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2019 版 北师大版 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
本章《细胞工程》是高中生物学选择性必修 3 《生物技术与工程》的重要
组成部分,涵盖了植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程三大板块。细胞工
程作为现代生物技术的核心领域之一,不仅在理论研究上具有重要意义,而且
在农业生产、医学治疗、环境保护等多个领域具有广泛的应用前景。本章内容
旨在让学生理解细胞工程的基本原理和技术手段,掌握植物组织培养、植物体
细胞杂交、动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植及干细胞研究与应
用等关键技术,并通过胚胎工程的学习,了解受精和早期胚胎发育过程及胚胎
工程的技术手段。
(二)单元内容分析
植物细胞工程
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植物组织培养技术:植物组织培养是指利用植物体的离体组织或细胞,在
无菌和适宜的人工培养基及环境条件下,使其再生为完整植株的技术。该部分
内容重点介绍植物组织培养的基本原理、培养条件、培养过程以及应用实例。
植物体细胞杂交技术:植物体细胞杂交是将不同植物体细胞融合形成杂种
细胞,进而培育出杂种植株的技术。该部分内容详细阐述植物体细胞杂交的原
理、方法、步骤及其在作物育种中的应用。
植物细胞工程的应用:介绍植物细胞工程在农业生产、药用植物培养、植
物资源保护等方面的应用实例,强调植物细胞工程在解决人类面临的食物安全、
健康医药、生态环境等问题中的重要作用。
动物细胞工程
动物细胞培养技术:动物细胞培养是指从动物体获取相关组织,分散成单
个细胞后,在适宜的培养条件下使其生长和增殖的技术。该部分内容讲解动物
细胞培养的基本原理、培养条件、培养类型及其在医学研究和工业生产中的应
用。
动物细胞融合技术:动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学手段,使
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两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。该部分内容详细介绍动物细胞
融合的原理、方法、融合剂的选择及其在单克隆抗体制备等领域的应用。
动物细胞核移植技术:动物细胞核移植是将供体细胞核移植到去核的卵母
细胞中,使重组细胞发育成新个体的技术。该部分内容阐述动物细胞核移植的
原理、方法、操作步骤及其在克隆动物、转基因动物生产等方面的应用。
干细胞的研究与应用:干细胞是一类具有自我复制能力并能分化成其他类
型功能细胞的多潜能细胞。该部分内容介绍干细胞的定义、分类、生长和分化
机制及其在再生医学、组织工程、药物筛选等领域的应用前景。
胚胎工程
受精和早期胚胎的发育:介绍受精过程、早期胚胎的发育阶段及特征,为
理解胚胎工程技术奠定基础。
胚胎工程的技术手段:详细阐述胚胎移植、胚胎分割、体外受精、胚胎干
细胞培养等胚胎工程技术的原理、方法及其在畜牧业生产、医学辅助生殖技术
等领域的应用。
(三)单元内容整合
本章内容以细胞工程为核心,将植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程
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三大板块有机整合,形成一个完整的细胞工程知识体系。通过整合,学生不仅
能够掌握细胞工程的基本原理和技术手段,还能深刻理解细胞工程在农业、医
学、环境保护等多个领域的应用价值。本章内容注重理论与实践相结合,通过
丰富的实例和案例,帮助学生将所学知识应用于解决实际问题,培养其创新思
维 和实践能力。
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 包括 生 命观念 、 科 学思 维 、 科 学 探 究和 社会责任
四 个方面。以下是 对 本章教学内容在生物学学 科 核心 素 养方面的具体分解。
(一)生 命观念
结 构 与功能 观
在植物组织培养技术中,学生应理解植物细胞的结 构 与功能关系, 认 识到
细胞具有全能性,能够在适宜条件下再生为完整植株。
在动物细胞培养技术中,学生应了解动物细胞的结 构 特点及其功能,理解
细胞增殖和分化的调 控 机制。
在胚胎工程中,学生应掌握受精和早期胚胎的发育过程,理解胚胎细胞的
结 构 与功能关系及其在胚胎发育中的作用。
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进化与适应 观
通过植物体细胞杂交技术的应用实例,学生应 认 识到不同植物种 间 通过细
胞融合 可 以产生具有新性 状 的杂种植株, 这 是生物进化的重要 途径 之一。
