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2019 版 人教版 高中生物学 选择性必修 3 生物技术
与工程《第 2 章 细胞工程》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
《细胞工程》是高中生物学选择性必修 3 《生物技术与工程》中的重要章
节,该章节详细阐述了细胞工程的基本原理、技术和应用。细胞工程作为现代
生物技术的核心组成部分,不仅涉及植物细胞工程,还包括动物细胞工程和胚
胎工程等多个方面。本章内容旨在通过一系列的教学活动,使学生掌握细胞工
程的基本概念、原理和方法,并了解其在农业、医药、工业等领域的广泛应用。
具体来说,本章教学内容可以分为以下几个部分:
植物细胞工程:包括植物细胞工程的基本技术,如植物组织培养技术、植
物体细胞杂交技术等,并通过探究实践活动,如菊花的组织培养,让学生亲身
体验植物细胞工程的操作流程和结果。
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动物细胞工程:主要介绍动物细胞培养、动物细胞融合技术与单克隆抗体,
以及与生物学相关的职业,如细胞培养工程师。这部分内容不仅涵盖了动物细
胞工程的基本理论,还通过实例让学生理解动物细胞工程在医药等领域的应用。
胚胎工程:阐述胚胎工程的理论基础和技术应用,如体外受精、胚胎移植
等。这部分内容有助于学生理解胚胎工程在农业生产、医学研究等领域的重要
作用。
(二)单元内容分析
植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术:介绍植物组织培养、植物体细胞杂交等技术的
原理和操作步骤。植物组织培养是将离体的植物器官、组织或细胞等培养在培
养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。植物体细胞杂交
则是将不同来源的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,进而培育成新植
物体的技术。
探究・实践:菊花的组织培养:通过实践活动,让学生亲自动手进行菊花
的组织培养,观察并记录其生长过程,从而加深对植物细胞工程技术的理解。
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动物细胞工程
动物细胞培养:介绍动物细胞培养的基本原理、培养基的配制、细胞传代
培养等技术。动物细胞培养是动物细胞工程的基础,广泛应用于医药、生物制
品生产等领域。
动物细胞融合技术与单克隆抗体:阐述动物细胞融合的原理、方法和应用,
特别是单克隆抗体技术。单克隆抗体技术通过杂交瘤细胞的培养,可以大量生
产针对特定抗原的高纯度抗体,广泛应用于疾病诊断、治疗和科学研究等领域。
与生物学有关的职业:细胞培养工程师:介绍细胞培养工程师的工作内容
和职业要求,让学生了解生物学领域的职业选择和发展前景。
动物体细胞核移植技术和克隆动物:介绍动物体细胞核移植技术的原理、
方法和应用,以及克隆动物的研究进展和存在的问题。克隆动物的成功培育不
仅展示了细胞工程技术的巨大潜力,也引发了关于伦理、法律和社会问题的广
泛讨论。
胚胎工程
胚胎工程的理论基础:介绍胚胎工程的基本原理和理论基础,包括胚胎的
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发生、发育和分化等过程。
胚胎工程技术及其应用:阐述胚胎工程技术在农业、医学等领域的应用,
如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。
(三)单元内容整合
为了使学生全面理解和掌握细胞工程的知识和技能,本章内容在教学过程
中应注重理论与实践相结合、基础与前沿相结合、知识与技能相结合。具体来
说,可以采取以下整合策略:
理论与实践相结合:在介绍细胞工程的基本原理和方法时,结合具体的实
践活动,如菊花的组织培养、动物细胞培养等,让学生亲身体验细胞工程技术
的操作流程和结果。
基础与前沿相结合:在介绍细胞工程的基础知识时,适当引入前沿的研究
成果和应用实例,如克隆动物、单克隆抗体技术等,激发学生的学习 兴趣 和探
索 精 神 。
知识与技能相结合:在传 授 细胞工程知识的同时,注重培养学生的实验技
能和科学探究能力。通过 设计 探究实践活动、实验 报告撰写 等 环 节, 提 高学生
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的实践能力和科学 素 养。
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《细胞工程》这一章节中,生 命 观念主要体现在以下几个
方面:
结 构 与功能观:通过介绍细胞工程的基本原理和技术,让学生了解细胞的
结 构 与功能 之间 的关系。例如,在植物组织培养过程中,通过 调 整培养基的成
分和培养条件,可以 影响 植物细胞的生长和分化,从而培育 出 具有特定性 状 的
植株。
进化与适应观:在介绍克隆动物和胚胎工程等内容时,引导学生 思考 生物
进化的过程和 机 制。例如,克隆动物的成功培育展示了生物体细胞核的全能性,
