1
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 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
本次大单元教学设计针对的是 2019 版北师大版高中生物学选择性必修
3 《生物技术与工程》中的第 3 章《基因工程》。本章内容涵盖了基因工程的
基本原理、基本工具、操作程序以及基因工程的应用等多个方面,是生物学领
域中的前沿和热点之一。教学内容包括:
基因工程的原理:介绍基因工程的概念、发展历史、基本原理以及其在现
代生物科技中的重要地位。
基因工程的基本工具:详细讲解限制性内切核酸酶、 DNA 连接酶和载体这
三种基本工具在基因工程中的应用和作用机制。
基因工程的操作程序:
目的基因的获得:介绍通过化学合成、基因组文库构建、 cDNA 文库构建
3
等方法获取目的基因的过程。
基因表达载体的构建:阐述如何将目的基因与载体 DNA 连接,形成重组
DNA 分子,并导入受体细胞。
目的基因导入受体细胞:介绍常用的转化、转染、感染等方法,将重组
DNA 分子导入细菌、动植物细胞等受体细胞。
目的基因的表达及产物检测鉴定:讲解目的基因在受体细胞中的表达机制,
以及如何通过分子杂交、抗原 - 抗体杂交等方法检测目的基因的表达产物。
基因工程的应用:介绍基因工程在农业、医药、工业等领域中的广泛应用
及其对人类社会的深远影响。
蛋白质工程:作为基因工程的延伸,介绍蛋白质工程的概念、原理、方法
及其在生物科技中的应用。
这些内容不仅涉及生物学的基础知识,还融合了现代生物技术的最新进展,
对于培养学生的生物学学科核心素养具有重要意义。
(二)单元内容分析
本单元内容紧密围绕基因工程这一主题展开,从原理到应用,从基本操作
到前沿技术,形成了一个完整的知识体系。具体分析如下:
4
知识体系的连贯性:本单元内容从基因工程的基本原理出发,逐步深入到
基本工具、操作程序和应用领域,每个环节都紧密相连,形成了一个逻辑清晰、
条理分明的知识体系。
理论与实践的结合:本单元内容不仅注重理论知识的讲解,还强调了实践
操作的重要性。通过介绍基因工程的操作程序,引导学生了解基因工程技术的
实际应用,培养了学生的动手能力和实践操作能力。
前沿性与基础性并重:本单元内容既包含了基因工程的基础知识,又涉及
了最新的前沿技术,如蛋白质工程等。这种前沿性与基础性的并重,有助于拓
宽学生的视野,培养学生的创新思维和探索精神。
跨学科性:基因工程作为一门交叉学科,涉及生物学、化学、物理学、工
程学等多个领域。本单元内容在介绍基因工程技术的同时, 也 融入了其 他 学科
的相 关 知识,有助于培养学生的跨学科思维和 综 合素养。
(三)单元内容整合
为了 更好 地实现教学目 标 ,本单元内容 需 要进 行适当 的整合和 优 化。具体
措施 如下:
5
整合教学 资源 : 充 分 利 用教 材 、教 辅资料 、 网络资源 等多种教学 资源 ,为
学生 提供丰富 的学 习材料 和实 验案例 。结合本地实际和学生 特 点,开发具有地
方 特色 的教学 资源 和实 验项 目。
优 化教学结构: 根据 教学内容和学生 认 知 水平 ,合理 安排 教学 顺 序和教学
进 度 。 采 用 启 发 式 教学、探 究式 教学等多种教学方法, 激 发学生的学 习兴趣 和
积极 性。注重 课堂互 动和合作学 习 ,培养学生的 沟 通能力和 团队协 作精神。
强化实践操作:基因工程是一门实践性 很 强的学科,因 此 本单元教学应注
重实践操作能力的培养。通过 安排 实 验课 、 参观考察 等 活 动, 让 学生 亲身 体 验
基因工程技术的 魅 力和 挑战 。 鼓励 学生 参 与 课外 科技 活 动和科 研项 目,培养学
生的创新能力和实践能力。
拓展应用领域:基因工程技术在农业、医药、工业等领域有 着 广泛的应用
前 景 。本单元教学应注重拓展应用领域的教学内容, 让 学生了解基因工程技术
在解 决 实际 问 题中的应用 价值 和 潜 力。引导学生 关 注基因工程技术的发展动 态
和前沿技术,培养学生的科技素养和创新能力。
二、《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
6
高中生物学学科核心素养
根据 《 普 通高中生物学 课 程 标准 ( 2017 年 版 2020 年 修 订 )》的要 求 ,
本单元教学应注重培养学生的生物学学科核心素养。具体分解如下:
(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。在本单元教学中,应注重培养学生的生 命观 念,具体表现在
以下 几 个方面:
结构与 功 能 观 :通过介绍基因的结构和 功 能、基因表达载体的构建等内容,
引导学生理解生物体的结构与 功 能之 间 的密切 关 系。 让 学生 认 识到生物体的结
构是 功 能的基础, 功 能是结构的体现,从 而树立 结构与 功 能相 适 应的生 命观 念。
进化与 适 应 观 :通过介绍基因工程在生物进化中的应用和前 景 ,引导学生
理解生物进化的本质和机制。 让 学生 认 识到生物体通过 自然 选择和人工选择等
