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視頻標簽：基因工程及其應用
所屬欄目：高中生物優(yōu)質課視頻
視頻課題：人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第六章第2節(jié)《基因工程及其應用》陜西省 - 西安
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人教版高中生物必修二《遺傳與進化》第六章第2節(jié)《基因工程及其應用》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)內容，主要包括三個方面：基因工程的原理、基因工程的應用、轉基因生物和轉基因食品安全性。本節(jié)是對雜交育種和誘變育種內容的補充，是即貼近實際又遠離生活的微觀內容，但轉基因技術是社會熱點問題，也是高考熱點考點。學習這一內容，既有助于學生了解前沿科技，也能對科學、技術、社會三者的關系有更深入的理解，還能為學生的人生規(guī)劃和發(fā)展提供新的視角。本課學習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。但它畢竟是在分子水平的操作，操作過程細微，抽象，實驗現象看不見也摸不著，只憑教師講述是很枯燥的，學生也難以理解。同時教學內容的呈現具有一定的開放性，學生可以展示對轉基因食品安全性的不同觀點，進行關注、思考和交流。
二．學情分析
雖然經過必修1的學習，學生的生物基礎知識較扎實，思維邏輯性已初步建立，但基因工程一節(jié)對學生來說難點較多，如果處理不好，會變成簡單的死記硬背。因此在教學過程中，宜采用模型建構活動及采用多媒體動畫形象化教學，加上我所執(zhí)教班是尖子班，學生對學習生物學有著濃厚的興趣，所以能夠組織學生在學習過程中開展自主探究。本節(jié)課推行“問題—探究—發(fā)展”的教學模式，通過創(chuàng)設學生熟悉的情景來激發(fā)學生學習的積極性和探究問題的主動性，便于每位同學都能在課堂上完成探究。充分體現學生在課堂中的主體地位，發(fā)揮教師的主導作用，通過教師的重點指引和難點突破，幫助學生完成從對知識的初步認識和理解升華到對知識的綜合理解和應用，從而真正轉化為能力和素養(yǎng)。 三．教學目標 1．知識與技能： 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；
通過引導學生網上探究，引導學生主動參與，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)度與價值觀：
通過科學探究，培養(yǎng)小組合作意識，提高表達能力和分享實驗成果的意識，樹立實事求是的科學態(tài)度和用于探索的科學精神，培養(yǎng)理論聯系實際的良好學風; 通過基因工程的學習，培養(yǎng)積極探索新知和科學創(chuàng)新的精神，樹立一分為二的辯證唯物主義思想，認同科學技術是一把雙刃劍； 四．重難點分析
1.重點： ①基因工程的主要步驟
②基因工程的應用
③轉基因生物和食品的安全性
2.難點： ①基因工程的基本原理。
②轉基因生物與轉基因食品的安全性。
五．教法學法分析
1.學法：本節(jié)課的學習主要采用合作學習法與模型建構法結合的方式。在探究活動中采用小組討論的方式來合作解決問題；通過動手操作加深對基因工程操作步驟的理解，從而在獲取新知的同時，達到能力的提升和學科素養(yǎng)的提高。
2.教法：本節(jié)課在新課程倡導的探究性學習理念的指導下，采用探究式教學法。由于學生對基因工程不甚了解，設計教學時，對建模指導提供了相關的背景材料和必要的說明，目的是便于學生形成比較嚴謹的方案。此外，還貫穿有多媒體演示法，講授法等，以便使學生獲得更形象、全面的認識。 六．教學過程 教學 程序
教師活動
學生活動
設計意圖
情境 導入， 激趣 設疑
展示圖片：1.藍玫瑰-轉紫羅蘭控制色素合成的基因�；ㄕZ-愛情的獨一無二。
2.黃金大米-把產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化為維生素A,而嚴重缺乏維生素A會導致失明，免疫力低下甚至繼發(fā)感染。
研究黃金大米的科學家和企業(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)學生的學習興趣，拉近本節(jié)所學知識與舊知的聯系，快速進入本節(jié)學習。
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權，讓種子可以無償提供給發(fā)展中國家的農民，造福了很多人。
除了黃金大米，轉基因農作物已有不下80種，有些基因是為了幫助作物增加產量，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，只不過一個是從個體到個體，另一個是從細胞到細胞。
