1
2019 版 人教版 高中生物学 选择性必修 3 生物技术
与工程《第 3 章 基因工程》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
2
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
《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》对选择性必修
课程中的《生物技术与工程》模块提出了明确的要求,其中第三章《基因工
程》是核心内容之一。基因工程是现代生物技术的基石,它不仅在基础研究中
具有重要意义,而且在农业、医药、工业等多个领域具有广泛的应用前景。本
章内容不仅涉及基因工程的基本原理和操作方法,还包括基因工程的应用实例
以及与之相关的伦理和社会问题。
具体来说,本章《基因工程》的教学内容可以分为以下几个部分:
科技探索之路:基因工程的诞生和发展
回顾基因工程的发展历程,从艾弗里的肺炎链球菌转化实验到 CRISPR 基
3
因编辑技术的出现,介绍基因工程领域的重要发现和突破。
分析基因工程诞生的科学基础和技术条件,包括 DNA 双螺旋结构的发现、
限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶的应用等。
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具
介绍基因工程中的三种基本工具:限制性内切核酸酶(限制酶)、 DNA 连
接酶和载体(如质粒)。
通过具体实例,讲解这些工具在基因工程中的应用方法和原理。
探究・实践 DNA 的粗提取与鉴定
设计实验活动,让学生亲手操作,从生物材料中提取 DNA ,并通过二苯胺
试剂进行鉴定。
通过实验,加深学生对 DNA 物理和化学性质的理解,提高实验操作技能。
第 2 节 基因工程的基本操作程序
详细阐述基因工程的基本操作程序,包括目的基因的筛选与获取、基因表
达载体的构建、将目的基因导入受体细胞以及目的基因的检测与鉴定。
通过案例分析,让学生理解基因工程在实际操作中的应用和挑战。
探究・实践 DNA 片段的扩增及电泳鉴定
4
介绍 PCR (聚合酶链式反应)技术,讲解其原理、操作步骤和在基因工程
中的应用。
设计实验活动,让学生使用 PCR 技术扩增特定的 DNA 片段,并通过琼脂
糖凝胶电泳进行鉴定。
拓展视野 历史不能忘记中国科学家对 PCR 的贡献
介绍中国科学家在 PCR 技术发展中的贡献,如钱 嘉韵 对 耐 高 温 DNA 聚合
酶的分 离 和鉴定。
通过这一拓展内容,增 强 学生的 民族自豪感 和科研 自信 心。
第 3 节 基因工程的应用
介绍基因工程在农 牧 业、医药 卫 生和 食品 工业等领域的应用实例。
分析基因工程技术的 优缺点 ,探 讨 其对社会 经济 的 影响 和 潜 在 风险 。
第 4 节 蛋白 质工程的原理和应用
介绍 蛋白 质工程的 概念 、原理和方法,包括 蛋白 质的结构与 功 能关 系 、基
因定 点 突 变 技术等。
通过具体实例,展 示蛋白 质工程在药物研发、工业酶 改造 等方 面 的应用。
(二) 单元 内容分析
5
本 单元 《基因工程》的内容 涵盖 了基因工程的基本原理、操作方法、应用
实例以及伦理和社会问题等多个方 面 。这些内容 既 相 互独立又 相 互联系 , 共同
构 成 了基因工程这一 复杂 而 庞大 的 知识 体 系 。
基础 知识 与核心 概念
基因工程的基本 概念 和原理是本 单元 的基础 知识 ,包括 DNA 的结构与 功 能、
基因的表达与 调控 等。
限制性内切核酸酶、 DNA 连接酶和载体等基因工程工具的 概念 和应用是本
单元 的核心内容之一。
实验操作与技能 培养
通过 DNA 的粗提取与鉴定、 DNA 片段的扩增及电泳鉴定等实验活动, 培
养 学生的实验操作技能和分析解 决 问题的能 力 。
这些实验活动不仅有 助于 学生加深对基因工程原理的理解,还能提高 他们
的动手能 力 和科学 素养 。
应用实例与社会 影响
基因工程在农 牧 业、医药 卫 生和 食品 工业等领域的应用实例是本 单元 的重
要内容之一。
6
通过分析这些应用实例,学生可以了解基因工程技术的实际应用 价值 和社
会 影响 。
伦理与社会问题
基因工程技术的伦理和社会问题是本 单元 的 另 一个重要内容。
