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視頻標簽：DNA重組技術
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：人教版生物選修三1.1DNA重組技術的基本工具_黑龍江 - 七臺河
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人教版生物選修三1.1DNA重組技術的基本工具_黑龍江 - 七臺河
DNA重組技術基本工具的教學設計
七臺河市第一中學 生物 全維麗 設計思路
1．教學模式：《1235教學模式》一即一個核心，以學習目標為核心，二即二個轉變，轉變教師教學行為，轉變學生學習方式，三即三個體現，課堂體現目標引領，體現任務驅動，體現效果評價。把學習目標落實到課堂每一個過程中，全程循序漸進、有效調控，五即五個環節，它們分別是導、讀、研、評、拓。
2．理論依據：多給學生權利讓學生自主去選擇,多給學生機會讓學生自己去體驗多給學生困難讓學生想辦法去解決,多給學生條件讓她們體驗創造的樂趣,模擬探究教學法；問題生成法。
3.設計特色：針對重點難點對教學內容進行結構化處理，并與基因工程的實際操作練習起來；在模擬探究的過程中不斷生成問題，引導學生依據載體的特點，按照相似性原理，選擇和建立模型，進而對模型進行“剪”與“連”等操作，并分析操作結果。
教學分析 1．教材分析
重點：DNA重組技術的三種基本工具 難點：載體的特點及應用 2．學情分析
DNA重組技術基本工具在實際應用中如何發揮作用，是非常抽象的內容，僅僅靠學生的想象，很難真正理解并融會貫通；同時，中學生的心理發育特點，決定了他們更樂于通過實際動手操作來解決遇到的問題，同時對自己新發現的問題有更加強烈的探究欲望。
3．教學條件分析
對于本節課的教學設計而言，需要如下教學條件：電腦，投影儀，彩色復印紙，剪刀，雙面膠。幾乎所有省市級示范高中學校的教學條件都可以滿足本節課的要求
教學目標
1.了解基因工程的基本概念，能夠用自己的話清楚表述。
2.清楚基因操作的工具，能夠說出每一種操作工具的特點及用途。 通過動手操作、小組合作，提高學生自主學習及合作探究的能力。 教學策略與手段
教學模式：探究式教學，通過創設問題情境，在分析問題、解決問題的過程中不斷生成一系列新的問題，培養學生的自學能力，以及探究和思維能力。
教學策略：利用教學多媒體，自制教具，使抽象的問題形象化，引導學生自主動手操作，解決每一程序中的技術難點和重點。
教學手段：PPT，自制教具，投影儀等綜合教學輔助工具。本節課模擬探究的是載體與目的基因的連接，所以將教材提供的堿基序列加以調整，用彩色打印紙打印
教學過程：
（一）回顧舊知，引入新課
教師的組織和引導
學生活動
教學意圖
（一）導入新課：利用多媒體播放新聞聯播(轉基因三文魚上餐桌)。
（二）出示學習目標及重難點
（三）通過自主學習讓學生檢測預習情況：
1. 基因工程的概念及其要點？(識記) 2. 基因工程中分子手術刀的名稱？有多
少種？這類酶主要來源于哪里？切割哪種化學鍵？（識記）
3. 限制酶的作用結果是什么？識別序列
有什么特點？（應用）
4. 基因針線或分子縫合針的名稱？常見
的有哪幾種？作用上的區別？（識記） 5. 質粒是什么？質粒做載體必須滿足哪
些條件？（理解）
6. 基因工程常用的運載體有哪些？（闡
明）
學生獨立完成問題1和問題2后教師拓展補充：限制酶的識別序列及作用結果及強調學案上易錯內容。
活動一：用剪刀動手剪切給定的限制酶的識別序列總結酶識別序列的特點
通過活動總結限制酶的識別序列特點完成問題3
拓展：DNA連接酶與DNA聚合酶的區別與聯系？ 活動二：模擬制作——重組DNA的構建
利用PPT給學生分別呈現限制性核酸內切酶EcoRI，BamHI識別的堿基序列和酶切位點，酶切過程以及DNA連接酶的作用位點。
給學生分發教具：每組發四個帶堿基序列的環狀DNA，兩張鏈狀DNA，（且四
個DNA上僅有EcoRI的酶切位點），剪刀，膠帶。
學生首先動手模擬得到EcoRI酶切后的載體和目的基因。
讓學生觀察并思考：如果條件充分，
學生閱讀
學生閱讀教材思考并回答
教材有的學案有的學生獨立完成，學生答得不完全的其他學生補充，教師適當點撥
學生觀看動畫理解限制酶的作用特點
學生獨立動手
引導學生總結限制酶的識別序列特點及回文序列
學生結合教材獨立完成問題4 學生依據所給表格完成，學生答補全的教師適當點撥
學生結合教材獨立完成問題5
學生觀察。
學生動手操作，模擬重組DNA，探究載體的特點。