要實現這一目標，應該解決哪些問題？ 展示問題：（1）如何獲得目的基因？ （2）如何將目的基因導入受體細胞？ （3）目的基因是否表達？
觀察，思考
通過問題串的設置，啟發(fā)學生的思考，比較學習，深刻認知。
二．基因工程的原理和操作步驟
發(fā)放學生學習資料卡
下面我們通過具體的實例，來設計一個轉基因的流程，對轉基因進行建模。 奇思妙想：如何讓奶牛產生人奶？ 請學生動腦動手，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】限制酶主要來自細菌等微生物體。因為微生物容易受到外源DNA的干擾，而限制酶可以切除這些外源DNA，使其失活，是對自身生存的一種保護。EcoRⅠ只是已知多種限制酶中的一種。EcoRⅠ是一種從細菌中發(fā)現的能在特定位置上切割DNA分子的酶，其特定的識別序列是GAATTC，特定的切點是在G和A之間。 探究1：限制酶的功能特點中指出兩個“特定”， 這兩個“特定”指什么？
探究2：限制酶切割DNA分子后產生了什
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）。
學生閱讀背景資料，討論并展示設計思路、簡要步驟、后小組合作自主建模，總結基因工程的四步曲：
（1）提取目的基因 （2）目的基因與運載體結合（以質粒為運載體）。
（3）將目的基因導入受體細胞。
導入方法：借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。
導入過程：運載體為質粒，受體細胞為細菌。 （4）目的基因的檢測和表達 檢測：通過檢測標記基因的有無，來判斷目的基因是否導入。
表達：通過特定性狀的產生與否來確定目的基因是否表達。
通過自主探究，旨在激發(fā)學生探索和協作的興趣，培養(yǎng)學生的動手能力和思維能力、培養(yǎng)歸納總結能力。
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結果：兩個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基因連接起來，但是目的基因
怎樣才能導入受體細胞？
3.“基因運輸工具” —— 運載體 提問：常用的運載體有哪些？ 展示質粒的結構模式圖，介紹
探究4：充當運載體應該具有什么特點？ 作用：將外源基因送入受體細胞。 具備的條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保存；具有多個限制酶切點；具有某些標記基因。
種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。 問題：那么基因工程具體是如何進行操作的呢？
請學生建模并展示、交流結果。
三．基因工程的應用
①基因工程與作物育種
轉基因抗蟲棉，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、白細胞介素、溶血栓劑、凝血因子，以及預防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾的疫苗等。
③轉基因生物和轉基因食品的安全性 有的轉基因作物如果想上市，都要在安全性上收到非常嚴苛的全面審查。目前我們農業(yè)部使用最嚴格的一套安全標準來審核轉基因作物，比其他任何食品都要謹慎，轉基因作物里轉入的基因不會影響改變你本身的基因，在被你消化時，就會分解成營養(yǎng)元素。 提煉：
在沒有搞清楚來龍去脈之前，我們不應輕易被一些言論煽動，憑直覺去否定一個經過反復檢驗、符合嚴格安全標準的新產品，正如不應該以表面所見去否定一個人的內在，希望大家能以科學的武器武裝自己，科學可以消除恐懼，科學可以使人內心強大。
1.不僅減少了農藥的用量，大大降低了生產成本，而且還減少了農藥對環(huán)境的污染
2. 基因工程生產藥品的優(yōu)點是效率高、成本低、品質好。
3. 解決糧食短缺問題；減少農藥使用，從而減少環(huán)境污染；節(jié)省生產成本，降低糧食售價；增加糧食營養(yǎng)，提高附加價值；增加食物種類，提升食物品質；促進生產效率，帶動相關產業(yè)發(fā)展。
完成從對知識的初步認識和理解升華到對知識的綜合理解和應用，從而真正轉化為能力和素養(yǎng)。
四．小
回顧一下這節(jié)課，回答問題：
鞏固本節(jié)所學知識
鞏固總結，并為
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結
下節(jié)的學習做鋪墊。
七．板書設計：
第6章 第2節(jié) 基因工程及其應用—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. 基因運載工具—運載體 （三） 基因工程操作步驟
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