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

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。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。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。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，为其未来成为具有创新精神和社会责任感的优秀人才奠定坚实基础。学情分析（一）已知内容分析在高中生物学的学习过程中，学生们已经具备了一定的生物学基础知识，特别是在必修课程中，他们学习了细胞的基本结构和功能、遗传规律、生物进化等核心概念。这些内容为选择性必修3《生物技术与工程》的学习奠定了坚实的基础。特别是在细胞工程这一章节之前，学生们已经通过必修课程的学习，对细胞的结构（如细胞膜、细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的结构和功能）有了较为深入的理解，同时也掌握了细胞分裂（如有丝分裂、减数分裂）和细胞分化等基本过程。学生们在化学课程中学习了关于分子、原子、化学键等基础知识，这有助于他们理解细胞工程中的某些技术原理，如植物组织培养中的培养基配制、植物体细胞杂交中的原生质体融合等，都涉及到了化学物质的反应和变化。在必修课程中，学生们还接触到了生物技术的应用实例，如基因工程在农业、医药等领域的应用，这为他们理解细胞工程的应用提供了背景知识。例如，通过基因工程改造的作物品种在农业生产中的应用，可以类比到植物细胞工程中通过组织培养技术快速繁殖优良品种的应用。（二）新知内容分析在选择性必修3《生物技术与工程》的《第2章细胞工程》中，学生们将接触到一系列全新的知识和技术。在植物细胞工程部分，学生们将学习植物组织培养技术，包括培养基的配制、外植体的选择、无菌操作技术、愈伤组织的诱导与分化等关键步骤。这些内容是细胞工程中的基础，也是后续学习植物体细胞杂交技术的前提。植物体细胞杂交技术是一项高科技的生物技术，通过融合不同植物的原生质体，可以获得具有双亲遗传特性的杂种植株。这一技术不仅拓宽了育种途径，还为实现远缘杂交提供了可能。学生们需要理解原生质体融合的原理、方法和影响因素，以及杂交后代的遗传特性分析。植物细胞工程的应用广泛，包括快速繁殖优良品种、脱除病毒、生产次生代谢产物等。学生们需要了解这些应用的实际案例，以及细胞工程在农业生产、医药制造等领域的重要性。在动物细胞工程部分，学生们将学习动物细胞培养技术，包括细胞系的建立、细胞的传代培养、细胞冻存与复苏等基本技能。这些技术是进行动物细胞融合、细胞核移植等高级生物技术的基础。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融合成一个细胞，这项技术在单克隆抗体制备等领域有着重要应用。学生们需要理解细胞融合的原理、方法和影响因素，以及融合细胞的鉴定和克隆化培养。动物细胞核移植技术是一项具有划时代意义的生物技术，通过将动物体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，可以培育出与供体细胞遗传特性相同的克隆动物。学生们需要了解细胞核移植的历史背景、技术原理、操作步骤和伦理争议。干细胞的研究与应用是当前生物技术的热点之一。学生们将学习干细胞的定义、分类、生长和分化机制，以及干细胞在再生医学、疾病模型建立等领域的应用。他们需要理解干细胞研究的重要性、面临的挑战和未来的发展方向。在胚胎工程部分，学生们将学习受精和早期胚胎的发育过程，以及胚胎工程的技术手段，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等。这些技术是进行动物繁殖、品种改良和濒危物种保护的重要手段。学生们需要了解胚胎工程的基本原理、操作步骤和伦理问题。（三）学生学习能力分析高中生的认知能力已经发展到了一定的水平，他们能够进行抽象思维和逻辑推理，对于复杂的概念和原理有着较强的理解能力。在生物学学习中，学生们已经习惯了通过观察、实验、讨论等方式来探究生命现象和规律，这为细胞工程的学习提供了良好的基础。学生们在信息技术方面也有着较强的能力，他们能够熟练使用互联网、多媒体等资源进行自主学习和合作学习。在细胞工程的学习中，他们可以利用网络资源了解最新的生物技术进展，通过模拟实验软件进行虚拟实验操作，提高学习效率和兴趣。细胞工程是一门涉及多学科交叉的综合性学科，它要求学生们不仅要掌握生物学知识，还要了解化学、物理学、工程学等相关领域的知识。这对于部分学生来说可能存在一定的难度。细胞工程中的某些技术原理和操作步骤较为抽象和复杂，需要学生们具备较强的空间想象能力和逻辑思维能力。（四）学习障碍突破策略采用多样化的教学手段针对细胞工程中抽象和复杂的概念和原理，教师可以采用多样化的教学手段来帮助学生们理解。例如，通过多媒体动画演示细胞融合、细胞核移植等过程，使学生们能够直观地观察到这些技术的操作步骤和结果。教师还可以利用模拟实验软件进行虚拟实验操作，让学生们在虚拟环境中进行实验操作，提高他们的实验技能和兴趣。加强实验教学实验是生物学学习的重要环节，也是学生们理解细胞工程技术原理和操作步骤的重要途径。教师可以设计一系列与细胞工程相关的实验，如植物组织培养实验、动物细胞培养实验等，让学生们在实践中掌握这些技术的基本技能。