3.1重組DNA技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

3.1重組DNA技術(shù)的基本工具教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3一、教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課內(nèi)容來自人教版（2019）選擇性必修3《生物》第3章第1節(jié)“重組DNA技術(shù)的基本工具”。本節(jié)課主要介紹了重組DNA技術(shù)的基本工具，包括限制酶、連接酶和載體。

1.限制酶：介紹限制酶的來源、作用機(jī)制、特點(diǎn)以及如何選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。

2.連接酶：介紹連接酶的作用機(jī)制、特點(diǎn)以及如何使用連接酶將DNA片段連接起來。

3.載體：介紹載體的種類、特點(diǎn)以及如何選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)：學(xué)生能夠理解限制酶的作用機(jī)制，并能夠根據(jù)DNA序列特點(diǎn)選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。學(xué)生能夠掌握連接酶的作用機(jī)制，并能夠使用連接酶將DNA片段連接起來。學(xué)生能夠了解載體的種類和特點(diǎn)，并能夠選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。

2.能力目標(biāo)：學(xué)生能夠運(yùn)用限制酶的知識進(jìn)行DNA序列分析，并選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。學(xué)生能夠運(yùn)用連接酶的知識將DNA片段連接起來，并進(jìn)行DNA序列的連接。學(xué)生能夠運(yùn)用載體知識進(jìn)行基因克隆，并選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。

3.情感目標(biāo)：學(xué)生能夠?qū)χ亟MDNA技術(shù)的基本工具產(chǎn)生興趣，并能夠積極參與課堂討論。學(xué)生能夠?qū)蚬こ痰膽?yīng)用產(chǎn)生好奇心，并能夠積極思考基因工程在實(shí)際生活中的應(yīng)用。學(xué)生能夠?qū)茖W(xué)研究產(chǎn)生敬畏之心，并能夠尊重科學(xué)研究的方法和過程。

三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：學(xué)生能夠理解限制酶的作用機(jī)制，并能夠根據(jù)DNA序列特點(diǎn)選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。學(xué)生能夠掌握連接酶的作用機(jī)制，并能夠使用連接酶將DNA片段連接起來。學(xué)生能夠了解載體的種類和特點(diǎn)，并能夠選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。

2.教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生對于限制酶的選擇和應(yīng)用可能會(huì)存在一定的難度，需要通過實(shí)例和練習(xí)來加強(qiáng)理解和應(yīng)用能力。學(xué)生對于連接酶的使用和DNA片段連接的技巧可能會(huì)存在一定的難度，需要通過實(shí)踐和練習(xí)來加強(qiáng)理解和應(yīng)用能力。學(xué)生對于載體的選擇和應(yīng)用可能會(huì)存在一定的難度，需要通過實(shí)例和練習(xí)來加強(qiáng)理解和應(yīng)用能力。

四、教學(xué)方法

1.采用講授法，為學(xué)生提供重組DNA技術(shù)的基本工具的知識框架和概念。

2.采用演示法，通過實(shí)驗(yàn)或視頻展示限制酶、連接酶和載體的作用機(jī)制和應(yīng)用實(shí)例。

3.采用練習(xí)法，通過實(shí)例和習(xí)題讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和應(yīng)用，加深理解和掌握能力。

4.采用小組討論法，讓學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維能力。

五、教學(xué)評價(jià)

1.課堂參與度：通過觀察學(xué)生的課堂參與情況，了解學(xué)生對重組DNA技術(shù)的基本工具的興趣和理解程度。

2.練習(xí)和作業(yè)完成情況：通過檢查學(xué)生的練習(xí)和作業(yè)完成情況，了解學(xué)生對限制酶、連接酶和載體知識的掌握程度。

3.小組討論表現(xiàn)：通過觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，了解學(xué)生的合作能力和批判性思維能力的發(fā)展情況。

