視頻標(biāo)簽：基因工程及其應(yīng)用

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視頻課題：人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第六章第2節(jié)《基因工程及其應(yīng)用》陜西省 - 西安

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人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第六章第2節(jié)《基因工程及其應(yīng)用》陜西省 - 西安

一、 教材分析 
本課是人教版高中生物必修二第六章第2節(jié)內(nèi)容，主要包括三個(gè)方面：基因工程的原理、基因工程的應(yīng)用、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全性。本節(jié)是對(duì)雜交育種和誘變育種內(nèi)容的補(bǔ)充，是即貼近實(shí)際又遠(yuǎn)離生活的微觀內(nèi)容，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)是社會(huì)熱點(diǎn)問題，也是高考熱點(diǎn)考點(diǎn)。學(xué)習(xí)這一內(nèi)容，既有助于學(xué)生了解前沿科技，也能對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的關(guān)系有更深入的理解，還能為學(xué)生的人生規(guī)劃和發(fā)展提供新的視角。本課學(xué)習(xí)的基因工程操作的原理及教材概括的基本步驟，都可以在必修1和必修2中找到理論基礎(chǔ)。但它畢竟是在分子水平的操作，操作過程細(xì)微，抽象，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看不見也摸不著，只憑教師講述是很枯燥的，學(xué)生也難以理解。同時(shí)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)具有一定的開放性，學(xué)生可以展示對(duì)轉(zhuǎn)基因食品安全性的不同觀點(diǎn)，進(jìn)行關(guān)注、思考和交流。 
 
二．學(xué)情分析 
雖然經(jīng)過必修1的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)，思維邏輯性已初步建立，但基因工程一節(jié)對(duì)學(xué)生來說難點(diǎn)較多，如果處理不好，會(huì)變成簡單的死記硬背。因此在教學(xué)過程中，宜采用模型建構(gòu)活動(dòng)及采用多媒體動(dòng)畫形象化教學(xué)，加上我所執(zhí)教班是尖子班，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)生物學(xué)有著濃厚的興趣，所以能夠組織學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中開展自主探究。本節(jié)課推行“問題—探究—發(fā)展”的教學(xué)模式，通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的情景來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和探究問題的主動(dòng)性，便于每位同學(xué)都能在課堂上完成探究。充分體現(xiàn)學(xué)生在課堂中的主體地位，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，通過教師的重點(diǎn)指引和難點(diǎn)突破，幫助學(xué)生完成從對(duì)知識(shí)的初步認(rèn)識(shí)和理解升華到對(duì)知識(shí)的綜合理解和應(yīng)用，從而真正轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)。 三．教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)與技能： 知道基因工程的概念 掌握基因工程操作的基本工具 理解基因工程操作的基本步驟 舉例說出基因工程的應(yīng)用 2.過程與方法： 
 