教师还可以引导学生们进行探究性实验，让他们自主设计实验方案、收集实验数据、分析实验结果，培养他们的创新意识和实践能力。开展合作学习合作学习是一种有效的学习方式，它可以促进学生们之间的交流与合作，提高他们的学习效率和兴趣。在细胞工程的学习中，教师可以组织学生们进行小组合作学习，让他们共同完成任务、分享学习心得、解决学习难题。通过合作学习，学生们可以相互借鉴、相互启发，共同提高学习效果。利用网络资源进行自主学习网络资源是学生们自主学习的重要平台。教师可以引导学生们利用互联网、多媒体等资源进行自主学习和合作学习。例如，推荐一些优质的生物学网站、论坛、博客等让学生们浏览和学习；鼓励学生们利用模拟实验软件进行虚拟实验操作；组织学生们进行在线讨论和交流等。通过利用网络资源进行自主学习和合作学习，学生们可以拓宽视野、增长知识、提高学习兴趣和能力。加强跨学科知识的整合细胞工程是一门涉及多学科交叉的综合性学科，它要求学生们不仅要掌握生物学知识，还要了解化学、物理学、工程学等相关领域的知识。在细胞工程的教学中，教师需要加强跨学科知识的整合，将生物学知识与化学、物理学、工程学等相关领域的知识有机地结合起来。例如，在讲解植物组织培养技术时，可以引入化学知识来解释培养基的配制原理；在讲解动物细胞融合技术时，可以引入物理学知识来解释细胞融合的原理和方法等。通过加强跨学科知识的整合，学生们可以更加全面地理解细胞工程的技术原理和应用前景。关注个体差异，实施个性化教学每个学生的学习能力和兴趣点都是不同的，因此在细胞工程的教学中，教师需要关注个体差异，实施个性化教学。例如，对于学习能力较强的学生，可以引导他们进行更深层次的探究性学习；对于学习能力较弱的学生，可以给予更多的指导和帮助；对于对细胞工程感兴趣的学生，可以推荐一些相关的书籍、论文等资料供他们阅读和学习等。通过关注个体差异、实施个性化教学，教师可以更好地满足学生的学习需求、激发他们的学习兴趣和潜力。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“探索生物技术与工程：细胞工程与胚胎工程的应用与前景”。围绕这一主题，我们将深入探讨细胞工程（包括植物细胞工程和动物细胞工程）和胚胎工程的基本原理、技术手段及其在生产实践、医疗健康、环境保护等领域的应用。通过本单元的学习，学生将理解细胞工程和胚胎工程在促进生物学研究和解决实际问题中的重要作用，形成对现代生物技术与工程领域的全面认识，为未来的学习和科研奠定坚实的基础。五、大单元目标叙写高中生物学学科核心素养：（一）生命观念学生能够理解细胞是生物体结构与生命活动的基本单位，掌握植物组织培养、动物细胞培养等细胞工程技术的基本原理和过程。学生能够运用生命观念分析细胞工程在农业生产、医药健康、环境保护等领域的应用实例，理解细胞工程技术对生命活动的影响。学生能够认识到胚胎发育是生命延续的重要环节，掌握受精、早期胚胎发育的基本过程，以及胚胎工程的技术手段。（二）科学思维学生能够通过归纳与概括、演绎与推理等方法，分析细胞工程和胚胎工程中的科学问题，形成科学的思维方式。学生能够运用模型与建模的方法，模拟细胞培养和胚胎工程的过程，加深对相关原理的理解。学生能够基于事实和证据，对细胞工程和胚胎工程的应用进行批判性思考和论证，提出自己的观点和建议。（三）科学探究学生能够针对细胞工程和胚胎工程中的具体问题，设计并实施探究实验方案，收集和分析实验数据，得出科学结论。学生能够运用多种科学探究方法，如观察、测量、实验、调查等，探究细胞工程和胚胎工程的基本原理和技术手段。学生能够在探究过程中与他人合作，共同解决问题，分享研究成果，提高科学探究能力。（四）社会责任学生能够关注细胞工程和胚胎工程在农业生产、医药健康、环境保护等领域的应用，认识到生物技术的发展对社会进步的推动作用。学生能够基于生物学的基本观点，对细胞工程和胚胎工程的应用进行理性判断，辨别迷信和伪科学，形成正确的科学态度和价值观。学生能够积极参与生物技术与工程领域的社会实践活动，如科普宣传、环保行动等，增强社会责任感和使命感。六、大单元教学重点植物细胞工程：重点讲解植物组织培养技术的基本原理、过程和应用，以及植物体细胞杂交技术的原理和方法。通过实例分析，让学生理解植物细胞工程在农业生产、园艺育种等领域的重要作用。动物细胞工程：重点讲解动物细胞培养技术、动物细胞融合技术和动物细胞核移植技术的原理和方法。通过案例分析，让学生理解动物细胞工程在医药健康、生物育种等领域的应用前景。胚胎工程：重点讲解受精和早期胚胎发育的基本过程，以及胚胎工程的技术手段，如体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。通过实验操作，让学生理解胚胎工程在辅助生殖技术、动物克隆等领域的应用。科学探究能力的培养：通过设计并实施探究实验方案，如植物组织培养实验、动物细胞融合实验等，培养学生的科学探究能力和创新思维。社会责任的培养：通过引导学生关注生物技术与工程领域的社会问题，如生物安全、伦理道德等，培养学生的社会责任感和使命感。七、大单元教学难点细胞工程技术的复杂性：细胞工程技术涉及生物学、化学、工程学等多个学科的知识，内容较为复杂，学生难以理解和掌握。针对这一难点，教师可以通过实验演示、案例分析等方式，帮助学生加深对相关原理的理解。胚胎工程技术的伦理道德问题：胚胎工程技术涉及人类生命和伦理道德等敏感问题，学生难以形成正确的认识和态度。针对这一难点，教师可以通过引导学生参与讨论、辩论等方式，培养学生的批判性思维和伦理道德观念。