4.課后反饋：通過收集學(xué)生的課后反饋，了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的滿意度和建議，以不斷改進(jìn)教學(xué)效果。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的核心內(nèi)容是限制酶、連接酶和載體的作用機(jī)制和應(yīng)用。首先，學(xué)生需要理解限制酶的作用機(jī)制，包括識別特定的DNA序列、切割雙鏈DNA以及在切割位點(diǎn)產(chǎn)生黏性末端。通過實(shí)例和練習(xí)，學(xué)生能夠根據(jù)DNA序列特點(diǎn)選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。其次，學(xué)生需要掌握連接酶的作用機(jī)制，包括識別黏性末端并催化DNA片段之間的連接。通過實(shí)例和練習(xí)，學(xué)生能夠使用連接酶將DNA片段連接起來，并進(jìn)行DNA序列的連接。最后，學(xué)生需要了解載體的種類和特點(diǎn)，包括質(zhì)粒載體、病毒載體和人工染色體載體。通過實(shí)例和練習(xí)，學(xué)生能夠選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。

2.教學(xué)難點(diǎn)

限制酶的選擇和應(yīng)用是本節(jié)課的難點(diǎn)之一。學(xué)生可能對限制酶的識別特性和切割特點(diǎn)不夠熟悉，導(dǎo)致難以選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割。因此，教師需要通過實(shí)例和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生理解限制酶的作用機(jī)制，并根據(jù)DNA序列特點(diǎn)進(jìn)行限制酶的選擇和應(yīng)用。

連接酶的使用和DNA片段連接的技巧也是本節(jié)課的難點(diǎn)之一。學(xué)生可能對連接酶的作用機(jī)制和DNA片段連接的技巧不夠熟練，導(dǎo)致難以成功連接DNA片段。因此，教師需要通過演示和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生掌握連接酶的使用方法和DNA片段連接的技巧。

載體的選擇和應(yīng)用也是本節(jié)課的難點(diǎn)之一。學(xué)生可能對載體的種類和特點(diǎn)不夠熟悉，導(dǎo)致難以選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆。因此，教師需要通過實(shí)例和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生理解載體的種類和特點(diǎn)，并根據(jù)基因克隆的需求進(jìn)行載體的選擇和應(yīng)用。

綜上所述，本節(jié)課的重點(diǎn)是限制酶、連接酶和載體的作用機(jī)制和應(yīng)用。難點(diǎn)是限制酶的選擇和應(yīng)用、連接酶的使用和DNA片段連接的技巧以及載體的選擇和應(yīng)用。教師需要通過實(shí)例和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握這些核心內(nèi)容，并突破這些難點(diǎn)。四、教學(xué)方法與策略

1.選擇適合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點(diǎn)的教學(xué)方法

本節(jié)課將采用講授法，為學(xué)生提供重組DNA技術(shù)的基本工具的知識框架和概念。同時(shí)，采用演示法，通過實(shí)驗(yàn)或視頻展示限制酶、連接酶和載體的作用機(jī)制和應(yīng)用。此外，還將采用練習(xí)法，通過實(shí)例和習(xí)題讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和應(yīng)用，加深理解和掌握能力。最后，采用小組討論法，讓學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維能力。

2.設(shè)計(jì)具體的教學(xué)活動(dòng)

為了促進(jìn)學(xué)生參與和互動(dòng)，本節(jié)課將設(shè)計(jì)以下教學(xué)活動(dòng)：

-角色扮演：學(xué)生扮演限制酶、連接酶和載體的角色，通過表演來展示它們的作用機(jī)制和應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶。

-實(shí)驗(yàn)：安排學(xué)生進(jìn)行限制酶切割DNA的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)限制酶的作用和應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

-游戲：設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于限制酶、連接酶和載體的知識問答游戲，讓學(xué)生在游戲中鞏固和復(fù)習(xí)所學(xué)知識，增加課堂的趣味性。

