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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《第三章 基因工程赋予生物新的遗传特
性》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
《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》对生物技术与
工程模块提出了明确的教学要求,其中《第三章 基因工程赋予生物新的遗传特
性》是选择性必修 3 中的重要内容。本章内容不仅涉及基因工程的基本原理和
技术,还探讨了基因工程在农业、畜牧业、渔业以及医学领域的广泛应用,以
及蛋白质工程作为基因工程延伸的重要性和具体实践。
具体来说,本章内容包括三节:
基因工程是一种重组 DNA 技术:本节主要介绍了基因工程的基本原理和技
术,包括生物科学与技术的发展如何催生基因工程,重组 DNA 技术所需的三种
基本工具(限制性内切核酸酶、 DNA 连接酶和载体),以及基因工程的基本操
作程序(目的基因的获取、重组载体的构建、重组载体的导入和筛选、目的基
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因的表达与鉴定)。
基因工程的广泛应用改善了人类的生活品质:本节详细阐述了基因工程在
各个领域的应用,包括基因工程如何赋予农作物新的优良性状(如抗虫、抗病、
高产等),在畜牧业和渔业上的应用前景(如转基因动物、鱼类等),以及在
医学领域的巨大贡献(如基因治疗、疫苗生产等)。
蛋白质工程是基因工程的延伸:本节介绍了蛋白质工程的概念,即根据基
因工程原理设计和改造蛋白质,以改变蛋白质的性状和功能,满足人类生产和
生活的需要。
这些内容不仅涵盖了基因工程的理论基础,还涉及了实际应用的多个方面,
旨在帮助学生全面理解基因工程在现代生物技术中的重要地位和作用。
(二)单元内容分析
根据教学内容,本章可以分为三个主要单元:
基因工程的基本原理和技术单元:本单元主要介绍基因工程的基本概念、
发展历程、所需工具以及基本操作程序。通过学习,学生应能够理解基因工程
是如何通过剪切和拼接 DNA 分子来实现生物遗传特性的定向改造。
基因工程的应用单元:本单元详细探讨了基因工程在农业、畜牧业、渔业
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和医学领域的广泛应用。学生将了解基因工程如何通过改良作物性状、培育转
基因动物等方式,提高农产品的产量和品质,改善动物的生产性能,以及为人
类疾病的治疗和预防提供新的手段。
蛋白质工程单元:本单元介绍了蛋白质工程的概念和原理,以及如何通过
基因工程技术来设计和改造蛋白质。学生将学习如何利用定点突变、基因融合
和基因剪接等技术,创造出具有特定性状和功能的蛋白质,以满足人类生产和
生活的需要。
这三个单元紧密相连,逐步深入,共同构成了基因工程教学内容的完整体
系。通过学习这些单元,学生将全面掌握基因工程的基本原理、技术和应用,
为未来的学习和工作打下坚实的基础。
(三)单元内容整合
在整合单元内容时, 我们 应 注 重 知识 的系 统 性和连 贯 性,确 保 学生能够在
学习过程中逐步建 立起 对基因工程全面 而 深入的理解。具体来说,可以 采 取以
下 措施 :
知识串联 :将基因工程的基本原理、技术和应用有 机 地 串联起 来, 形 成一
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个完整的 知识 体系。 例 如,在介绍基因工程的基本原理时,可以 适 时 引 入其在
各个领域的应用实 例 ,帮助学生理解基因工程技术的实际 价值 和 意义 。
案例 分析:通过具体 案例 分析,帮助学生深入理解基因工程技术的应用和
效果 。 例 如,可以选择一些成功的基因工程应用 案例 (如转基因抗虫 棉 的培育、
基因治疗技术的突 破 等), 引 导学生分析这些 案例 的成功 经验 和 存 在的 问题 ,
培 养他们 的 批判 性 思维 和解 决问题 的能 力 。
实践操作: 结 合教学内容,设计一些实践操作活动, 让 学生在动手实践中
加 深对基因工程技术的理解和掌握。 例 如,可以组 织 学生 进行 DNA 分子的剪切
和拼接实 验 , 让他们亲身 体 验 基因工程技术的操作过程和方 法 。
跨 学科整合:将基因工程技术与其 他 学科 知识进行 整合, 拓 展学生的 视野
和 知识 面。 例 如,可以将基因工程技术与 信息 技术、 环境 科学等学科 进行交叉
融合, 引 导学生探讨基因工程技术在 信息 技术、 环境保护 等领域的应用前景和
挑战 。
通过这些 措施 的实 施 ,可以有 效 地整合单元内容,提高教学 效果 和学生的
学习 兴趣 。
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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)》,高中生
物学学科核 心素养 主要包括生 命观 念、科学 思维 、科学探 究 和 社会责任四 个方
面。以下是对这 四 个方面的具体分解:
(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《第三章 基因工程赋予生物新的遗传特性》的教学中,生
命观 念主要体现在以下 几 个方面:
结 构与功能 观 :通过介绍基因工程的基本原理和技术, 引 导学生理解 DNA
分子的 结 构与其功能 之间 的 关 系。 例 如,在模 拟 DNA 分子的剪切和拼接实 验 中,
让 学生 观察 和分析 DNA 分子的 结 构特点,理解其如何通过特定序 列 的剪切和拼