科学探究能力的培养：科学探究能力是一个长期培养的过程，需要学生不断实践和创新。针对这一难点，教师可以通过设计多样化的探究实验方案，提供丰富的实验材料和设备，鼓励学生积极参与实验探究，提高科学探究能力。社会责任的培养：社会责任的培养需要学生将所学知识应用于实际生活中，关注社会问题并积极参与社会实践。针对这一难点，教师可以通过引导学生参与科普宣传、环保行动等社会实践活动，增强学生的社会责任感和使命感。具体教学难点分析及解决方案：细胞工程技术的复杂性分析：细胞工程技术涉及细胞培养、细胞融合、细胞核移植等多个环节，每个环节都需要掌握一定的理论知识和实验技能。由于内容较为复杂，学生容易产生畏难情绪，影响学习效果。解决方案：教师可以通过以下方式帮助学生克服这一难点：实验演示：通过实验演示，让学生直观了解细胞工程技术的基本原理和过程，激发学生的学习兴趣。案例分析：选取典型的细胞工程技术应用案例，如植物组织培养在园艺育种中的应用、动物细胞培养在医药健康中的应用等，通过案例分析帮助学生加深对相关原理的理解。分组讨论：将学生分成小组，针对细胞工程技术的某个环节进行讨论和交流，鼓励学生提出自己的观点和疑问，通过集体智慧解决问题。胚胎工程技术的伦理道德问题分析：胚胎工程技术涉及人类生命和伦理道德等敏感问题，如胚胎的处置、克隆人的伦理争议等。这些问题容易引起学生的困惑和争议，影响学生对胚胎工程技术的正确认识和态度。解决方案：教师可以通过以下方式帮助学生克服这一难点：引导讨论：针对胚胎工程技术的伦理道德问题，引导学生展开讨论和辩论，鼓励学生发表自己的观点和看法。案例分析：选取典型的胚胎工程技术应用案例，如辅助生殖技术、动物克隆等，通过案例分析帮助学生理解胚胎工程技术的伦理道德问题。专家讲座：邀请伦理学专家或生物工程师进行讲座，为学生提供权威的观点和解释，帮助学生形成正确的认识和态度。科学探究能力的培养分析：科学探究能力是一个长期培养的过程，需要学生不断实践和创新。由于高中生物学课程内容繁多、时间有限，学生往往缺乏足够的实践机会来培养科学探究能力。解决方案：教师可以通过以下方式帮助学生培养科学探究能力：设计探究实验：结合课程内容，设计多样化的探究实验方案，如植物组织培养实验、动物细胞融合实验等，为学生提供实践机会。提供实验材料和设备：确保实验室配备充足的实验材料和设备，满足学生探究实验的需求。鼓励创新：鼓励学生提出自己的实验设计和想法，支持学生进行创新性实验，培养学生的创新思维和实践能力。社会责任的培养分析：社会责任的培养需要学生将所学知识应用于实际生活中，关注社会问题并积极参与社会实践。由于学生缺乏社会实践经验和对社会问题的深入了解，往往难以形成强烈的社会责任感。解决方案：教师可以通过以下方式帮助学生培养社会责任感：社会实践活动：组织学生参与科普宣传、环保行动等社会实践活动，让学生亲身体验社会实践的乐趣和意义。专题讨论：选取与社会问题相关的生物学议题，如生物安全、环境保护等，组织学生进行专题讨论和交流，培养学生的社会责任感和使命感。志愿服务：鼓励学生参与志愿服务活动，如为社区提供生物学咨询服务、参与环保组织等，通过实际行动践行社会责任。通过以上分析和解决方案，教师可以帮助学生克服大单元教学中的难点问题，提高教学效果和学生的学习成果。八、大单元整体教学思路教学目标设定根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合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》的教学内容，本大单元的整体教学思路旨在通过一系列的教学活动，引导学生深入理解细胞工程的基本原理、技术手段及其应用，全面培养学生的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。（一）生命观念细胞结构与功能观：学生能够理解植物细胞和动物细胞的基本结构，认识到细胞各组成部分（如细胞膜、细胞质、细胞核等）在细胞生命活动中的特定功能，形成结构与功能相适应的生物学观念。发育与再生观：通过了解植物组织培养、动物细胞培养及干细胞研究等技术，学生能够认识到细胞具有发育和分化的潜能，理解细胞全能性和多能性的概念，形成关于生物体发育和再生的生命观念。稳态与平衡观：在学习细胞培养过程中细胞生长与代谢的调控机制时，学生能够理解细胞内外环境的稳态对细胞正常生理功能的重要性，形成关于生命系统稳态与平衡的生命观念。（二）科学思维归纳与概括：通过对比植物细胞工程与动物细胞工程的技术原理和应用实例，学生能够归纳出两类细胞工程技术的共性和差异，提高归纳与概括的能力。演绎与推理：在学习细胞工程的具体技术（如植物体细胞杂交、动物细胞融合等）时，学生能够运用已学的生物学原理，推理出新技术可能的应用前景和潜在问题，培养演绎与推理的科学思维能力。模型与建模：通过构建细胞工程实验模型（如植物组织培养模型、动物细胞培养模型等），学生能够理解模型在科学研究中的作用，学会运用模型进行科学探究和问题解决。批判性思维：在分析细胞工程技术的伦理和社会影响时，学生能够运用批判性思维，客观评价新技术的利弊，形成理性的科学态度。（三）科学探究提出问题：学生能够基于细胞工程的学习内容，提出具有探究价值的问题，如“如何优化植物组织培养条件以提高再生植株的成活率？”等。设计并实施实验：学生能够设计并实施简单的细胞工程实验，如植物愈伤组织的诱导与分化实验、动物细胞融合实验等，掌握科学探究的基本步骤和方法。收集与分析数据：学生能够准确记录实验数据，运用统计学方法分析数据，得出科学结论，并能够对实验结果进行合理解释和讨论。