 
通過自主建模，理解基因工程的基本操作步驟； 
通過引導(dǎo)學(xué)生網(wǎng)上探究，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，培養(yǎng)收集處理信息的能力、分析和解決問題的能力及交流與合作的能力。 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀： 
通過科學(xué)探究，培養(yǎng)小組合作意識(shí)，提高表達(dá)能力和分享實(shí)驗(yàn)成果的意識(shí)，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和用于探索的科學(xué)精神，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)風(fēng); 通過基因工程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)積極探索新知和科學(xué)創(chuàng)新的精神，樹立一分為二的辯證唯物主義思想，認(rèn)同科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍； 四．重難點(diǎn)分析 
1.重點(diǎn)： ①基因工程的主要步驟 
②基因工程的應(yīng)用 
③轉(zhuǎn)基因生物和食品的安全性 
2.難點(diǎn)： ①基因工程的基本原理。 
②轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性。 
五．教法學(xué)法分析 
1.學(xué)法：本節(jié)課的學(xué)習(xí)主要采用合作學(xué)習(xí)法與模型建構(gòu)法結(jié)合的方式。在探究活動(dòng)中采用小組討論的方式來合作解決問題；通過動(dòng)手操作加深對(duì)基因工程操作步驟的理解，從而在獲取新知的同時(shí)，達(dá)到能力的提升和學(xué)科素養(yǎng)的提高。 
2.教法：本節(jié)課在新課程倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)理念的指導(dǎo)下，采用探究式教學(xué)法。由于學(xué)生對(duì)基因工程不甚了解，設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，對(duì)建模指導(dǎo)提供了相關(guān)的背景材料和必要的說明，目的是便于學(xué)生形成比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆桨浮４送猓�還貫穿有多媒體演示法，講授法等，以便使學(xué)生獲得更形象、全面的認(rèn)識(shí)。 六．教學(xué)過程 教學(xué) 程序 
教師活動(dòng) 
學(xué)生活動(dòng) 
設(shè)計(jì)意圖 
   情境 導(dǎo)入， 激趣 設(shè)疑 
展示圖片：1.藍(lán)玫瑰-轉(zhuǎn)紫羅蘭控制色素合成的基因。花語-愛情的獨(dú)一無二。 
2.黃金大米-把產(chǎn)生胡蘿卜素的基因插入到大米的基因組里，制作出黃金大米。好在哪兒呢？ 
胡蘿卜素在人體可以轉(zhuǎn)化為維生素A,而嚴(yán)重缺乏維生素A會(huì)導(dǎo)致失明，免疫力低下甚至繼發(fā)感染。  
研究黃金大米的科學(xué)家和企業(yè)捐出了專利
觀看圖片，思考老師提出的問題，溫故知新。  
 
思考，回答問題。 
激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拉近本節(jié)所學(xué)知識(shí)與舊知的聯(lián)系，快速進(jìn)入本節(jié)學(xué)習(xí)。 
 
                    
             
                    
                             
4 
 
權(quán)，讓種子可以無償提供給發(fā)展中國家的農(nóng)民，造福了很多人。  
除了黃金大米，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物已有不下80種，有些基因是為了幫助作物增加產(chǎn)量，有些是為了讓作物抵抗害蟲，有些是為了不受除草劑的影響等，那基因工程的原理和操作步驟是什么？讓我們這節(jié)課來共同探討。  
  一．基因工程的概念 
問題：什么叫基因工程？ 
  
就像器官移植一樣，只不過一個(gè)是從個(gè)體到個(gè)體，另一個(gè)是從細(xì)胞到細(xì)胞。 
要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)該解決哪些問題？ 展示問題：（1）如何獲得目的基因？ （2）如何將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞？ （3）目的基因是否表達(dá)？ 
  
觀察，思考  
 通過問題串的設(shè)置，啟發(fā)學(xué)生的思考，比較學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)知。  
 二．基因工程的原理和操作步驟 
 
發(fā)放學(xué)生學(xué)習(xí)資料卡 
下面我們通過具體的實(shí)例，來設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)基因的流程，對(duì)轉(zhuǎn)基因進(jìn)行建模。  奇思妙想：如何讓奶牛產(chǎn)生人奶？ 請(qǐng)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手，閱讀課本和老師提供的背景資料，試模擬基因工程操作的基本步驟： 提問1．在生物學(xué)上作為獲取目的基因的“剪刀”是什么？ 【教師講解】限制酶主要來自細(xì)菌等微生物體。因?yàn)槲⑸�物容易受到外源DNA的干擾，而限制酶可以切除這些外源DNA，使其失活，是對(duì)自身生存的一種保護(hù)。EcoRⅠ只是已知多種限制酶中的一種。EcoRⅠ是一種從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的識(shí)別序列是GAATTC，特定的切點(diǎn)是在G和A之間。 探究1：限制酶的功能特點(diǎn)中指出兩個(gè)“特定”， 這兩個(gè)“特定”指什么？ 
 探究2：限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生了什
么？  
探究3：用同種限制酶切割的DNA末端需
要用什么酶連接縫合呢？ 
2.“基因針線”——DNA連接酶 提問2：DNA連接酶連接的是兩個(gè)脫氧核苷
酸分子的什么部位？  
連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），
不是氫鍵（梯子的踏板）。 
學(xué)生閱讀背景資料，討論并展示設(shè)計(jì)思路、簡要步驟、后小組合作自主建模，總結(jié)基因工程的四步曲： 
（1）提取目的基因 （2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）。 
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞。 
    導(dǎo)入方法：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。 
    導(dǎo)入過程：運(yùn)載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌。   （4）目的基因的檢測和表達(dá)       檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。 
表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。  
 通過自主探究，旨在激發(fā)學(xué)生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力、培養(yǎng)歸納總結(jié)能力。 
 