为研究生物进化的分 子机 制 提供 了新的 思路 和方法。
稳态 与 平衡 观:在介绍动物细胞培养和胚胎工程等内容时, 强调 生物体内
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环境 的 稳态 和 平衡 对于细胞生长和发育的重要性。例如,在动物细胞培养过程
中, 需 要 维持 适宜的 温 度、 pH 值 和 营 养物 质浓 度等条件,以 保证 细胞的 正常 生
长和 增殖 。
物 质 与能量观:通过介绍细胞工程中的物 质 代 谢 和能量 转换 过程,让学生
了解生 命 活动的物 质 基础和能量来源。例如,在植物组织培养过程中,植物细
胞通过 光 合作用 吸收光 能并将其 转 化为化学能,用于生长和发育。
(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《细胞工程》这一章
节中,科学 思维 主要体现在以下几个方面:
归纳 与概括:在介绍细胞工程的基本原理和技术时,引导学生对 所 学知识
进行 归纳 和概括。例如,在 总 结植物组织培养技术的原理和方法时,可以引导
学生 归纳出 不同植物种 类 和组织 类型 对培养基成分和培养条件的不同要求。
演绎 与 推 理:在介绍细胞工程的应用实例时,引导学生 运 用 演绎 与 推 理的
方法分析问题。例如,在探讨克隆动物的应用前景时,可以引导学生 根据 克隆
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动物的特 点 和 优势推 导 出 其在农业生产、医学研究等领域的应用潜力。
模型 与 建模 :在介绍细胞工程中的 复 杂过程时,通过 构建模型帮 助学生理
解。例如,在介绍动物细胞融合技术时,可以 构建 细胞融合过程的 模型 , 帮 助
学生理解不同细胞 之间 融合的原理和 机 制。
批判 性 思维 :在介绍细胞工程的前沿研究成果时,引导学生用 批判 性的 思
维审视 问题。例如,在探讨克隆动物的伦理问题时,可以引导学生从多个 角 度
分析问题并 表达 自 己 的观 点 。
创造 性 思维 :在介绍细胞工程的应用实例时, 鼓励 学生发 挥创造 性 思维提
出 新的 想 法和解 决 方 案 。例如,在探讨如 何利 用细胞工程技术解 决 农业生产中
的实 际 问题时,可以 鼓励 学生 提出创 新性的 思路 和方法。
(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
《细胞工程》这一章节中,科学探究主要体现在以下几个方面:
观察与 提 问:在介绍细胞工程的基本原理和技术时,引导学生观察实验现
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象 并 提出 问题。例如,在观察植物组织培养过程中细胞生长和分化的 情况 时,
可以引导学生 提出 问题如 “ 为 什么 不同植物种 类 和组织 类型 的生长 速 度不
同 ?” 等。
实验 设计 与实 施 :在探究实践活动中,引导学生 设计 实验方 案 并实 施 实验。
例如,在进行菊花的组织培养实验时,可以引导学生 设计 实验方 案 包括培养基
的配制、外植体的选择和 处 理、培养条件的 控 制等 环 节,并 指 导学生实 施 实验。
数据收集 与分析:在实验过程中引导学生 收集数据 并进行分析。例如,在
记录植物组织培养过程中细胞生长和分化的 情况 时,可以引导学生 收集 相关 数
据 如细胞 数 量、生长 速 度等 指标 ,并 运 用 统计 学方法对 数据 进行分析。
结果交流与讨论:在实验结 束后 引导学生对实验结果进行交流与讨论。例
如,在组织学生进行菊花的组织培养实验时,可以 安排 学生进行实验 报告撰写
和 汇报 交流活动,让学生分 享 自 己 的实验过程和结果并讨论存在的问题和 改 进
措施 。
( 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
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和 判 断解 决 生产生活问题的 担 当和能力。在《细胞工程》这一章节中社会 责任
主要体现在以下几个方面:
关注社会 议 题:引导学生关注与细胞工程相关的社会 议 题如克隆动物的伦
理问题、 转 基 因食 品的 安 全性问题等。通过讨论和交流让学生了解这 些 问题的
复 杂性和多面性并培养 他们 的社会 责任感 。
参 与科学实践: 鼓励 学生 积极参 与科学实践活动如科技 创 新大 赛 、科学研
究 项目 等。通过 参 与实践活动让学生了解科学研究的过程和方法并培养 他们 的
创 新 意 识和实践能力。
宣 传科学知识:引导学生 向他人宣 传科学知识如细胞工程的基本原理和技
术应用等。通过 宣 传活动让学生了解科学知识的重要性和 价值 并培养 他们 的科
普意 识和能力。
解 决 现实问题:引导学生 运 用 所 学知识解 决 现实生活中的实 际 问题如 利 用
植物组织培养技术培育新品种作物、 利 用动物细胞融合技术生产单克隆抗体等。
通过解 决 实 际 问题让学生了解科学知识的应用 价值 和 意义 并培养 他们 的应用能
力和 创 新能力。