交流与合作：学生能够以小组合作的形式开展科学探究活动，有效沟通实验设计和结果，分享探究过程中的经验和教训，培养团队合作精神。（四）社会责任环保意识：通过学习细胞工程在农业、医药等领域的应用，学生能够认识到生物技术在促进经济发展的同时，也可能对环境造成潜在影响，从而增强环保意识，积极参与绿色生产和生活方式的实践。健康意识：了解干细胞研究和应用在治疗疾病（如癌症、糖尿病等）方面的潜力，学生能够形成正确的健康观念，关注个人健康，积极参与疾病预防和治疗。伦理意识：在学习细胞工程技术的伦理和社会影响时，学生能够认识到生物技术在应用过程中可能引发的伦理问题（如克隆人的伦理争议、基因编辑的伦理挑战等），形成正确的伦理观念，积极参与社会议题的讨论和决策。创新意识：通过了解细胞工程领域的最新研究成果和技术进展，学生能够激发创新思维，勇于探索未知领域，积极参与科学研究和技术创新活动。教学策略与活动设计为了实现上述教学目标，本大单元将采用多种教学策略和活动形式，包括讲授式教学、探究式教学、合作学习、项目式学习等。具体教学活动设计如下：（一）讲授式教学在细胞工程的基本概念、原理和技术手段的教学中，采用讲授式教学，通过教师的系统讲解和示范，帮助学生建立扎实的理论基础。例如，在讲解植物组织培养技术时，教师可以详细介绍植物组织培养的基本原理、步骤和条件控制方法，同时展示相关的实验图片和视频资料，增强学生的直观感受。（二）探究式教学在细胞工程的应用实例和实验教学中，采用探究式教学，引导学生通过观察和实验，自主发现问题、提出假设、设计实验方案并实施实验，最后分析数据得出结论。例如，在植物愈伤组织的诱导与分化实验中，教师可以引导学生观察不同培养条件下愈伤组织的生长情况，分析影响愈伤组织分化的因素，并提出优化培养条件的建议。（三）合作学习在细胞工程的小组项目式学习中，采用合作学习策略，鼓励学生以小组合作的形式开展科学探究活动。例如，在动物细胞融合技术的研究中，教师可以将学生分成若干小组，每个小组负责研究一种动物细胞融合技术的应用实例（如单克隆抗体的制备等），通过查阅资料、设计实验方案、实施实验并撰写研究报告的方式，培养学生的团队合作精神和科学探究能力。（四）项目式学习在细胞工程的综合应用和创新研究中，采用项目式学习策略，引导学生围绕一个具体的项目主题（如“利用细胞工程技术开发新型农作物品种”等），从问题提出、方案设计、实验实施到结果分析的全过程进行探究和实践。通过项目式学习，学生可以综合运用所学的生物学知识和技能，解决实际问题，培养创新能力和实践能力。教学评价与反馈为了全面了解学生的学习情况和教学效果，本大单元将采用多种评价方式和反馈机制，包括课堂观察、作业评价、实验报告评价、小组项目评价等。（一）课堂观察在教学过程中，教师将密切关注学生的学习状态和参与度，通过观察学生的课堂表现（如听讲、提问、讨论等）来评价学生的学习态度和学习效果。教师将根据课堂观察结果及时调整教学策略和方法，以提高教学效果。（二）作业评价教师将设计一系列与细胞工程教学内容相关的作业题目（如选择题、填空题、简答题等），要求学生在课后完成并提交。通过批改作业，教师可以了解学生对课堂知识的掌握情况，及时发现并解决学生在学习过程中遇到的问题。（三）实验报告评价在细胞工程的实验教学中，教师将要求学生撰写实验报告，详细记录实验目的、原理、步骤、数据分析和结论等内容。通过评价实验报告，教师可以了解学生的实验操作技能、数据分析能力和科学表达能力等方面的情况，并给予针对性的指导和反馈。（四）小组项目评价在细胞工程的小组项目式学习中，教师将组织学生进行项目展示和汇报，通过评价小组项目的创新性、实用性、科学性和团队合作情况等方面来全面评估学生的学习成果。教师将鼓励学生相互评价和交流学习经验，以促进学生之间的相互学习和共同进步。总结与展望通过本大单元的教学实施，学生将全面理解和掌握细胞工程的基本原理、技术手段及其应用，培养生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养。教师也将通过教学反思和评价反馈机制不断改进教学策略和方法，提高教学效果和教学质量。展望随着生物技术的不断发展和创新，细胞工程领域将涌现出更多新的研究成果和技术应用。作为教师，我们将继续关注细胞工程领域的最新动态和发展趋势，及时更新教学内容和方法，为培养具有创新精神和实践能力的高素质生物学人才贡献自己的力量。九、学业评价一、教学目标设定根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合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》的教学内容，特设定以下教学目标，旨在全面培养学生的生物学学科核心素养。（一）生命观念理解细胞工程的基本概念：学生能够理解植物组织培养、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细胞工程技术的核心概念，形成对细胞工程技术的整体认识。建立细胞结构与功能相适应的观念：通过学习细胞工程技术，学生能够理解细胞结构与功能之间的紧密联系，认识到细胞工程技术如何通过改变细胞结构来实现特定功能。形成生物进化与适应的观念：学生能够理解细胞工程技术在生物进化与适应中的作用，认识到人类通过细胞工程技术对生物体进行改造，是对自然选择和生物进化的一种人工干预。（二）科学思维培养科学推理能力：学生能够基于细胞工程技术的原理和方法，进行逻辑推理，分析细胞工程技术在实际应用中的可能性和局限性。