通过探 讨 这些问题,学生可以 培养 科学 思维 和社会 责任感 ,学会从多个 角
度审 视和 评价 基因工程技术。
(三) 单元 内容 整 合
为了将本 单元 的内容有 效地整 合在一 起 , 形成 一个 完整 的 知识 体 系 ,可以
采 取以下 措施 :
主 题 引 领与 线 索 贯穿
以 “ 基因工程 ” 为 主 题, 贯穿整 个 单元 的教学内容。
通过设 置 一 系列 与 主 题相关的 子 课题和探究活动,将基因工程的基本原理、
操作方法、应用实例以及伦理和社会问题等内容有 机地联系 在一 起 。
知识迁移 与 综 合 运 用
在教学过程中, 注 重 知识迁移 和 综 合 运 用能 力 的 培养 。
通过案例分析、实验操作和 小 组 讨论 等方式, 引 导学生将 所 学的基因工程
7
知识 应用到实际问题的解 决 中,提高 他们 的 思维 能 力 和 创新 能 力 。
跨 学科 整 合与拓展 延伸
加 强 与其 他 学科的 整 合与拓展 延伸 ,如与物理学、化学、 信息 技术等学科
的 交叉融 合。
通过 跨 学科的学 习 活动,拓 宽 学生的视野和 知识面 , 培养他们 的 综 合 素养
和 创新 能 力 。
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《基因工程》这一 单元 中,生 命观念 的 培养主 要体现在以
下几个方 面 :
结构与 功 能 观
通过学 习 DNA 的结构与 功 能、基因的表达与 调控 等 知识 , 引 导学生 形成 结
构与 功 能相 适 应的生 命观念 。
8
让学生理解基因工程技术的核心在 于 通过 改变 生物体的 遗传 物质来实现对
其性 状 的定 向改造 。
进化与 适 应 观
通过介绍基因工程在农 牧 业中的应用实例,如转基因 抗虫棉 的 培育 等, 引
导学生理解生物进化与 适 应的原理。
让学生 认识 到基因工程技术是 人类利 用生物进化原理来 改造 生物性 状 的重
要手段之一。
稳态 与 平衡观
通过学 习 基因表达 调控 的 机 制, 引 导学生理解生物体内 环境 的 稳态 与 平衡
对 于 生物体 正常 生理 功 能的重要性。
让学生 认识 到基因工程技术可能通过 改变 生物体的基因表达模式来破 坏 其
内 环境 的 稳态 与 平衡 ,从而 引 发一 系列 生物 安全 问题。
(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《基因工程》这一 单
元 中,科学 思维 的 培养主 要体现在以下几个方 面 :
9
归纳 与 概 括
引 导学生对基因工程的基本原理和操作方法进行 归纳 与 概 括, 形成系统 的
知识 体 系 。
通过案例分析,让学生理解基因工程技术的核心步骤和关 键环 节。
演绎 与 推 理
引 导学生 运 用 演绎 与 推 理的方法,分析基因工程技术在实际应用中的可能
性和 局 限性。
通过 小 组 讨论 和课 堂辩论 等方式, 培养 学生的 批判 性 思维 和 创新 能 力 。
模 型 与建模
引 导学生建 立 基因工程操作过程的模 型 ,通过模 型 来理解和解 释 基因工程
技术的原理和应用。
通过实验操作和模 拟演练 等方式,让学生亲 身 体验基因工程技术的操作过
程和应用 效果 。
批判 性 思维
引 导学生对基因工程技术的伦理和社会问题进行 批判 性 思考 , 形成自己 的
独立见 解和 观点 。
10
通过课 堂讨论 和 辩论 等方式, 培养 学生的 思辨 能 力 和表达能 力 。
(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
《基因工程》这一 单元 中,科学探究的 培养主 要体现在以下几个方 面 :
问题发现与提出
引 导学生从现实生活出发,发现与基因工程技术相关的问题,并提出具有
探究意义的问题。
通过 情境 教学和案例分析等方式, 激 发学生的 好奇 心和求 知欲 。
实验设计与实 施
指 导学生设计并实 施 与基因工程技术相关的实验活动,如 DNA 的粗提取与
鉴定、 DNA 片段的扩增及电泳鉴定等。
通过实验操作, 培养 学生的实验技能和科学探究能 力 。
结 果 分析与 交流
引 导学生对实验结 果 进行分析和 讨论 , 形成 科学的结 论 和解 释 。
通过 小 组 交流 和课 堂 展 示 等方式, 培养 学生的表达能 力 和 团队协 作能 力 。