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2019 版 人教版 高中生物学 必修 2 遗传与进化《第

5 章 基因突变及其他变异》大单元整体教学设计

[2020 课标]

一、内容分析与整合

二、《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》分

解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

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十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

高中生物学必修 2 《遗传与进化》的第 5 章《基因突变及其他变异》是生

物学核心知识的重要组成部分，旨在让学生了解遗传变异的分子机制，理解基

因突变、基因重组和染色体变异的基本概念、原理及其在生物进化、人类健康

等方面的应用。本章内容不仅涵盖了遗传学的基本理论，还涉及现代生物科技

的前沿进展，如基因组编辑技术和精准医疗等，具有高度的科学性和实践性。

本章内容分为三节：第一节《基因突变和基因重组》主要介绍基因突变的

概念、原因、特点、意义以及基因重组的类型和意义；还介绍了基因组编辑技

术的原理、应用及潜在风险。第二节《染色体变异》主要阐述染色体数目的变

异（包括整倍体和非整倍体）和染色体结构的变异（包括缺失、重复、倒位和

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易位）及其对生物体的影响；并通过探究实践活动，让学生亲手操作，观察低

温诱导植物细胞染色体数目的变化。第三节《人类遗传病》主要介绍人类遗传

病的类型、遗传方式、检测和预防方法，以及遗传咨询师的职业特点和要求；

通过调查实践活动，让学生了解人群中遗传病的发病情况，增强对遗传病的认

识和预防意识。

（二）单元内容分析

基因突变和基因重组

基因突变：定义、原因（物理因素、化学因素、生物因素及自发突变）、

特点（随机性、不定向性、低频性）、意义（生物进化的原材料、产生新基因

的途径）。

基因重组：类型（自由组合型、交叉互换型）、意义（增加配子种类、促

进生物进化）。

基因组编辑技术：原理（ CRISPR/Cas9 系统）、应用（基因治疗、物种

改良）、潜在风险（识别准确性、伦理道德问题）。

染色体变异

染色体数目变异：整倍体（二倍体、多倍体、单倍体）的概念、特点、实

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例；非整倍体（三倍体、四倍体等）的形成、特点、实例。

染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位的定义、实例、对生物体的影

响。

探究实践活动：低温诱导植物细胞染色体数目的变化，通过实验观察染色

体数目的变化，理解染色体变异的原理和意义。

人类遗传病

遗传病类型：单基因遗传病（常染色体显性、常染色体隐性、 X 连锁遗传、

Y 连锁遗传）、多基因遗传病、染色体异常遗传病。

遗传病检测和预防：遗传咨询、产前诊断、基因检测等方法。

遗传咨询师：职业特点、要求、工作内容。

探究实践活动：调查人群中的遗传病，通过问卷调查、数据分析等方法，

了解遗传病的发病情况，增强预防意识。

（三）单元内容整合

本章内容以遗传变异为核心，从基因突变、基因重组到染色体变异，再到

人类遗传病，层层递进，逐步深入。通过理论讲解、实验探究、社会实践等多

种形式，让学生全面了解遗传变异的分子机制及其在生物进化、人类健康等方

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面的应用。将现代生物科技的前沿进展融入教学内容中，如基因组编辑技术和

