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2019 版 沪科教版 高中生物学 选择性必修 3 生物技
术与工程《第二章 细胞工程通过细胞水平的操作获
得产品》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
本次大单元教学设计的内容来源于 2019 版沪科教版高中生物学选择性必
修 3 《生物技术与工程》中的第二章《细胞工程通过细胞水平的操作获得产
品》。本章内容涵盖了植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技术,
以及胚胎工程等多个方面,通过细胞水平的操作来展示生物技术的广泛应用和
巨大潜力。
植物细胞工程:包括组织培养和体细胞杂交技术。组织培养技术通过将离
体的植物器官、组织和细胞在适宜条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化成完
整植株,实现了植物的快速繁殖、脱毒和次生代谢产物的生产。体细胞杂交技
术则通过融合不同植物的体细胞,培育出具有双亲遗传特性的新植株,为植物
育种提供了新的途径。
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动物细胞工程:主要涉及动物细胞的培养、融合和核移植技术。动物细胞
培养是动物细胞工程的基础,包括原代培养和传代培养,为生物制品的生产、
细胞融合和基因工程等提供了细胞来源。动物细胞融合技术通过物理、化学或
生物学方法使两个或多个动物细胞结合成一个细胞,是制备单克隆抗体的关键
技术。核移植技术则通过将动物体细胞核移入去核的卵母细胞中,实现动物克
隆,展示了动物体细胞核的全能性。
核移植与干细胞技术:核移植技术不仅用于动物克隆,还为干细胞研究提
供了新的思路。干细胞技术则通过体外培养和诱导分化,为组织修复、疾病治
疗和再生医学提供了可能。
胚胎工程:包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术,通过处理早期胚
胎获得目标个体,为畜牧业生产、遗传病治疗和珍稀动物保护提供了重要手段。
本章内容不仅涉及了生物技术的多个领域,还展示了细胞工程在农业生产、
医药研发、环境保护等方面的广泛应用,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
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植物细胞工程
组织培养技术:学生需要了解组织培养的基本原理和过程,包括外植体的
选择、消毒、接种、培养等步骤,以及愈伤组织的形成和再分化过程。通过实
践活动,学生能够掌握植物组织培养的基本技能,理解细胞全能性的概念。
体细胞杂交技术:学生需要了解体细胞杂交的基本原理和过程,包括原生
质体的制备、融合、筛选和植物组织培养等步骤。通过案例分析,学生能够认
识到体细胞杂交技术在植物育种中的应用价值。
植物细胞工程的应用:学生需要了解植物细胞工程在快速繁殖、脱毒、次
生代谢产物生产和育种等方面的应用。通过讨论和交流,学生能够理解植物细
胞工程对农业生产和社会经济发展的贡献。
动物细胞工程
动物细胞培养:学生需要了解动物细胞培养的基本原理和过程,包括原代
培养和传代培养的区别与联系,以及细胞培养的条件和要求。通过实验操作,
学生能够掌握动物细胞培养的基本技能。
动物细胞融合技术:学生需要了解动物细胞融合的基本原理和过程,以及
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细胞融合技术在单克隆抗体制备中的应用。通过案例分析,学生能够认识到单
克隆抗体在医学 诊断 和治疗中的重要价值。
核移植与干细胞技术:学生需要了解核移植技术的基本原理和过程,以及
干细胞的基本特 征 和分 类 。通过讨论和交流,学生能够理解核移植技术和干细
胞技术在医学研究和治疗中的潜力。
胚胎工程
胚胎形成与早期发育:学生需要了解 哺乳 动物胚胎的形成过程和早期发育
特 点 。通过 观察 和讨论,学生能够理解胚胎细胞的全能性和发育潜能。
胚胎工程的应用:学生需要了解胚胎工程在体外受精、胚胎移植和胚胎分
割等方面的应用。通过案例分析,学生能够认识到胚胎工程在畜牧业生产、遗
传病治疗和珍稀动物保护中的重要作用。
( 三 )单元内容整合
本次大单元教学设计将植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技
术,以及胚胎工程等内容 进行 整合,形成一个系 统 的生物技术 知 识体系。通过
实践活动、案例分析和讨论交流等方 式 , 引 导学生 深 入理解细胞工程的基本原
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理和应用价值,培养学生的生物学学科核心素养。
具体来 说 ,本单元将 围绕“ 细胞工程的应用与价值 ”这 一主 题 展 开 教学。
通过植物细胞工程的学 习 , 引 导学生了解组织培养和体细胞杂交技术的基本原
理和应用 ; 通过动物细胞工程的学 习 , 引 导学生了解动物细胞培养、融合和核
移植技术的基本原理和应用 ;然后 ,通过核移植与干细胞技术的学 习 , 引 导学
生了解干细胞的基本特 征 和分 类 ,以及核移植技术在医学研究和治疗中的潜力 ;
通过胚胎工程的学 习 , 引 导学生了解胚胎工程的基本原理和应用价值。
在教学过程中, 注 重培养学生的实践能力和 创 新精 神 。通过组织学生 进行
植物组织培养、动物细胞培养等实践活动,提高学生的实验操作技能和科学 探
究能力。 鼓励 学生 积极参 与 课堂 讨论和交流活动,培养学生的合作意识和 表达
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
