再连接。
3. 边操作边思考：
(1) 单纯用EcoRI限制酶切割，连接后的产物有几种？分别是什么？ (2) 这些DNA片段为何会随意连接？
(3) 如何避免质粒和目的基因的自身环化和随意连接？
4.小组展示连接成果，这一操作有一定难度，大部分同学很容易得到目的基因与目的基因、质粒与质粒、目的基因与质粒连接的产物，可能会忽略目的基因自身连接和质粒自身连接的产物，故教师需根据实际情况做必要的引导。
5.由问题（3）的答案：要想避免DNA片段的随意连接，提高获取重组质粒的概率，可以采用2种不同的酶去剪切目的基因与质粒，自然引发出模拟活动三。让学生在自我探究中推动活动的进行。
模拟活动三：用两种不同的酶剪切目的基因与质粒再连接 1.材料用具：剪好的纸带（目的基因和质粒） 胶带（T4DNA连接酶） 饭盒（反应容器） 2.说明：小组成员先将连接好的目的基因与质粒拆开还原,再在原有基础上再次用限制酶SmaI剪切，最后放入一个反应容器中连接。
3.操作完成后，小组展示结果，引导学生分析用2种酶剪切与1种酶剪切目的基因和质粒形成产物的不同，从而得出结论用不同的酶剪切目的基因与质粒，可以提高获取重组质粒的概率，使得模拟活动二提出的猜想得到验证。
（四）习题检测 （五）作业布置
1.已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。
2.以小组为单位搜集基因工程的应用方面的资料，新课时进行小组汇报。 八、板书
模拟探究—基因表达载体的构建
限制酶
载体 目的基因
DNA连接酶
目-目、载-载、目-载、自身环化 目-目、载-载、目-载
多酶切，可以提高目的基因与载体连接物的获取率
九、教学反思 1. 优点:
（1）本节课，学生能够表现出较大的学习兴趣，动手积极性较高，整个课堂气氛较活跃。 （2）课前先让学生在教师指导下准备模型材料，锻炼学生一定的动手操作能力，激发其学习新课的好奇心，又保持一定的神秘感。提前让学生自由分组，并以生物科学家的名字给自己小组命名，增强自信心，激发其合作学习的兴趣。
（3）通过表格分析归纳，形象生动的图片、动画形式，在充分复习旧知识的基础上，再进行模拟探究活动，有一定的理论基础，又能够再次加深学生对旧知识的巩固，故学生动手操作得也比较熟练。
（4）通过三大模拟活动，促进学生将内在知识表象化，直观化，形象化，并且每一个模拟活动设置不同的探究问题，激发学生发散思维，边动手边思考，体验科学探究的一般过程。整个活动中，有学生自主思考操作的环节，也有小组合作的形式，既能够锻炼学生积极主动地独自动手能力，又能够培养学生与他人合作的能力。每个环节都有小组代表发言，展示成果，充分给予学生展示的机会与舞台，不断增强其自信心。 （5）活动之后选择了典型的习题进行练习检测，且作业环节中布置了实验设计题和小组合作搜集资料的开放性作业，再次激发学生的探究性思维和锻炼合作学习的能力。
（6）整节课摒弃了传统的教师满堂灌的教学模式，将多媒体、学生讨论、合作展示、自主探究、模型建构活动等有机结合，较好地体现了创新课堂的模式，贯穿了新课改“以学生为主体，以教师为主导，鼓励学生参与探究、参与实践的”
不同酶切
同种酶切
的教学理念。 2.不足：
（1）平时课堂上此模拟活动、小组合作展示的机会较少，故学生在课堂上表现出兴奋的同时也略显紧张，小组代表展示时自信心不足，描述的不是特别清晰。教师应该及时鼓励学生，增强其自信，不断激发他们的潜力。
（2）教师自身上课在语言组织、知识引导、教态方面还显得不够娴熟，有一定缺陷，应不断加强。
（3）教师对课程知识点与新授课模式的融合与应用还不够，还需要进一步探索与设计，在日常教学活动中也应该不断进行实践。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