方 式 不 断适 应环 境变 化,从 而树立 进化与 适 应的生 命观 念。
稳态 与 平衡观 :通过介绍基因工程在维 持 生物体 稳态 和 平衡 中的应用和作
7
用机制,引导学生理解生物体内 部 环 境 的 稳态 和 平衡 对于生 命活 动的重要性。
让 学生 认 识到生物体通过调节内 部 环 境来 维 持稳态 和 平衡 ,从 而树立稳态 与 平
衡 的生 命观 念。
(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。在本单元教学中,应注
重培养学生的科学思维,具体表现在以下 几 个方面:
归纳 与概括:通过介绍基因工程的基本原理和基本工具等内容,引导学生
学会从具体现 象 中 归纳 出一 般规律 和方法。 让 学生 认 识到 归纳 与概括是科学思
维的重要方法之一,从 而 培养 归纳 与概括的科学思维能力。
演绎 与 推 理:通过介绍基因工程的操作程序和应用领域等内容,引导学生
学会从一 般规律 和方法 推 导出具体现 象 和结 果 。 让 学生 认 识到 演绎 与 推 理是科
学思维的 另 一种重要方法,从 而 培养 演绎 与 推 理的科学思维能力。
模型 与建 模 :通过介绍基因表达载体的构建和基因工程操作程序等内容,
引导学生学会建 立 和 使 用 模型来描 述和解 释 生物学现 象 。 让 学生 认 识到 模型 与
8
建 模 是科学思维的重要手 段 之一,从 而 培养 模型 与建 模 的科学思维能力。
批判 性思维:通过介绍基因工程技术的 优缺 点和应用前 景 等内容,引导学
生学会 批判 性地思 考问 题和分析 问 题。 让 学生 认 识到 批判 性思维是科学思维的
重要组成 部 分之一,从 而 培养 批判 性思维的能力。
(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。在本
单元教学中,应注重培养学生的科学探 究 能力,具体表现在以下 几 个方面:
发现 问 题的能力:通过介绍基因工程技术的应用领域和前沿动 态 等内容,
引导学生学会发现现实 世界 中的生物学 问 题。 让 学生 认 识到发现 问 题是科学探
究 的第一步,从 而 培养发现 问 题的能力。
实 验 设计与实 施 能力:通过 安排 实 验课 和 课外 科技 活 动等 活 动形 式 ,引导
学生学会设计并实 施 生物学实 验 。 让 学生 认 识到实 验 设计与实 施 是科学探 究 的
重要环节之一,从 而 培养实 验 设计与实 施 的能力。
结 果 分析与交 流 能力:通过组 织 实 验 结 果 展 示 和交 流讨 论等 活 动形 式 ,引
9
导学生学会对实 验 结 果 进 行 分析和交 流讨 论。 让 学生 认 识到结 果 分析与交 流 是
科学探 究 的必要环节之一,从 而 培养结 果 分析与交 流 的能力。
( 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。在本单元教学中,应注重培养学
生的社会 责任 意识,具体表现在以下 几 个方面:
关 注社会热点 议 题:通过介绍基因工程技术在社会热点 议 题中的应用和 争
议 等内容,引导学生 关 注社会热点 议 题并 参 与 讨 论。 让 学生 认 识到 关 注社会热
点 议 题是 公民 应 尽 的社会 责任 之一,从 而 培养 关 注社会热点 议 题的意识。
参 与科学 决策 过程:通过组 织模拟 科学 决策 过程等 活 动形 式 ,引导学生 参
与科学 决策 过程并发表 自己 的 见 解。 让 学生 认 识到 参 与科学 决策 过程是 公民参
与社会 事务 的重要 途径 之一,从 而 培养 参 与科学 决策 过程的能力。
传播 科学知识与理念:通过组 织 科 普宣传活 动等形 式 ,引导学生 传播 科学
知识与理念并 提 高 公众 科学素养。 让 学生 认 识到 传播 科学知识与理念是 公民 应
尽 的社会 责任 之一,从 而 培养 传播 科学知识与理念的能力。
10
本单元教学应注重培养学生的生物学学科核心素养,通过 优 化教学内容、
改 进教学方法和完 善评价 体系等 措施来提 高学生的生 命观 念、科学思维、科学
探 究 和社会 责任 意识等方面的能力 水平 。
三、 学情分析
(一) 已 知内容分析
在进入《基因工程》这一大单元学 习 之前,学生 已经 完成了必修 课 程的学
习 ,对生物学的基本概念、原理和方法有了一定的了解。 特别 是在必修 2 《 遗
传 与进化》 模块 中,学生 已经 学 习 了 遗传 的细胞基础、 遗传 的分子基础、 遗传
的基本 规律 、生物的 变异 和生物的进化等内容,为理解基因工程 提供 了必要的
遗传 学基础。
具体 来说 ,学生 已 知内容主要包括:
遗传信息 的载体:学生 已经 了解 DNA 是生物体的 遗传 物质,能 够储存 和 传
递遗传信息 。 他们 知 道 DNA 分子 由四 种 脱氧 核 苷 酸组成,通过 碱 基 互补配 对原
则 形成 双螺旋 结构。
基因的概念:学生明白基因是 DNA 分子 上 具有 特 定 遗传效 应的 片段 ,能 够