-小組討論：將學(xué)生分成小組，讓他們針對特定的限制酶、連接酶和載體進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維能力。

3.確定教學(xué)媒體和資源的使用

為了更好地展示和解釋限制酶、連接酶和載體的作用機(jī)制和應(yīng)用，本節(jié)課將使用以下教學(xué)媒體和資源：

-PPT：制作詳細(xì)的PPT，展示限制酶、連接酶和載體的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制和應(yīng)用實(shí)例，幫助學(xué)生理解和記憶。

-視頻：播放實(shí)驗(yàn)視頻或動(dòng)畫，直觀地展示限制酶、連接酶和載體的作用過程，增強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶。

-在線工具：使用在線DNA序列分析工具，讓學(xué)生親身體驗(yàn)如何選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。五、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入階段

首先，通過播放一段關(guān)于基因編輯技術(shù)的新聞報(bào)道，引出重組DNA技術(shù)的應(yīng)用和重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。接著，向?qū)W生提問：“你們知道什么是重組DNA技術(shù)嗎？它有哪些基本工具呢？”通過提問引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知識，并建立與新知識的聯(lián)系。

2.新課呈現(xiàn)

在呈現(xiàn)新知識時(shí)，首先，介紹限制酶的作用機(jī)制，包括識別特定的DNA序列、切割雙鏈DNA以及在切割位點(diǎn)產(chǎn)生黏性末端。通過PPT展示限制酶的種類和特點(diǎn)，同時(shí)，通過動(dòng)畫演示限制酶的作用過程，幫助學(xué)生理解和掌握限制酶的核心概念。

其次，介紹連接酶的作用機(jī)制，包括識別黏性末端并催化DNA片段之間的連接。通過PPT展示連接酶的種類和特點(diǎn)，同時(shí)，通過動(dòng)畫演示連接酶的作用過程，幫助學(xué)生理解和掌握連接酶的核心概念。

最后，介紹載體的種類和特點(diǎn)，包括質(zhì)粒載體、病毒載體和人工染色體載體。通過PPT展示載體的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制和應(yīng)用實(shí)例，幫助學(xué)生理解和掌握載體的核心概念。

3.學(xué)生活動(dòng)

為了促進(jìn)學(xué)生積極參與和合作學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)以下學(xué)生活動(dòng)：

-角色扮演：學(xué)生扮演限制酶、連接酶和載體的角色，通過表演來展示它們的作用機(jī)制和應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶。

-實(shí)驗(yàn)操作：安排學(xué)生進(jìn)行限制酶切割DNA的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)限制酶的作用和應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

-小組討論：將學(xué)生分成小組，讓他們針對特定的限制酶、連接酶和載體進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和批判性思維能力。

4.鞏固練習(xí)

為了幫助學(xué)生鞏固和加深對新知識的理解和記憶，提供以下練習(xí)題：

-選擇題：要求學(xué)生根據(jù)PPT展示的限制酶、連接酶和載體的特點(diǎn)，選擇正確的選項(xiàng)。

-填空題：要求學(xué)生根據(jù)PPT展示的限制酶、連接酶和載體的作用過程，填寫相應(yīng)的步驟和內(nèi)容。

-應(yīng)用題：要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，分析特定的DNA序列，選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割，并使用連接酶將DNA片段連接起來。

5.總結(jié)反饋

在課程的最后階段，通過PPT展示本節(jié)課的主要內(nèi)容和重點(diǎn)，幫助學(xué)生回顧和鞏固所學(xué)知識。同時(shí)，提供及時(shí)的反饋，包括對學(xué)生表現(xiàn)的評價(jià)和建議，以便他們了解自己的學(xué)習(xí)情況并進(jìn)行調(diào)整。

6.教學(xué)調(diào)整

根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和學(xué)習(xí)進(jìn)度，靈活調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。對于學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，提供額外的輔導(dǎo)和指導(dǎo)，幫助他們理解和掌握新知識。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論和學(xué)生活動(dòng)，培養(yǎng)他們的批判性思維和創(chuàng)新能力。六、教學(xué)資源拓展