形成批判性思维：学生能够批判性地评估细胞工程技术的优缺点，对细胞工程技术的伦理问题进行深入思考，形成自己的见解。运用模型与建模方法：学生能够通过建立细胞培养、细胞融合等过程的模型，加深对细胞工程技术的理解，提高科学建模能力。（三）科学探究掌握科学探究的基本方法：学生能够掌握科学探究的基本步骤，包括提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、收集数据、分析数据和得出结论等。培养实验操作能力：学生能够通过动手实验，掌握植物组织培养、动物细胞培养等细胞工程技术的基本操作技能，提高实验操作能力。学会数据分析与结果呈现：学生能够运用统计学方法对实验数据进行处理和分析，学会用图表、报告等形式呈现实验结果，提高科学探究的效率和准确性。（四）社会责任增强社会责任感：学生能够认识到细胞工程技术在农业生产、医药健康等领域的重要应用，增强对细胞工程技术发展的社会责任感。关注生物伦理问题：学生能够关注细胞工程技术带来的生物伦理问题，如基因编辑婴儿、克隆技术等，形成正确的伦理观念和价值观。参与社会实践活动：学生能够积极参与与细胞工程技术相关的社会实践活动，如科普宣传、科技竞赛等，提高社会实践能力。二、学习目标设定基于上述教学目标，特设定以下具体的学习目标，旨在帮助学生更好地掌握细胞工程技术的相关知识和技能。（一）植物细胞工程植物组织培养技术理解概念：理解植物组织培养的基本概念、原理和方法。掌握技能：掌握植物组织培养的基本操作技能，包括培养基配制、外植体选择、消毒处理、接种培养等。分析应用：分析植物组织培养在农业生产、植物育种等领域的应用实例。植物体细胞杂交技术理解原理：理解植物体细胞杂交的原理和方法。探讨案例：探讨植物体细胞杂交在植物育种、遗传改良等方面的成功案例。评估价值：评估植物体细胞杂交技术的优缺点和潜在应用价值。植物细胞工程的应用总结应用：总结植物细胞工程在农业生产、植物育种、医药健康等领域的应用。分析前景：分析植物细胞工程的发展前景和面临的挑战。提出见解：就植物细胞工程的应用前景和挑战提出自己的见解和建议。（二）动物细胞工程动物细胞培养技术理解原理：理解动物细胞培养的基本原理和方法。掌握技能：掌握动物细胞培养的基本操作技能，包括细胞分离、培养条件控制、细胞传代等。分析应用：分析动物细胞培养在医药健康、生物制品生产等领域的应用实例。动物细胞融合技术理解原理：理解动物细胞融合的原理和方法。探讨案例：探讨动物细胞融合在单克隆抗体生产、细胞杂交育种等方面的成功案例。评估价值：评估动物细胞融合技术的优缺点和潜在应用价值。动物细胞核移植技术理解原理：理解动物细胞核移植的基本原理和方法。探讨案例：探讨动物细胞核移植在克隆动物生产、遗传疾病治疗等方面的成功案例。评估伦理：评估动物细胞核移植技术的伦理问题和社会影响。干细胞的研究与应用理解概念：理解干细胞的基本概念、分类和特性。掌握技能：掌握干细胞培养、分化等基本技能。分析应用：分析干细胞在再生医学、疾病模型建立等领域的应用实例。探讨伦理：探讨干细胞研究的伦理问题和社会影响。（三）胚胎工程受精和早期胚胎的发育理解过程：理解受精和早期胚胎的发育过程。掌握技能：掌握体外受精、胚胎培养等基本技能。分析应用：分析胚胎工程在辅助生殖技术、遗传疾病筛查等方面的应用实例。胚胎工程的技术手段理解原理：理解胚胎分割、胚胎移植等胚胎工程技术的原理和方法。探讨案例：探讨胚胎工程在畜牧业生产、濒危物种保护等方面的成功案例。评估价值：评估胚胎工程技术的优缺点和潜在应用价值。三、评价目标设定基于上述教学目标和学习目标，特设定以下具体的评价目标，旨在全面评价学生在细胞工程技术方面的学习成果。（一）生命观念评价概念理解：通过课堂提问、作业检查等方式，评价学生对细胞工程技术相关概念的理解程度。观念形成：通过案例分析、小组讨论等方式，评价学生是否形成了细胞结构与功能相适应、生物进化与适应等生命观念。观念应用：通过解决实际问题、撰写小论文等方式，评价学生是否能够将生命观念应用于细胞工程技术的实践中。（二）科学思维评价推理能力：通过逻辑推理题、科学论证题等方式，评价学生的科学推理能力。批判性思维：通过辩论赛、观点阐述等方式，评价学生的批判性思维能力。建模能力：通过模型制作、模拟实验等方式，评价学生的科学建模能力。（三）科学探究评价探究方法掌握：通过科学探究过程评价表、实验报告等方式，评价学生是否掌握了科学探究的基本方法。实验操作能力：通过实验操作考核、实验技能竞赛等方式，评价学生的实验操作能力。数据分析与结果呈现：通过数据分析报告、实验成果展示等方式，评价学生的数据分析与结果呈现能力。（四）社会责任评价社会责任感：通过社会实践活动参与情况、社会责任报告等方式，评价学生的社会责任感。生物伦理关注：通过生物伦理讨论会、伦理案例分析等方式，评价学生对生物伦理问题的关注程度。社会实践参与：通过社会实践活动总结、社会调查报告等方式，评价学生的社会实践能力。四、学业评价方式为实现上述评价目标，特采用以下多元化的学业评价方式：课堂观察：通过课堂观察，记录学生在课堂上的表现，包括参与度、思维活跃度、合作能力等，作为评价学生学习成果的重要依据。作业检查：通过定期布置作业，检查学生对细胞工程技术相关知识的掌握情况，评价学生的学习态度和学习能力。实验考核：通过实验操作考核，评价学生的实验操作技能、实验设计能力和实验安全意识等。小组讨论：通过小组讨论，评价学生的团队协作能力、沟通能力和批判性思维能力等。案例分析：通过案例分析，评价学生的知识应用能力、问题解决能力和创新思维能力等。社会实践：通过社会实践活动，评价学生的社会责任感、实践能力和团队合作能力等。