在动物细胞核移植技术中,学生应理解细胞核移植能够 改变 细胞的 遗传 物
质 ,从而产生具有新性 状 的个体, 这 体现了生物进化的 可塑 性。
稳 态与 平衡观
在细胞培养过程中,学生应 认 识到细胞内外环境的 稳 态 对 于细胞生长和增
殖的重要性,理解细胞 如何 通过调 节 自 身 代 谢 和 信号传导途径来维持稳 态。
在胚胎工程中,学生应了解胚胎在发育过程中 需 要 维持 内环境的 稳 态,以
确 保胚胎的 正常 发育和分化。
(二) 科 学思 维
归纳 与 概括
学生应能够通过 对 植物组织培养、动物细胞培养等实 验 过程的 观察 和 记录 ,
归纳总 结出细胞生长和增殖的一 般规律 。
在学习植物体细胞杂交和动物细胞融合技术 时 ,学生应能够 概括 出细胞融
合的基本原理和方法。
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演绎 与 推 理
基于 对 细胞结 构 和功能的理解,学生应能够 演绎推 理出不同细胞类型在培
养条件下的生长特性和分化方 向 。
在学习胚胎工程 时 ,学生应能够 根据 受精和早期胚胎的发育过程, 推 理出
胚胎工程技术的 可 能应用前景。
模 型与 建模
学生应能够利用 数 学 模 型 描 述细胞生长和增殖的动力学过程,理解细胞 数
量随时间 的 变 化 规律 。
在学习植物细胞工程和动物细胞工程 时 ,学生应能够 构建 细胞融合和细胞
核移植的 模 型,以 直观地 理解 这些 技术的原理和方法。
批判 性思 维
学生应能够 批判 性 地评估 不同细胞工程技术的 优缺 点,理解其在实际应用
中的 局限 性和潜在 风险 。
在学习干细胞的研究与应用 时 ,学生应能够 批判 性 地 思 考 干细胞治疗的安
全性和有 效 性问题。
创 造 性思 维
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学生应能够 运 用所学知识创 造 性 地提 出新的细胞工程技术或 改 进现有技术
的方案。
在学习胚胎工程 时 ,学生应能够 探索 胚胎干细胞在再生医学和组织工程领
域的新应用。
(三) 科 学 探 究
观察 与 提 问
学生应能够通过 对 细胞培养过程的 观察 , 提 出有关细胞生长和增殖的问题。
在学习植物体细胞杂交和动物细胞融合技术 时 ,学生应能够 观察 细胞融合
的现 象 并 提 出相关问题。
实 验设计 与实 施
学生应能够 设计 并实 施 植物组织培养、动物细胞培养等实 验 方案,掌握实
验设计 的基本原 则 和方法。
在学习干细胞的研究与应用 时 ,学生应能够 设计 并实 施 干细胞培养和分化
的实 验 方案, 探索 干细胞的多潜能性。
证据收集 与分析
学生应能够 收集 并分析细胞培养过程中的实 验数据 ,理解细胞生长和增殖
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的 规律 。
在学习胚胎工程 时 ,学生应能够 收集 并分析胚胎移植和胚胎分割等实 验 的
数据 结 果 , 评估 胚胎工程技术的有 效 性。
交 流 与 讨 论
学生应能够在实 验 过程中与同 伴 进 行 交 流 和 讨 论,分 享 实 验 心 得 和体 会 。
在学习细胞工程技术 时 ,学生应能够 参 与 课堂讨 论和 小 组 活 动,分 享对 细
胞工程技术原理和应用的理解。
( 四 ) 社会责任
参 与 社会议 题 讨 论
学生应能够关注细胞工程技术在农业生产、医学治疗等领域的应用进 展 ,
并 参 与相关 社会议 题的 讨 论。
在学习干细胞的研究与应用 时 ,学生应能够关注干细胞治疗的 伦 理和法 律
问题,并 积极参 与相关 讨 论。
作出理性解 释 和 判断
学生应能够 运 用所学知识 对 细胞工程技术的安全性和有 效 性作出理性解 释
和 判断 。
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在学习胚胎工程 时 ,学生应能够基于 科 学 事 实 对 胚胎移植和胚胎干细胞研
究的 伦 理问题进 行 理性思 考 和 判断 。
解决现实生 活 问题
学生应能够 运 用细胞工程技术知识解决农业生产中的实际问题, 如提 高作
物产 量 、 改良 作物 品质 等。
在学习动物细胞工程 时 ,学生应能够 探索 动物细胞培养技术在生物制药和
生物 材料 领域的应用潜力。
环境保护意识
学生应理解细胞工程技术在环境保护和生态修复中的潜在应用, 如 利用植
物细胞工程技术培育 耐逆 性植物 品 种以应 对 环境 压 力。
在学习细胞工程技术 时 ,学生应关注其 对 生态环境的 影响 ,并 积极参 与环
境保护 行 动。
通过以上 对 本章教学内容的生物学学 科 核心 素 养分解,我 们可 以 清晰地看
到细胞工程在培养学生生 命观念 、 科 学思 维 、 科 学 探 究和 社会责任 方面的重要
作用。在教学过程中,教 师 应注重 引导 学生深 入 理解细胞工程的原理和方法,
培养其创新思 维 和实践能力,同 时 关注其 社会责任感 的培养,为其 未来 成为具