接来实现遗传 信息 的传 递 和表达。
进化 与 适 应 观 :通过探讨基因工程在各个领域的应用, 引 导学生理解生物
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进化 与 适 应的基本原理。 例 如,在介绍转基因抗虫 棉 的培育过程中, 让 学生 思
考棉铃 虫抗 药 性的产生 机 制以及转基因抗虫 棉 如何通过基因工程手段来 克服 这
一 问题 , 从而加 深对生物 进化 与 适 应的理解。
稳态 与 平衡观 :通过介绍基因工程技术在生 态 系 统 中的应用, 引 导学生理
解生物体与 环境之间 的相 互 作用和 稳态维持机 制。 例 如,在探讨基因工程对生
态 系 统 的 影响 时, 让 学生分析转基因作物如何通过与 环境 相 互 作用来 维持 生 态
系 统 的 稳态 和 平衡 。
物质与能量 观 :通过介绍基因工程技术在农业、畜牧业等领域的应用, 引
导学生理解物质与能量在生物体内的转 化 和利用过程。 例 如,在介绍转基因作
物的高产特性时, 让 学生 思考 这些作物如何通过基因工程手段来提高 光 合作用
效率 和物质 积累 能 力 , 从而加 深对物质与能量 观 的理解。
(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《第三章 基因工程赋
予生物新的遗传特性》的教学中,科学 思维 主要体现在以下 几 个方面:
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归纳 与概括:通过 引 导学生对基因工程技术的原理和应用 进行归纳 和概括,
培 养他们 的 逻辑思维 和概括能 力 。 例 如,在 总结 基因工程技术的基本操作时,
让 学生 归纳 出 每 个步 骤 的 关键 点和 注意事项 , 形 成系 统 的 知识 体系。
演绎 与 推 理:通过 引 导学生 进行演绎推 理和 假 设 验证 ,培 养他们 的 推 理能
力 和创新 思维 。 例 如,在探讨基因工程在医学领域的应用时,可以 让 学生提出
一个 假 设(如基因治疗可以治 愈某 种遗传性疾病), 然后 通过 查阅资料 和实 验
验证 来 验证 这个 假 设的 正 确性。
模 型 与建模:通过 引 导学生建 立 基因工程技术的模 型或 模 拟 实 验 ,培 养他
们 的建模能 力 和实 验 设计能 力 。 例 如,在模 拟 DNA 分子的剪切和拼接实 验 中,
可以 让 学生根据实 验 原理和操作步 骤 来设计实 验 方 案 , 并 预 测 实 验结果 。
批判 性 思维 :通过 引 导学生对基因工程技术的原理和应用 进行批判 性 思考 ,
培 养他们 的 批判 性 思维 和解 决问题 的能 力 。 例 如,在探讨基因工程技术的 安 全
性 问题 时,可以 让 学生分析转基因作物可能 带 来的生 态风险 和 食 品 安 全 问题 ,
并 提出相应的解 决 方 案 。
(三)科学探 究
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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
《第三章 基因工程赋予生物新的遗传特性》的教学中,科学探 究 主要体现在以
下 几 个方面:
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 ,发
现 问题并 提出科学 问题 。 例 如,在介绍转基因作物的高产特性时,可以 让 学生
思考 这些作物的高产特性是如何产生的 ? 是 否存 在 潜 在的生 态风险?
实 验 设计与实 施 :通过 引 导学生设计 并 实 施 实 验 方 案 ,培 养他们 的实 验 设
计能 力 和动手实践能 力 。 例 如,在模 拟 DNA 分子的剪切和拼接实 验 中,可以 让
学生根据实 验 原理和操作步 骤 来设计实 验 方 案 , 并进行 实 验 操作和 数 据 记录 。
结果 分析与 交流 :通过 引 导学生对实 验结果进行 分析和 交流 讨论,培 养他
们 的 数 据分析能 力 和 沟 通表达能 力 。 例 如,在完成模 拟 DNA 分子的剪切和拼接
实 验后 ,可以 让 学生分析实 验结果 与预 期结果之间 的 差异 及其原因, 并进行小
组 交流 和讨论。
科学探 究态度 与 精神 :通过培 养 学生的科学探 究态度 和 精神 , 激 发 他们 对
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生物学现 象 的 好奇心 和求 知欲 。 例 如,在介绍基因工程技术的原理和应用时,
可以 引 导学生 关注 科学前 沿 动 态 和 热 点 问题 , 激 发 他们 对科学 研究 的 兴趣 和 热
情 。
( 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《第三章 基因工程赋予生物
新的遗传特性》的教学中, 社会责任 主要体现在以下 几 个方面:
关注社会热 点 议题 :通过 引 导学生 关注社会热 点 议题 和生物学 问题 ,培 养
他们 的 社会责任感 和 公民意识 。 例 如,在探讨基因工程技术的 安 全性 问题 时,
可以 让 学生 关注国 内 外关于 转基因作物的 争议 和讨论, 并 发表 自己 的 观 点和 看
法 。
参 与科学实践与 社会服务 :通过 引 导学生 参 与科学实践和 社会服务 活动,
培 养他们 的实践能 力 和 社会责任感 。 例 如,可以组 织 学生 参观 基因工程实 验室
或 相 关企 业,了解基因工程技术的实际应用和 社会价值;或者 组 织 学生 参 与 社
区环保 活动 或 科普 宣 传活动,提高 公众 对基因工程技术的 认识 和接 受度 。