精准医疗等，拓宽学生的视野，激发学生的学习兴趣。

在整合单元内容时，应 注 重知识的系统性和连 贯 性，将 相关 知识点有机 串

联起来 ，形成 完 整的知识体系。还应 注 重知识的应用性和实践性，通过 设计 多

样 化的教学活动，让学生在实践中学习和 掌握 遗传变异的 相关 知识。

二、《普通高中生物学课程标准（ 2017 年版 2020 年修订）》分解

高中生物学学科核心素 养

（一）生 命 观念

生 命 观念是 指 对观察到的生 命 现 象 及 相 互 关 系 或 特性进 行 解 释后 的 抽象 ，

是人 们经 过实 证后 的观点，是 能够 理解 或 解 释 生物学 相关事件 和现 象 的意识、

观念和 思想 方法。在本章教学中，应 注 重 培养 学生的生 命 观念，具体包括：

结构与 功能 观：理解生物体的结构与其 功能之间 的 密切关 系，如基因突变

导 致蛋白质 结构改变进 而 影响生物体 功能 ；染色体结构变异导 致 基因 排列顺序

改变进 而 影响遗传 信息 的传递等。

进化与 适 应观：理解生物进化的本 质 和机制，如基因突变和基因重组为生

物进化 提供 原材料；染色体变异导 致 生物体 出 现新的性 状 特 征 以 适 应 环境 变化

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等。

稳态 与 平衡 观：理解生物体在内 外环境 变化时 保持稳态 的机制，如基因突

变导 致 细胞 癌 变 后 生物体通过自 身 调节机制 维持 生 命 活动；遗传病的发生与生

物体遗传物 质 改变导 致稳态 失 衡 有 关 等。

物 质 与 能量 观：理解生物体在生 命 活动中物 质 和 能量 的 转 换和传递过 程 ，

如基因突变导 致酶 的结构改变进 而 影响其 催 化 功能 ；染色体变异导 致 基因 表达

水平 改变进 而 影响生物体的代 谢 活动等。

在教学过 程 中，应通过具体实例和探究活动， 引 导学生 运 用生 命 观念解 释

和预测生物学现 象 和问题， 培养 学生的生 命 科学素 养 。

（二）科学 思维

科学 思维 是 指尊 重 事 实和 证 据， 崇尚严谨 和 务 实的求知 态 度， 运 用科学的

思维 方法认识 事 物、解 决 实 际 问题的 思维 习 惯 和 能力 。在本章教学中，应 注 重

培养 学生的科学 思维 ，具体包括：

归纳 与概括：通过对基因突变、基因重组和染色体变异等生物学现 象 的观

察和分析， 归纳出它们 的 共同 特点和 规律 ；通过对人类遗传病发病情况的调查

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和分析，概括 出 遗传病的遗传方式和预防 措施 等。

演绎 与 推 理： 根 据基因突变和基因重组的原理， 推 导 出它们 对生物进化的

影响； 根 据染色体变异的类型和对生物体的影响， 推 导 出 染色体变异在生物进

化中的意义等。

模 型与 建模 ：通过构 建 基因突变、基因重组和染色体变异的 模 型， 帮助 学

生理解 它们 的本 质 和机制；通过构 建 人类遗传病的遗传 模 型， 帮助 学生理解遗

传病的遗传方式和发病机制等。

批判 性 思维 ： 鼓励 学生对 已 有的生物学观点和理论进 行批判 性 思考 和分析，

提出 自 己 的 见 解和观点； 引 导学生对基因组编辑技术和精准医疗等现代生物科

技的前沿进展进 行客 观 评价 和分析等。

在教学过 程 中，应通过 引 导学生 参 与科学探究活动和实践操作活动， 培养

学生的科学 思维能力 和 创 新意识。

（三）科学探究

科学探究是 指能够 发现现实 世界 中的生物学问题， 针 对特定的生物学现 象 ，

进 行 观察、 提 问、实验 设计 、方 案 实 施 以及对结 果 的交 流 与 讨 论的 能力 。在本

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章教学中，应 注 重 培养 学生的科学探究 能力 ，具体包括：

观察与 提 问： 引 导学生观察基因突变、基因重组和染色体变异的生物学现

象 ， 提出 有 针 对性的问题； 引 导学生观察人类遗传病的发病情况， 提出关于 遗

传病预防和治疗的问题等。

实验 设计 与实 施 ： 指 导学生 设计 并实 施关于 基因突变、基因重组和染色体

变异的探究实验，如低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验等； 指 导学生 设

计 并实 施关于 人类遗传病的调查实践活动，如调查人群中的遗传病等。

数据 收集 与分析： 引 导学生 收集 并整理 关于 基因突变、基因重组和染色体

变异的实验数据， 运 用统 计 学方法对数据进 行 分析和 处 理； 引 导学生 收集 并整

理 关于 人类遗传病的调查数据， 运 用数据分析 软件 对数据进 行 统 计 和分析等。

结 果 交 流 与 讨 论：组 织 学生进 行 实验结 果 和调查结 果 的交 流 与 讨 论活动，

分 享 自 己 的发现和 见 解； 引 导学生对实验结 果 和调查结 果 进 行客 观 评价 和分析，

提出 改进意 见 和 建议 等。

在教学过 程 中，应通过 设计 多 样 化的科学探究活动和实践操作活动， 培养

学生的科学探究 能力 和 团队 合作精 神 。

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（四）社会 责任

社会 责任 是 指 基 于 生物学的认识， 参 与 个 人与社会 事务 的 讨 论，作 出 理性

解 释 和 判 断，解 决 生产生活问题的 担当 和 能力 。在本章教学中，应 注 重 培养 学

生的社会 责任 意识，具体包括：

关注 社会 议 题： 引 导学生 关注 基因组编辑技术和精准医疗等现代生物科技

的前沿进展 所引 发的社会 议 题和伦理问题； 引 导学生 关注 人类遗传病的预防和

治疗等社会 热 点问题等。

参 与 讨 论与 决策 ：组 织 学生进 行关于 基因组编辑技术和精准医疗等现代生

物科技的前沿进展的 讨 论活动， 鼓励 学生发 表 自 己 的 见 解和观点； 引 导学生 参

与 关于 人类遗传病预防和治疗等社会 热 点问题的 决策 活动， 提出 自 己 的意 见 和

建议 等。

宣 传与 普 及知识： 鼓励 学生向他人 宣 传基因组编辑技术和精准医疗等现代

生物科技的前沿进展及其潜在风险； 鼓励 学生向他人 普 及人类遗传病的预防和

治疗知识等。

实践与 服务 社会：组 织 学生 参 与 关于 基因组编辑技术和精准医疗等现代生

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物科技的前沿进展的社会实践活动和 服务 活动；组 织 学生 参 与 关于 人类遗传病

预防和治疗等社会 热 点问题的 志愿服务 活动等。

在教学过 程 中，应通过 设计 多 样 化的社会实践活动和 服务 活动， 培养 学生

的社会 责任 意识和 担当 精 神 。还应 注 重 培养 学生的 批判 性 思维 和 创 新 能力 ， 引

导学生 关注 社会现实和 未来 发展 趋势 ，为解 决 生产生活问题 贡献 自 己 的 力量 。

三、 学情分析

在进 行 《 普 通高中生物学 课程标 准（ 2017 年版 2020 年 修 订 ）》 指 导 下

的必修 2 《遗传与进化》第 5 章《基因突变及其他变异》的 大 单元教学 设计 时，

学情分析是 至关 重要的一 环 。通过深入分析学生的 已 知内容、新知内容、学习

能力 以及 可能遇 到的学习 障碍 ， 我们可 以 更 加精准 地 制定教学 策略 ，确 保 教学

活动的有 效 性和 针 对性。

（一） 已 知内容分析

生物学基 础 知识：学生在 此之 前 已经 学习了生物学的基本概念和原理，包

括细胞结构、生物分子基 础 、生物体的物 质 和 能量 代 谢 、遗传 信息 的传递等。

这些 基 础 知识为学生理解基因突变、基因重组和染色体变异等高 级 概念 提供 了