思考，討論，得出結論。 思考，討論，動手操作，得出
結論。
學生們除得到載體與目的基因之間的連接外，還有載體與載體之間的連接，目的基因與目的基因
之間的連接，以及載體自身環化，通過觀看新聞聯播，調動學生的學習興趣，導入課題。 （體現1235教學模式的導）
明確目標及重難點
以問題串的形式層層遞進學生閱讀教材獨立完成
（體現1235教學模式的讀）
探究式教學，通過創設問題情境，在分析問題、解決問題的過程中不斷生成一系列新的問題，培養學生的自學能力，以及探究和思維能力。
培養學生獨立思考能力和動手能力
引出本節課的重難點：DNA重組技術的模擬操作。
讓學生準確理解切割或連接部位。
在實際動手操作的過程中發現問題，解決問題。
通過動手模擬操作，以及思考和討論，使所學知識逐步深
入，并把記憶中的知
此時我們得到的目的基因和載體是否能夠成功連接？
繼續提出問題：
將多個EcoRI酶切后的載體與目的基因混合后，加入DNA連接酶，其連接產物可能有哪些種？請大家嘗試操作。
提出第二個問題：為什么會出現這么多種連接產物呢？
各小組挑出本組制作的載體與目的基因連接后的重組DNA，互相觀察并比較是否有不同。
提出第三個問題：我們如何解決目的基因定向插入這個問題呢？
在這個過程中提醒學生：載體的特點之一是有多個不同的酶切位點。 分發另一套材料，每組兩個環狀DNA，兩個鏈狀DNA（都帶EcoRI，BamHI兩種酶切序列），讓學生再次模擬操作。
給學生展示PPT，通過圖片和視頻使學生發現載體的特點中除有多個酶切位點外，還攜帶有標記基因（如氨芐青霉素抗性基因），標記基因可以參與鑒別受體細胞中是否含有目的基因。
提出第四個問題：前面操作中，載體與載體重組得到的DNA，載體與目的基因重組得到的DNA上都有標記基因（如氨芐青霉素抗性基因），如何篩選出含目的基因的重組DNA呢？（這個問題難度較高，適合能力較強的同學）
如果學生未得到準確的結論，提示他們：在基因工程的實際操作中，科學家選擇的載體往往含兩個或更多的標記基因。 利用PPT呈現：環狀DNA載體以及上面的兩個標記基因。 學生獨立完成問題6后教師拓展延伸： 基因工程得以實現的理論基礎？ 教師引導學生思考后得出1.ＤＮＡ分子結構相似2．所有生物共用一套密碼子 目標回饋總結：出示目標 和目的基因自身環化等。其中載體及目的基因的自身環化是干擾重組的常見因素。
思考，討論。學生們觀察，討
論后提出，一種限制性核酸內切酶切割后產生的黏性末端只有一種，相同的黏性末端之間可以任意連接。
在這些連接產物中，我們需要的是載體與目的基因連接而成的重組DNA。
觀察比較。 學生討論。 模擬操作。
剪切后，學生們觀察發現，兩種限制酶切割產生的黏性末端是
不同的，雖然載體與載體間，目的基因與目的基因間仍會連接，但載體及目的基因自身環化問題得到解決，根據堿基互補配對原則，目的基因與載體連接的方向是唯一的。這樣，通過模擬操作，學生們解決了剛才所提出的問題，得出結論：載體上含有多個酶切位點，利用雙酶切的方法，可以保證目的基因的定向插入，同時還避免了載體及目的基因的自身環化，提高DNA重組率，實現目的基因的正確轉錄
和表達。
觀察，思考。
學生通過討論，設計，提出如果將一個標記基因放在目的基因的插入位置，當目的基因插入時，這個標記基因將被破壞而無法表達，從而達到篩選的目的。
學生閱讀教材獨立完成問題6
學生思考后回答
學生結合目標畫出思維導圖
識轉變為實際中的能力。
學生通過比較，能夠發現有的小組目
的基因插入方向與別組有不同，從而發現目的基因不同的插入方向將導致出現不同的基因產物。
通過思考，部分學生能夠提出用兩種限制酶切割載體，從而使切口處的黏性末端不同的思路。
通過層層深入的問題，逐步突出重點，突破難點，學生們發現科學實踐的過程遠非理論記憶那么簡單。課堂上的模擬重組可以大大降低空間想象的難度，使抽象的內容直觀化。
利用具體直觀的信息媒體使學生對抽
象的內容直觀化。
引導學生從基因工程的整體思考問
題。
學生通過類比發現：多個酶切位點，多個標記基因，插入失活
的篩選方法是基因工程中的重要設計思
路，理解了基因工程中使用的載體往往是人工合成的，并真正懂得了實踐是檢驗真理的唯一標準 檢驗目標完成情況
高考鏈接 圖片結課
學生完成學案上2013年高考題
課后反思
1．強化了知識傳授的同時，更注重了對學生能力的培養。
在強化了核心概念和基本原理知識傳授的同時，更注重了對學生能力的培養。如通過學案導學，布置學生帶著任務自學教材等方式培養學生自主學習能力；通過閱讀教材以及學案上的材料，培養學生獲取信息的能力；通過模型構建，培養學生動手能力、交流合作能力；通過動畫、圖片等直觀教學手段，培養學生的觀察能力以及對圖形的分析、描述能力。