通过多元化的学业评价方式，可以全面、客观地评价学生在细胞工程技术方面的学习成果，为学生的学习提供有针对性的反馈和指导，促进学生的全面发展。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元以《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，围绕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》的教学内容展开。细胞工程是现代生物技术的重要组成部分，涉及植物细胞工程和动物细胞工程两大领域，具有广泛的应用前景。本单元旨在通过系统的教学活动，帮助学生深入理解细胞工程的基本原理和技术手段，培养学生的生物学学科核心素养，提升其科学探究能力和社会责任感。实施思路如下：内容整合与情境创设：对《细胞工程》章节的内容进行整合，明确各节之间的逻辑关系。通过创设贴近学生生活实际和科技前沿的情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。例如，利用植物组织培养技术在农业生产中的应用案例，引导学生思考细胞工程技术的价值和意义。大概念引领教学：以细胞工程的大概念为引领，如“细胞具有全能性，通过特定的技术手段可以实现细胞的增殖、分化和功能改造”，贯穿整个单元的教学过程。通过具体的技术手段和应用实例，帮助学生逐步深化对大概念的理解。探究式学习活动：设计一系列探究式学习活动，如实验观察、案例分析、小组讨论等，让学生在主动探究中发现问题、解决问题，提升其科学探究能力。例如，通过植物组织培养实验，让学生亲手操作，观察细胞增殖和分化的过程，加深对细胞全能性的理解。跨学科融合教学：将细胞工程的教学与其他学科如物理、化学、信息技术等进行融合，拓展学生的知识视野和思维能力。例如，在介绍动物细胞融合技术时，可以引入物理学中的细胞膜融合原理，帮助学生理解细胞融合的物理基础。社会责任与伦理教育：在传授细胞工程技术的同时，注重培养学生的社会责任感和伦理意识。通过讨论细胞工程技术在食品安全、环境保护等方面的应用和挑战，引导学生思考科技发展与人类社会的关系。多元化评价方式：采用多元化的评价方式，包括课堂表现、实验报告、小组讨论、期末测试等，全面评估学生的学习成果和核心素养的发展水平。二、教学目标设定（一）生命观念理解细胞的全能性概念，认识到细胞具有发育成完整个体的潜能。认识到细胞工程技术在农业生产、医学研究等领域的应用价值，形成对生命现象的科学认识。树立结构与功能相适应的观念，理解细胞工程技术如何通过改变细胞结构来实现特定功能。（二）科学思维能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，解释细胞工程技术的原理和应用。学会运用模型与建模的方法，构建细胞增殖、分化和功能改造的过程模型，加深对细胞工程技术的理解。培养批判性思维能力，对细胞工程技术的优缺点进行客观评价，提出改进建议。（三）科学探究掌握植物组织培养、动物细胞培养等基本实验技能，能够独立完成相关实验并准确记录实验数据。学会设计并实施探究实验方案，针对特定问题提出假设、收集证据、得出结论并进行交流讨论。培养创新意识和实践能力，尝试将细胞工程技术应用于解决实际问题中。（四）社会责任关注细胞工程技术在食品安全、环境保护等方面的应用和挑战，形成正确的价值观和伦理观。参与社会热点问题的讨论，如转基因作物的安全性、干细胞研究的伦理问题等，提出自己的见解和建议。培养科技服务社会的意识，将所学细胞工程技术知识应用于实践活动中，为社会做出贡献。三、教学结构图中心主题：细胞工程一、植物细胞工程1.植物组织培养技术-基本原理-实验步骤与操作-应用实例2.植物体细胞杂交技术-基本原理-实验步骤与操作-应用实例3.植物细胞工程的应用-农业生产-医药领域-环境保护二、动物细胞工程1.动物细胞培养技术-基本原理-实验步骤与操作-应用实例2.动物细胞融合技术-基本原理-实验步骤与操作-应用实例3.动物细胞核移植技术-基本原理-实验步骤与操作-应用实例4.干细胞的研究与应用-基本概念与分类-干细胞的培养与分化-应用前景与挑战三、胚胎工程1.受精和早期胚胎的发育-受精过程-早期胚胎发育阶段-胚胎发育异常与疾病2.胚胎工程的技术手段-体外受精技术-胚胎移植技术-胚胎分割与嵌合体技术3.胚胎工程的应用-不孕不育治疗-优良品种繁育-转基因动物生产四、跨学科融合与伦理教育1.跨学科融合实例-物理与细胞融合-化学与细胞培养-信息技术与生物信息学2.伦理问题讨论-转基因作物的安全性-干细胞研究的伦理问题-胚胎工程的伦理争议五、总结与评估1.知识总结与梳理2.学习成果展示与交流3.多元化评价方式应用四、具体教学实施步骤（一）植物细胞工程植物组织培养技术引入新课：通过展示植物组织培养技术在农业生产中的应用案例（如快速繁殖名贵花卉、脱毒苗生产等），激发学生的学习兴趣。理论讲解：介绍植物组织培养的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解外植体的选择、消毒、接种、培养条件控制等关键环节。实验操作：组织学生进行植物组织培养实验。学生分组进行，每组选择一种植物材料进行操作。教师巡回指导，解答学生疑问。结果分析与讨论：学生观察并记录实验结果，分析实验成功或失败的原因。小组讨论并分享实验心得。应用拓展：介绍植物组织培养技术在农业生产、医药领域和环境保护等方面的应用实例，加深学生对细胞工程技术的理解。