1.拓展資源

本節(jié)課的拓展資源主要包括課外書籍、網(wǎng)絡(luò)資源和實(shí)踐基地。課外書籍可以為學(xué)生提供更深入的理論知識和實(shí)踐案例，網(wǎng)絡(luò)資源可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地獲取最新的研究成果和應(yīng)用實(shí)例，實(shí)踐基地可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)重組DNA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

2.拓展建議

為了幫助學(xué)生更好地拓展學(xué)習(xí)，提供以下具體的拓展學(xué)習(xí)建議：

-閱讀課外書籍：推薦學(xué)生閱讀《基因工程原理與應(yīng)用》、《重組DNA技術(shù)》等課外書籍，以深入了解重組DNA技術(shù)的基本工具和應(yīng)用。

-參加在線課程：推薦學(xué)生參加Coursera、edX等在線教育平臺上的基因工程、生物技術(shù)等在線課程，以獲取最新的研究成果和應(yīng)用實(shí)例。

-參觀實(shí)踐基地：推薦學(xué)生參觀生物科技公司、實(shí)驗(yàn)室等實(shí)踐基地，以親身體驗(yàn)重組DNA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和前沿技術(shù)。

-參與科研項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研項(xiàng)目，如基因編輯、基因治療等，以培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新思維。

-參加學(xué)術(shù)會(huì)議：推薦學(xué)生參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議，如生物技術(shù)大會(huì)、基因編輯研討會(huì)等，以了解最新的研究成果和應(yīng)用進(jìn)展。七、作業(yè)布置與反饋

1.作業(yè)布置

根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，布置以下作業(yè)，以便于學(xué)生鞏固所學(xué)知識并提高能力：

-限制酶的選擇與應(yīng)用：要求學(xué)生分析特定的DNA序列，選擇合適的限制酶進(jìn)行DNA切割，并說明選擇的理由。

-連接酶的使用：要求學(xué)生使用連接酶將給定的DNA片段連接起來，并說明連接的過程和結(jié)果。

-載體的選擇與應(yīng)用：要求學(xué)生根據(jù)基因克隆的需求，選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆，并說明選擇的原因和應(yīng)用實(shí)例。

2.作業(yè)反饋

及時(shí)對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行批改和反饋，指出存在的問題并給出改進(jìn)建議，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步。

對于限制酶的選擇與應(yīng)用的作業(yè)，反饋可能包括：

-檢查學(xué)生是否正確選擇了限制酶，并是否說明了選擇的理由。

-指出學(xué)生可能存在的問題，如限制酶的選擇不當(dāng)或理由不充分，并提供改進(jìn)建議。

對于連接酶的使用作業(yè)，反饋可能包括：

-檢查學(xué)生是否正確使用了連接酶，并是否說明了連接的過程和結(jié)果。

-指出學(xué)生可能存在的問題，如連接過程不正確或結(jié)果不符合預(yù)期，并提供改進(jìn)建議。

對于載體的選擇與應(yīng)用作業(yè)，反饋可能包括：

-檢查學(xué)生是否正確選擇了載體，并是否說明了選擇的原因和應(yīng)用實(shí)例。

-指出學(xué)生可能存在的問題，如載體選擇不當(dāng)或應(yīng)用實(shí)例不恰當(dāng)，并提供改進(jìn)建議。八、典型例題講解

1.例題1：限制酶切割DNA

題目：給定一個(gè)DNA序列，請選擇合適的限制酶進(jìn)行切割，并說明選擇的理由。

答案：根據(jù)DNA序列的特點(diǎn)，選擇EcoRI限制酶進(jìn)行切割。EcoRI識別和切割GGAAT序列，且切割位點(diǎn)產(chǎn)生黏性末端。因此，EcoRI是合適的限制酶。

