1、“基因工程的基本操作程序”教学设计 1 教学设计理念本专题为人教版新课程教材选修3的教学内容，是对必修2相关内容的进一步深化，但教学时仍要注重基础性，要紧密联系学生已有的经验、生活阅历，尽量紧密联系必修课中的基础知识。高中阶段的教学不是培养专家，而是要全面提高学生的科学素养。因此，教学时一步步引领学生登上这一科技前沿的舞台，学生们才会心驰神往地投入到学习中来。2 教学目标21 知识目标 简述基因工程的原理和基本操作程序 22 能力目标 尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案23 情感目标 关注基因工程的发展3 教学重点和难点31 教学重点（1）基因工程的基本操作程序与技术（2）基因表
2、达载体的构建32 教学难点 获取目的基因的方法 4 教学手段 CAI教学、讨论教学5 课前准备51教师准备 学案、多媒体课件52学生准备 （1）预习课本 （2）复习必修2基因工程及其应用6 教学过程（见表1）引导学生回顾基因工程的概念，得出 “更符合人们需要”的那个基因就是目的基因了。获取目的基因的方法有哪些？引导学生阅读课本归纳：从基因文库获取教师要充分利用课本插图让学生了解有了基因文库，就可随时从中提取所需要的目的基因，引入受体细胞使之表达。（联系种群基因库知识和课本插图的形象化比喻）学生回忆种群基因库的概念，读图，培养学生识图、获取信息，从而独立解决问题的能力人工合成利用PCR技术扩增引
3、导学生，结合课本插图阅读课本，教师播放FLASH演示其过程，强调学生思考与DNA复制的区别、温度的变化。概括总结扩增的四个过程：变性、退火、延伸、重复。（此技术教师没有必要加深）学生带着问题阅读课本，观看FLASH尝试归纳扩增过程，培养学生图文转换能力，以及总结概括能力。引导学生读图，对基因表达载体的组成形成感性认识。进一步引导学生带着问题阅读课本：启动子、终止子和标记基因的作用分别是什么？启动子、起始密码子的区别？终止子、终止密码子的区别？进一步探究：(1)基因表达载体中的启动子、终止子是目的基因带有的？还是质粒上固有的？引导学生回忆必修2所学中心法则的内容，交流讨论。最终得出：如果目的基因
4、是从自然界已有物种中分离出来的，由于目的基因自身带有启动子和终止子，因此构建时不需在质粒上外加。如果目的基因是通过人工方法合成的或通过cDNA文库获得的，则目的基因不含启动子和终止子，教师的组织和引导（2）标记基因是质粒上固有的还是后加上去的？（3）植物基因工程载体只有一种吗？回忆必修2中心法则内容，深入交流、讨论，通过教师的不断引导，激发学生思考，形成系统知识，有利于学生养成良好的思维品质含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化，根据受体的不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不同，学生阅读课本归纳导入三种受体细胞的方法。（教师强调
5、导入的成功率很低，过渡到检测和表达。）如何检测目的基因已导入受体细胞？目的基因导入了受体细胞后，就一定能表达吗？师生互动：1分子水平检测：检测是否插入目的基因检测是否转录形成mRNA检测是否翻译形成蛋白质2个体水平鉴定（根据其性状）引领学生再行设计让圣诞树发光的流程，教师做点评。回应“设疑”，将基因工程操作程序有机地串联起来，培养学生发散思维和归纳能力，从而加深对这一程序的认识表1 DNA连接酶和DNA聚合酶的比较？DNA连接酶DNA聚合酶作用实质是否需模版连接DNA链数作用过程作用结果7 例题解析（2008江苏高考32题）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物
6、获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表：请根据以上图表回答下列问题。（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是 。（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？_。（3）图1步骤所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？ 。（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤转基因所用的细菌B通常为 。（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，
7、请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。采用EcoR和Pst酶切，得到_种DNA片断。采用EcoR和Sma酶切，得到_种DNA片断。【思路点拨】（1）考查了酶对高温的耐受性。（2）A-T配对形成2氢键，C-G配对形成3氢键，因此C-G含量高的耐高温。（3）DNA连接酶的作用部位是磷酸基团与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，对所连接的DNA碱基序列没有专一性要求。（4）将外源基因导入不同受体细胞，所采用的方法是不同的，对于动物常采用显微注射技术，对于植物常采用农杆菌转化法。（5）由图1过程可知，用E酶和A酶切割抗原基因DNA片段会得到XY片段，由图1过程可知，用E酶和S酶
8、切割质粒产生MN片段。这样形成的两个DNA片段用DNA连接酶连接形成重组质粒。其中X、M连接处是E酶切割位点，M、N之间还有一个P酶切割位点。如果用E酶和P酶切割重组质粒，将会在两个切割位点切割产生2种DNA片段。但若用E酶和S酶切割重组质粒，由于只有一个切割位点（E酶切点），因此只得到1种DNA片段。答案：（1）耐高温 （2）引物对B （3）否 （4）农杆菌 （5）2 18 教后反思加强预习环节在整个教学中至关重要，虽然学生在高一阶段有所学习，但学生学习起来仍然有较大难度，因此采取化整为零、各个击破这个教学策略，收到了不错的效果。首先抛出问题让学生初步设计会发光的圣诞树，激发学生学习兴趣，让学生明确本节课的主要目标，然后在具体流程上逐一展开，例如在学习限制酶和DNA连接酶时，教师通过FLASH动画和列表比较，使抽象的内容变得简单、易懂。在学习目的基因获取的常用方法中有“从基因文库中获得目的基因”的说法，尽管课文中运用了比喻的方法，但语言文字仍显抽象，教师在讲解时联系必修2内容种群基因库，再结合课本插图巧妙地解决了这一难点。在实际教学中，充满浓厚的科研氛围，讨论有一定的深度，充分体现了学生的主体地位，从知识、能力、情感等多方面达到了教学目标，收到了较好的教学效果。在本节课的教学实践中也存在着一些问题，例如容量大、内容抽象、教学时间难以把握，还有待进一步探讨！