2．對教材內容進行了適當的“調序”和“改進”。
新課程改革要求教師從“教教材”走向“用教材教”。這節課中，根據學生的實際情況對教材部分內容進行了“調序”和“改進”。首先筆者將三種基因工程工具的呈現先后順序進行了調整，將“基因載體”和“DNA連接酶”的順序進行了調換，這樣更符合邏輯關系，也更容易為學生所接受；另外筆者將重組DNA模擬制作的材料進行了改進，將紅綠兩色的硬紙板更換為紅白兩色的紙條，并將紅色紙條兩端用固體膠連接起來，形成一個紙環。如此改進有以下優點：質粒是最常用的基因載體，用紙環來代表質粒，既簡單形象又緊貼教材；兩色紙張比紙板容易得到，而且更易用剪刀剪裁。
3．直觀教學手段、模型構建，有效的突破了重難點。
本節課中，將限制酶切割DNA、DNA連接酶將基因載體和目的基因連接起來等抽象的、微觀的過程通過動畫和圖片展現出來，減輕了學生掌握這些知識的阻力，激發了學習積極性，使學生在輕松愉快的氛圍中突破了重難點；通過重組DNA的模擬制作，鞏固了本節課中所學的內容，使學生對基因工程的三種工具的功能特點有更深層次的理解，同時還培養了學生的動手能力，強化了交流合作意識。
4．以問誘思，任務驅動。
在本節課的每一個環節中，都通過學案設置了問題串，使學生帶著任務自學教材，提高了學習效率；這些問題的設置也能使得教學過程銜接和過渡順暢自然，問題設置依據了學生的認知規律和原有的知識掌握情況，并且問題設置難度呈階梯型特點，符合學生“最近發展區”，真正“面對每一位學生”，讓每一位學生都能體驗和享受成功的愉悅；另外通過情境引導學生自己提出問題，并自己嘗試解決，讓學生親身體驗和感受科學探究過程，最終提高生物科學素養。
5．強化了新舊知識的融合，及時更新了學生的知識結構。
構建主義理論認為，教師的作用不是簡單的將書本上的知識傳遞給學生，而應該創設相應的學習情境，使學生能夠學會自己開展探究活動，建構知識，并能將知識與自己原有的知識經驗融合，納入已有的知識結構中。必修中學習過的很多知識與本節內容有密切關系，如DNA的結構、酶的專一性、基因操作的三種工具的基本知識。在教學過程中，筆者通過設置問題情境激活學生已有的知識經驗，并引導學生對新舊知識之間的同異進行分析比較，通過抽象和概括以形成新概念，從而使新舊知識融合為知識的體系。
6．反思不足，及時改進。
在本節課的教學中，還存在一些不足之處。例如，由于時間分配不合理，導致在某些問題上，學生自學、討論不很充分；課前預習完成不好，部分學生難以跟上老師的節奏；重組DNA的模擬制作是本節課的一大亮點，學生活動效果也比較好，但是筆者對學生活動的評價還顯得不夠深入。因此，如何解決上述問題，打造真正的高效課堂是今后要著重思考的問題。
高二生物學案
選修三第一章第一節 DNA重組技術的基本工具—探究案
【學習目標】1.了解基因工程的概念并掌握其要點 2.區別各種限制酶和DNA連接酶的種類及作用
3.概述基因工程中運載體的種類并理解其必須具備的條件
【學習課時】1課時
【學習過程】
一、限制性核酸內切酶——“分子手術刀”
（一）溫故知新——DNA的結構
請根據所學的知識，完善DNA分子的結構圖：
（二）重難點突破1——合作探究限制酶的作用
結合給定限制酶的識別序列及其切割位點，并嘗試模擬限制酶將DNA片段切開，并記錄切割結果探究。
提示:1. 大家認真觀察幾個未被限制酶切割的DNA片段結構，你能從中得到怎樣的結論？
2. 大家認真觀察幾個DNA片段被對應限制酶切割后的結構，你能從中得到怎樣的結論？
二、DNA連接酶——“分子縫合針”
（一）基本知識框架
（二）DNA連接酶與DNA聚合酶的作用比較
| 比較項目 | DNA連接酶 | DNA聚合酶 | |
| 相同點 | |||
| 不同點 | 是否需要模板 | ||
| 作用對象 | |||
| 作用結果 | |||
| 用途 | |||
三、基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車” 
（一）載體種類 1、質粒 質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，具有 能力的很小的 狀DNA分子。 
DNA連接酶。
DNA連接酶只能將 連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接。
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