《DNA重組技術(shù)的基本工具》教學(xué)設(shè)計(jì)

李慧

摘要：按照高效課堂模式，以學(xué)生為主體，采用問題引導(dǎo)、小組討論的策略，構(gòu)建了三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)①限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”②DNA連接酶——“分子縫合針”③基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”。

關(guān)鍵詞：DNA重組技術(shù)；限制酶；DNA連接酶；運(yùn)載體

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）10-207-01

一、教材分析

“DNA重組技術(shù)的基本工具”是人教新課標(biāo)教材選修3專題一“基因工程” 1.1的內(nèi)容。本節(jié)主要介紹了DNA重組技術(shù)的三種基本工具及其作用。教材內(nèi)容較為抽象，為了更好的讓學(xué)生理解DNA重組技術(shù)的三種基本工具，教材提供了較多的教學(xué)素材。例如，通過圖片的展示，讓抽象的語言在直觀的插入中找到注釋；通過模擬制作活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手中形成正確認(rèn)識(shí)；教材還采用了“生物技術(shù)資料卡”的形式，對(duì)特別名詞進(jìn)行了詮釋，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。

二、教學(xué)策略

采用問題引導(dǎo)、小組討論的策略，構(gòu)建了三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)：1）限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”；2）DNA連接酶——“分子縫合針”；3）基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”。通過問題情境引導(dǎo)學(xué)生在思索中學(xué)習(xí)新知識(shí)；通過模擬操作使學(xué)生對(duì)基因工程的認(rèn)識(shí)形象化；通過組內(nèi)互助，鍛煉學(xué)生交流與合作的能力；通過質(zhì)疑點(diǎn)撥及歸納交流引導(dǎo)學(xué)生思考，歸納總結(jié)。

三、三維目標(biāo)

1）知識(shí)目標(biāo)：了解基因工程的基本概念；簡(jiǎn)述DNA重組技術(shù)所需的三種基本工具及其作用。

2）能力目標(biāo)：通過分析文字材料，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力；通過學(xué)生動(dòng)手操作重組DNA模型，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

3）情感目標(biāo)：通過小組活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生合作精神；通過材料分析，使學(xué)生認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。

四、教學(xué)過程

1、復(fù)習(xí)引入

回顧：①一百年前，中國(guó)人甚至全世界人有種植抗蟲棉的嗎？②棉花本身有抗蟲基因嗎？③抗蟲基因從哪來？④培育抗蟲棉利用的是哪種育種方法？

通過層層遞進(jìn)的設(shè)問，可以使學(xué)生從理性思維的角度逐漸回憶出“基因工程的概念”。從而使學(xué)生回憶起基因工程又叫做DNA重組技術(shù)，引向題目。

過渡：大家都知道DNA是非常小的，它的直徑只有我們頭發(fā)絲的十萬分之一。俗話說“工欲善其事，必先利其器”，要想把其它生物的抗蟲基因轉(zhuǎn)移到棉花細(xì)胞內(nèi)，就必須要有精密的工具。那么這些工具是什么呢？

2、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

學(xué)習(xí)任務(wù)一: 閱讀教材“限制性核酸內(nèi)切酶——‘分子手術(shù)刀”相關(guān)內(nèi)容，小組討論歸納答案：①什么是限制酶？它的來源是哪？②限制酶與我們學(xué)過的DNA 酶相同嗎？③限制酶的作用是什么？④限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？舉例說明⑤限制酶切割的是什么鍵？⑥限制酶切割后的結(jié)果是怎樣的？舉例說明⑦什么是粘性末端？什么是平末端？?jī)烧叩膮^(qū)別？

以上問題，學(xué)生都可以用以前學(xué)過的知識(shí)以及書上的生物知識(shí)回答，如果遇到困難，教師可以給予適當(dāng)提示與引導(dǎo)，使學(xué)生明確限制酶的來源、作用、特點(diǎn)、結(jié)果等。教師可以強(qiáng)調(diào)一下識(shí)別序列的規(guī)律：限制酶所識(shí)別的序列，都有中心軸線，中心軸線兩側(cè)雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列的，稱回文序列。如圖1所示：

自學(xué)檢測(cè)：1.關(guān)于限制酶的說法正確的是A．限制酶是一種酶，只識(shí)別GAATTC堿基序列B．EcoR1切割的是G-A之間的氫鍵C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中質(zhì)疑點(diǎn)撥：學(xué)生組內(nèi)討論展示答案后，由組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行自查自糾，如果有學(xué)生答不上來的問題，教師進(jìn)行解答。如果學(xué)生沒有疑問，教師可以進(jìn)行反問：如，將來源不同的DNA片段連接在一起，需要用同一種限制酶來切嗎？

3、DNA連接酶——“分子縫合針”

學(xué)習(xí)任務(wù)二：閱讀教材“DNA連接酶——‘分子縫合針”相關(guān)內(nèi)容，小組討論歸納答案：①什么是DNA連接酶？它與DNA聚合酶相同嗎？②DNA連接酶作用的化學(xué)鍵是什么？③DNA連接酶有哪些種類？其來源和特點(diǎn)分別是什么？

自學(xué)檢測(cè)：2.DNA連接酶催化的反應(yīng)是A．DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成氫鍵B．粘性末端堿基之間形成氫鍵C．兩個(gè)DNA片段粘性末端之間的縫隙的連接D．A、B、C都不正確

質(zhì)疑點(diǎn)撥：反問：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？

4、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

學(xué)習(xí)任務(wù)三：閱讀教材“基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——‘分子運(yùn)輸車”小組討論歸納答案：①基因工程的作用是什么？②基因工程載體包括哪些？③什么叫質(zhì)粒？④質(zhì)粒作為載體必須滿足的條件有哪些？

自學(xué)檢測(cè)：3.下列哪項(xiàng)不是基因工程經(jīng)常使用的，用來運(yùn)載目的基因的載體

A.細(xì)菌質(zhì)粒B.噬菌體C.動(dòng)植物病毒D.細(xì)菌核區(qū)的DNA

質(zhì)疑點(diǎn)撥：想一想，具備什么條件才能充當(dāng)“分子運(yùn)輸車”？

歸納交流：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的基本操作工具及其作用。

5、模擬制作

同學(xué)們拿出準(zhǔn)備好的“DNA分子”（兩種不同顏色，大小相同的硬紙片），剪刀和透明膠，以小組為單位，按照書上的要求進(jìn)行重組DNA分子的模擬操作。教師可以深入組內(nèi)對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)與指導(dǎo)。