人教版《基因工程的基本操作程序》教学设计

“基因工程的基本操作程序”一节的教学设计

1 教材分析

《基因工程的基本操作程序》是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。

对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。【1】

2 学情分析

学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。

3 教学目标

3.1 知识目标

⑴简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程

⑵简述基因工程的原理和基本步骤

3.2 能力目标

⑴学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法

⑵尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案

3.3 情感态度与价值观

⑴关注基因工程的发展

⑵认同基因工程的应用促进生产力的提高

4 教学重点与难点

4.1 教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤

4.2 教学难点

⑴从基因文库中获取目的基因

⑵利用PCR技术扩增目的基因

5 教学整体思路

采用从“整体-部分-整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程的四个步骤，其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。【2】

6 教学过程

教学环节

目的基因的获取8）对学生回答给

与肯定并强调

构建基因组文

库时应注意两

点：1 每个受体

菌DNA分子都包

含一段不同的

外源DNA片段；

2 本方法适用

于获取原核细

胞的基因

9）指导学生看书，

说出部分基因

文库（cDNA）概

念

10）教师补充

如想知道一种

生物在个体发

育不同阶段表

达基因不同，应

构建cDNA文库

11）指导学生

看书，质疑：如

何构建部分基

因文库

12）引出如果

已知抗虫基因

的一部分，则可

通过PCR技术扩

增目的基因

教

师行为

看书并回答：只

包含一种生物部

分基因的文库

看书并回答：提

取某种生物发育

某个时期的mRNA

→反转录成互补

DNA→与载体连

接→侵染大肠杆

菌→建立部分基

因文库

学生活动

看书并回答：模

板、原料、引物、

TaqDNA聚合酶

讨论并回答：变

性：90℃—95℃

高温下双链DNA

解链成单链；退

火：55℃—60℃

引物结合到互补

DNA链；延伸：

72℃Taq酶从引

物起始进行互补

链的合成；第2

13）指导学生看书质疑：PCR

技术扩增目的

基因需要的条

件

14）观看PCR 过程插图，质

疑：PCR扩增的

过程

15）列表比较利用PCR技术扩

增目的基因与

细胞内DNA复制

的异同轮循环

学生独立完成，教师给予指导

基因表达载体的构建1）引出基因表达

载体的构建是

基因工程的核

心及构建基因

表达载体的意

义

2）质疑：将生物

的所有DNA直接

导入受体细胞

是否可行，如果

这样做，结果怎

样

3）提问：回忆载

体需要具备的

条件

4）根据学生回答

引出基因表达

载体也应具备

复制原点、标记

思考并回答：1

该方法针对性

差，完全靠运气

2 不方便检测，

无法确定目的基

因是否导入受体

细胞

讨论并回答：启

动子和终止子，

它们分别位于目

的基因的两侧

基因等条件，进

一步明确基因

表达载体最终

要表达出人类

所需的蛋白质

产物

5）质疑：从cDNA 文库中获取的

目的基因没有

启动子，如果要

实现将编码序

列导入受体生

物中并成功表

达，基因表达载

体还需哪些元

件

6）提问：总结基因表达载体构成，

并说明各个元

件的作用思考并回答：复制原点：控制复制起始的位点；抗性基因：检测目的基因是否导入受体细胞；

多个限制酶切点：目的基因插入；

启动子：位于基因首端；是RNA 聚合酶识别和结合位点，驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质；

终止子：转录在所需地方停下来

将目的基因导入受体细胞教学环节

将目的基因导入受体细胞1）引出转化的概

念，并强调转化

的最终目的是

目的基因在受

体细胞维持稳

定和表达

2）讲授：将目的

基因导入植物

细胞有三种方

法，其中最常用

的是农杆菌转

化法

3）引导学生看书，

质疑：农杆菌有

何特点

教师行

为

4）引导学生看插

图，概述农杆菌

转化法的过程

5）质疑：将目的

看书并回答：1

农杆菌生活在土

壤中，自然条件

下能感染双子叶

植物和裸子植物

2 农杆菌中Ti质

粒上的T-DNA可

转移至受体细

胞，并且整合到

受体细胞染色体

DNA上

学

生活动

讨论并回答：将

目的基因导入Ti

质粒→转入农杆

菌→含重组Ti质

粒的农杆菌→导

入植物细胞→植

物组织培养→转

基因植物

看书并回答：显