2.例題2：連接酶連接DNA片段

題目：給定兩個(gè)DNA片段，請使用連接酶將它們連接起來，并說明連接的過程和結(jié)果。

答案：使用T4連接酶將兩個(gè)DNA片段連接起來。T4連接酶識別黏性末端并催化DNA片段之間的連接。連接過程如下：

（1）T4連接酶識別并附著在兩個(gè)DNA片段的黏性末端上。

（2）T4連接酶催化DNA片段之間的磷酸二酯鍵的形成，連接兩個(gè)DNA片段。

（3）連接后的DNA片段形成一個(gè)連續(xù)的DNA鏈。

3.例題3：載體選擇與基因克隆

題目：給定一個(gè)目的基因，請選擇合適的載體進(jìn)行基因克隆，并說明選擇的原因和應(yīng)用實(shí)例。

答案：選擇質(zhì)粒載體pUC19進(jìn)行基因克隆。pUC19載體具有以下特點(diǎn)：

（1）具有抗生素抗性標(biāo)記，便于篩選陽性克隆。

（2）具有多克隆位點(diǎn)，可以插入目的基因。

（3）具有復(fù)制原點(diǎn)，可以在細(xì)菌中復(fù)制和擴(kuò)增。

應(yīng)用實(shí)例：將目的基因插入pUC19載體中，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，篩選陽性克隆，提取質(zhì)粒DNA，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。

4.例題4：限制酶切割與連接酶連接

題目：給定一個(gè)DNA序列，請先使用限制酶進(jìn)行切割，然后使用連接酶將切割后的DNA片段連接起來，并說明整個(gè)過程。

答案：首先，使用EcoRI限制酶對DNA序列進(jìn)行切割，產(chǎn)生兩個(gè)DNA片段。接著，使用T4連接酶將這兩個(gè)DNA片段連接起來，形成一個(gè)連續(xù)的DNA鏈。連接過程如下：

（1）T4連接酶識別并附著在兩個(gè)DNA片段的黏性末端上。

（2）T4連接酶催化DNA片段之間的磷酸二酯鍵的形成，連接兩個(gè)DNA片段。

（3）連接后的DNA片段形成一個(gè)連續(xù)的DNA鏈。

5.例題5：載體轉(zhuǎn)化與基因表達(dá)

題目：給定一個(gè)目的基因和載體，請說明如何將目的基因轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，并實(shí)現(xiàn)目的基因的表達(dá)。

答案：首先，將目的基因插入載體中，形成重組載體。然后，將重組載體轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，如大腸桿菌。接著，通過抗生素抗性篩選陽性克隆，提取質(zhì)粒DNA，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。具體過程如下：

（1）將目的基因插入載體中，形成重組載體。

（2）將重組載體轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞中，如大腸桿菌。

（3）通過抗生素抗性篩選陽性克隆。

（4）提取質(zhì)粒DNA，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。九、板書設(shè)計(jì)

1.板書內(nèi)容設(shè)計(jì)

板書設(shè)計(jì)應(yīng)條理清楚、重點(diǎn)突出、簡潔明了，以便于學(xué)生理解和記憶。以下是板書內(nèi)容設(shè)計(jì)的重點(diǎn)：

①限制酶的作用機(jī)制：識別特定的DNA序列、切割雙鏈DNA、在切割位點(diǎn)產(chǎn)生黏性末端。

②連接酶的作用機(jī)制：識別黏性末端、催化DNA片段之間的連接。

③載體的種類和特點(diǎn)：質(zhì)粒載體、病毒載體、人工染色體載體。

④基因克隆的過程：目的基因插入載體、載體轉(zhuǎn)化到宿主細(xì)胞、陽性克隆篩選、目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。

2.板書布局設(shè)計(jì)

板書設(shè)計(jì)應(yīng)具有藝術(shù)性和趣味性