                    
             
                    
                             
5 
 
結(jié)果：兩個(gè)相同的黏性未端的連接 
過渡：通過討論，我們知道基因剪刀—限制酶切割目的基因，并通過DNA連接酶將來源不同的兩個(gè)基因連接起來，但是目的基因
怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞？ 
3.“基因運(yùn)輸工具” —— 運(yùn)載體 提問：常用的運(yùn)載體有哪些？ 展示質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)模式圖，介紹 
探究4：充當(dāng)運(yùn)載體應(yīng)該具有什么特點(diǎn)？ 作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。 具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存；具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)；具有某些標(biāo)記基因。 
 種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。 問題：那么基因工程具體是如何進(jìn)行操作的呢？ 
請(qǐng)學(xué)生建模并展示、交流結(jié)果。 
    三．基因工程的應(yīng)用 
①基因工程與作物育種 
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，耐貯存的番茄，耐鹽堿的棉花，抗除草劑的玉米、油菜、大豆等。 
②基因工程與藥物研制 
有胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子，以及預(yù)防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾的疫苗等。  
③轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 有的轉(zhuǎn)基因作物如果想上市，都要在安全性上收到非常嚴(yán)苛的全面審查。目前我們農(nóng)業(yè)部使用最嚴(yán)格的一套安全標(biāo)準(zhǔn)來審核轉(zhuǎn)基因作物，比其他任何食品都要謹(jǐn)慎，轉(zhuǎn)基因作物里轉(zhuǎn)入的基因不會(huì)影響改變你本身的基因，在被你消化時(shí)，就會(huì)分解成營養(yǎng)元素。 提煉： 
在沒有搞清楚來龍去脈之前，我們不應(yīng)輕易被一些言論煽動(dòng)，憑直覺去否定一個(gè)經(jīng)過反復(fù)檢驗(yàn)、符合嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品，正如不應(yīng)該以表面所見去否定一個(gè)人的內(nèi)在，希望大家能以科學(xué)的武器武裝自己，科學(xué)可以消除恐懼，科學(xué)可以使人內(nèi)心強(qiáng)大。 
 
1.不僅減少了農(nóng)藥的用量，大大降低了生產(chǎn)成本，而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染 
2. 基因工程生產(chǎn)藥品的優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低、品質(zhì)好。 
3. 解決糧食短缺問題；減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價(jià)；增加糧食營養(yǎng)，提高附加價(jià)值；增加食物種類，提升食物品質(zhì)；促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。  
   
完成從對(duì)知識(shí)的初步認(rèn)識(shí)和理解升華到對(duì)知識(shí)的綜合理解和應(yīng)用，從而真正轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)。 
   
  四．小
回顧一下這節(jié)課，回答問題：  
鞏固本節(jié)所學(xué)知識(shí) 
 
 鞏固總結(jié)，并為
 
                    
             
                    
                             
6 
 
結(jié) 
下節(jié)的學(xué)習(xí)做鋪墊。 
 
七．板書設(shè)計(jì)： 
第6章   第2節(jié)    基因工程及其應(yīng)用—基因工程的原理 （一）基因工程的概念 （二）基因工程的操作工具    1.基因剪刀—限制酶    2.基因針線—DNA連接酶    3. 基因運(yùn)載工具—運(yùn)載體 （三） 基因工程操作步驟 
                    
             
                    
                           

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