植物体细胞杂交技术理论讲解：介绍植物体细胞杂交的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解原生质体的制备、融合和再生植株的培养等关键环节。案例分析：选取植物体细胞杂交的成功案例进行分析，如通过体细胞杂交培育出抗病、高产的新品种等。引导学生思考细胞工程技术在农业生产中的应用价值。小组讨论：学生分组讨论植物体细胞杂交技术的优缺点及改进建议。教师参与讨论并提供指导。知识总结：总结植物体细胞杂交技术的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。植物细胞工程的应用知识拓展：介绍植物细胞工程在农业生产、医药领域和环境保护等方面的广泛应用。通过图片、视频等多媒体资料展示相关应用实例。专题研讨：选取一个专题（如转基因作物的安全性）进行深入研讨。学生分组收集资料、准备报告并进行交流讨论。观点展示：每组选派代表上台展示研讨成果，其他组进行点评和提问。教师总结并提炼核心观点。（二）动物细胞工程动物细胞培养技术引入新课：通过介绍动物细胞培养技术在医学研究中的应用案例（如病毒培养、药物筛选等），激发学生的学习兴趣。理论讲解：介绍动物细胞培养的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解培养基的配制、细胞的接种与培养、传代与冻存等关键环节。实验操作：组织学生进行动物细胞培养实验。学生分组进行，每组选择一种动物细胞系进行操作。教师巡回指导，解答学生疑问。结果观察与分析：学生观察并记录细胞生长情况，分析实验成功或失败的原因。小组讨论并分享实验心得。应用拓展：介绍动物细胞培养技术在医学研究、生物制药和工业生产等方面的应用实例，加深学生对细胞工程技术的理解。动物细胞融合技术理论讲解：介绍动物细胞融合的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解融合剂的选择、细胞融合条件的优化和融合细胞的筛选等关键环节。案例分析：选取动物细胞融合的成功案例进行分析，如通过细胞融合制备单克隆抗体等。引导学生思考细胞工程技术在医学研究中的应用价值。模拟实验：由于动物细胞融合实验条件要求较高，可以组织学生进行模拟实验或观看实验视频。学生分组讨论实验步骤和注意事项，加深对实验过程的理解。知识总结：总结动物细胞融合技术的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。动物细胞核移植技术理论讲解：介绍动物细胞核移植的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解供体细胞的选择、去核技术的应用和重构胚的培养等关键环节。案例分析：选取动物细胞核移植的成功案例进行分析，如通过核移植技术克隆动物等。引导学生思考细胞工程技术在动物育种和生物多样性保护等方面的应用价值。伦理讨论：组织学生讨论动物细胞核移植技术的伦理问题，如克隆动物的身份认同、克隆技术的应用限制等。引导学生形成正确的价值观和伦理观。知识总结：总结动物细胞核移植技术的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。干细胞的研究与应用理论讲解：介绍干细胞的基本概念、分类和培养方法。重点讲解胚胎干细胞和成体干细胞的特点和应用前景。案例分析：选取干细胞研究的成功案例进行分析，如通过干细胞移植治疗疾病等。引导学生思考干细胞技术在医学研究和临床应用中的价值。伦理探讨：组织学生讨论干细胞研究的伦理问题，如胚胎干细胞的获取、干细胞移植的安全性和有效性等。引导学生形成正确的价值观和伦理观。知识总结：总结干细胞研究的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。（三）胚胎工程受精和早期胚胎的发育理论讲解：介绍受精过程、早期胚胎发育阶段和胚胎发育异常与疾病的相关知识。通过图片、动画等多媒体资料展示受精和胚胎发育的过程。案例分析：选取受精和胚胎发育异常的成功案例进行分析，如体外受精技术在不孕不育治疗中的应用等。引导学生思考胚胎工程技术在医学研究和临床应用中的价值。小组讨论：学生分组讨论受精和胚胎发育过程中的关键问题和解决方法。教师参与讨论并提供指导。知识总结：总结受精和早期胚胎发育的基本知识和应用实例，帮助学生巩固所学知识。胚胎工程的技术手段理论讲解：介绍体外受精技术、胚胎移植技术和胚胎分割与嵌合体技术等胚胎工程的基本技术手段。通过图片、视频等多媒体资料展示相关实验过程。实验操作（模拟或观看视频）：由于胚胎工程技术实验条件要求较高，可以组织学生进行模拟实验或观看实验视频。学生分组讨论实验步骤和注意事项，加深对实验过程的理解。应用拓展：介绍胚胎工程技术在不孕不育治疗、优良品种繁育和转基因动物生产等方面的应用实例。通过案例分析加深学生对胚胎工程技术的理解。知识总结：总结胚胎工程技术的基本手段和应用实例，帮助学生巩固所学知识。胚胎工程的应用知识拓展：介绍胚胎工程在医学研究、农业生产和生物制药等方面的广泛应用。通过图片、视频等多媒体资料展示相关应用实例。专题研讨：选取一个专题（如胚胎干细胞的研究与应用）进行深入研讨。学生分组收集资料、准备报告并进行交流讨论。观点展示：每组选派代表上台展示研讨成果，其他组进行点评和提问。教师总结并提炼核心观点。伦理教育：结合胚胎工程的应用实例，组织学生讨论相关的伦理问题，如胚胎干细胞研究的伦理争议、胚胎工程技术的安全性等。引导学生形成正确的价值观和伦理观。