根据 《 普 通高中生物学 课 程标 准 ( 2017 年 版 2020 年 修 订 )》的要求,
本次大单元教学设计将 围绕 生 命观 念、科学思 维 、科学 探 究和社会 责任四 个 维
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度 展 开 教学,培养学生的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。在本次大单元教学中,将 引 导学生形成以下生 命观 念:
结 构 与 功 能 观 :通过植物组织培养和动物细胞培养等实践活动, 引 导学生
理解细胞结 构 与 其功 能 之间 的 密切 关系。例 如 ,通过 观察 植物愈伤组织的形成
和再分化过程,理解细胞分化与 功 能特化的关系 ; 通过 观察 动物细胞在培养过
程中的形 态变 化,理解细胞生 长 与分 裂 的 规律 。
进 化与适应 观 :通过体细胞杂交技术和胚胎工程等内容的学 习 , 引 导学生
理解生物 进 化的过程和 机 制。例 如 ,通过分析体细胞杂交技术在植物育种中的
应用案例,理解基因重组在生物 进 化中的作用 ; 通过讨论胚胎工程在畜牧业生
产中的应用价值,理解 自然 选择和 人 工选择对生物 进 化的 影响 。
稳态 与平 衡观 :通过动物细胞培养和核移植技术等内容的学 习 , 引 导学生
理解生物体内 部 环境的 稳态 和平 衡机 制。例 如 ,通过分析动物细胞在培养过程
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中的生 长曲线 和代谢特 点 ,理解细胞内外环境的 相互 作用和平 衡 关系 ; 通过讨
论核移植技术在医学研究和治疗中的应用潜力,理解生物体内 部 环境的 稳态 对
生 命 活动的重要性。
物质与能 量观 :通过植物细胞工程和动物细胞工程等内容的学 习 , 引 导学
生理解生物体内的物质代谢和能 量转换 过程。例 如 ,通过分析植物组织培养过
程中 营 养物质的 吸收 和 利 用 情况 ,理解植物细胞内的物质代谢过程 ; 通过分析
动物细胞在培养过程中的能 量 代谢特 点 ,理解动物细胞内的能 量转换 过程。
(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。在本次大单元教学中,
将培养学生的科学思 维 能力,具体包括:
归纳 与概括:通过植物细胞工程和动物细胞工程等内容的学 习 , 引 导学生
对 观察 到的生 命 现 象进行归纳 和概括,形成生物学概念。例 如 ,通过 观察 植物
愈伤组织的形 态 结 构 特 点 , 归纳 出愈伤组织的 定 义和特 征; 通过 观察 动物细胞
在培养过程中的形 态变 化特 点 ,概括出动物细胞生 长 和分 裂 的 规律 。
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演绎 与 推 理:通过体细胞杂交技术和胚胎工程等内容的学 习 , 引 导学生 运
用 已 学的生物学概念 进行演绎 和 推 理,解 决 实 际问题 。例 如 ,通过分析体细胞
杂交技术在植物育种中的应用案例, 推 导出基因重组在生物 进 化中的作用 机 制 ;
通过讨论胚胎工程在畜牧业生产中的应用价值, 推 导出胚胎移植技术在提高畜
牧业生产 效率 方面的潜力。
模型 与 建模 :通过植物组织培养和动物细胞培养等实践活动, 引 导学生 运
用 模型 与 建模 的方法研究生物学 问题 。例 如 ,通过 建立 植物组织培养过程的 数
学 模型 , 模拟 不同培养条件下植物愈伤组织的生 长情况; 通过 建立 动物细胞培
养过程的物理 模型 , 模拟 不同培养条件下动物细胞的生 长 和分 裂情况 。
批判 性思 维 :通过讨论和交流活动, 引 导学生对生物学 问题进行批判 性思
考 ,形成 独立 的 见 解和 观点 。例 如 ,在讨论植物细胞工程的应用价值 时 , 引 导
学生分析不同技术路 线 的 优缺点 和适用 范围; 在讨论动物细胞工程的应用 前景
时 , 引 导学生思 考 技术 伦 理和社会 责任 等 问题 。
( 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 ,
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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
次大单元教学中,将培养学生的科学 探 究能力,具体包括:
问题 发现与提出:通过 引 导学生 观察 和分析现实 世界 中的生物学现 象 , 鼓
励 学生提出具有 探 究价值的 问题 。例 如 ,在 观察 植物组织培养过程 时 , 引 导学
生提出关于愈伤组织形成 机 制的 问题; 在 观察 动物细胞培养过程 时 , 引 导学生
提出关于细胞生 长 和分 裂规律 的 问题 。
实验设计与实 施 :通过组织学生 进行 植物组织培养、动物细胞培养等实践
活动,培养学生的实验设计和实 施 能力。例 如 ,在设计植物组织培养实验方案
时 , 引 导学生 考虑 外植体的选择、消毒、接种和培养条件等因素 ; 在设计动物
细胞培养实验方案 时 , 引 导学生 考虑 细胞来源、培养基 配 方和培养条件等因素。
证据收集 与分析:通过 引 导学生 收集 和分析实验 数据 和 其他相 关 资料 ,培
养学生的 证据收集 和分析能力。例 如 ,在 收集 植物组织培养实验 数据时 , 引 导
学生 记录 愈伤组织的生 长情况 和形 态 特 征; 在 收集 动物细胞培养实验 数据时 ,
引 导学生 记录 细胞的生 长曲线 和代谢特 点 。
结 果 交流与讨论:通过组织学生 进行课堂 讨论和交流活动,培养学生的结