（四）跨学科融合与伦理教育跨学科融合实例理论讲解：介绍细胞工程与物理、化学、信息技术等学科的融合实例。通过图片、视频等多媒体资料展示相关研究成果。案例分析：选取跨学科融合的成功案例进行分析，如利用物理原理优化细胞融合条件、利用化学方法改良培养基配方等。引导学生思考跨学科融合在细胞工程技术研究中的应用价值。小组讨论：学生分组讨论跨学科融合在细胞工程技术研究中的挑战和机遇。教师参与讨论并提供指导。知识总结：总结跨学科融合在细胞工程技术研究中的应用实例和挑战机遇，帮助学生拓展知识视野和思维能力。伦理问题讨论问题引入：通过介绍细胞工程技术引发的伦理争议（如转基因作物的安全性、干细胞研究的伦理问题等），引导学生思考科技发展与人类社会的关系。案例分析：选取细胞工程技术引发的伦理争议案例进行分析，如黄金大米事件、干细胞移植的安全性问题等。引导学生深入理解伦理争议的背景和核心问题。小组讨论：学生分组讨论细胞工程技术引发的伦理问题及其解决方案。教师参与讨论并提供指导。观点展示：每组选派代表上台展示讨论成果，其他组进行点评和提问。教师总结并提炼核心观点，强调科技发展与伦理规范的重要性。（五）总结与评估知识总结与梳理教师总结：对本单元所学内容进行全面总结，梳理知识脉络和重点难点。通过板书或PPT展示知识结构图，帮助学生形成清晰的知识体系。学生梳理：引导学生自主梳理所学知识，整理笔记和资料。鼓励学生提出疑问和不解之处，教师及时解答。学习成果展示与交流成果展示：组织学生展示本单元的学习成果，如实验报告、小组讨论记录、专题研究报告等。鼓励学生以多种形式展示成果（如PPT汇报、海报展示等）。交流讨论：学生之间进行交流讨论，分享学习心得和体会。教师参与讨论并提供反馈和建议。多元化评价方式应用课堂表现评价：根据学生的课堂表现（如参与度、回答问题情况等）进行评价打分。鼓励学生积极参与课堂活动，提高课堂学习效果。实验报告评价：根据学生的实验报告质量（如实验设计、实验步骤、结果分析等）进行评价打分。强调实验报告的规范性和科学性。小组讨论评价：根据学生在小组讨论中的表现（如贡献度、合作情况等）进行评价打分。鼓励学生积极参与小组讨论，提高团队协作能力。期末测试评价：通过期末测试全面评估学生的学习成果和核心素养的发展水平。测试内容涵盖本单元的所有知识点和核心素养要求。通过以上教学实施步骤，本单元旨在帮助学生深入理解细胞工程的基本原理和技术手段，培养其生物学学科核心素养，提升其科学探究能力和社会责任感。通过跨学科融合和伦理教育，拓展学生的知识视野和思维能力，引导其形成正确的价值观和伦理观。十一、大情境、大任务创设在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对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》的教学内容，我们精心设计了一个大情境与大任务，旨在通过一系列实践活动，引导学生深入理解细胞工程的基本原理、技术手段及其在实际生活中的应用，同时培养其生物学学科核心素养。一、教学目标设定（一）生命观念结构与功能相适应的观念：学生能够理解植物细胞、动物细胞以及胚胎细胞的结构特点，以及这些结构如何支持细胞执行其特定的生理功能。例如，理解植物组织培养中愈伤组织的形成过程，以及动物细胞核移植中细胞核与细胞质之间的相互作用。进化与适应观念：学生能够认识到细胞工程技术是人类利用生物进化原理，通过人工手段对生物体进行改造和优化的过程。例如，理解植物体细胞杂交技术如何通过融合不同植物的体细胞，创造出具有新性状的杂交植物。稳态与平衡观念：学生能够理解在细胞培养过程中，细胞内外环境的稳态对于细胞生长和增殖的重要性。例如，在动物细胞培养中，掌握培养基的配制和细胞培养条件的控制，以维持细胞的稳态。（二）科学思维归纳与概括：学生能够通过观察和实验，归纳出细胞工程技术的一般原理和操作步骤。例如，在植物组织培养实验中，通过观察愈伤组织的形成和植株的再生过程，概括出植物组织培养的基本流程。演绎与推理：学生能够基于已学的生物学知识，推理出细胞工程技术在实际应用中的可能性和局限性。例如，在分析植物体细胞杂交技术的应用前景时，能够推理出该技术在作物育种中的潜在优势和可能面临的挑战。模型与建模：学生能够运用生物学模型来解释细胞工程技术的原理和过程。例如，在动物细胞核移植技术的学习中，能够建立细胞核与细胞质相互作用的模型，以解释核移植成功或失败的原因。批判性思维：学生能够批判性地评价细胞工程技术的优缺点，并提出改进建议。例如，在讨论转基因作物的安全性时，能够综合考虑生态、经济和社会因素，提出合理的观点和建议。（三）科学探究问题发现：学生能够在日常生活和科学实验中发现与细胞工程技术相关的问题。例如，在观察植物组织培养实验时，能够发现培养条件对细胞生长的影响，并提出优化培养条件的方案。实验设计：学生能够根据探究目的，设计并实施简单的细胞工程实验。例如，在设计动物细胞融合实验时，能够选择合适的融合剂、细胞类型和融合条件，并制定出详细的实验步骤。数据收集与分析：学生能够准确记录实验数据，并运用统计学方法对数据进行分析和处理。例如，在动物细胞培养实验中，能够记录细胞的生长曲线，并运用图表形式展示数据结果。结果交流与讨论：学生能够以口头或书面形式展示实验结果，并与同学和老师进行交流讨论。例如，在小组汇报中，能够清晰地介绍实验目的、方法、结果和结论，并回答其他同学的提问。（四）社会责任环保意识：学生能够认识到细胞工程技术在环境保护中的应用和潜力。例如，在讨论植物细胞工程在生态修复中的应用时，能够提出利用植物组织培养技术培育耐盐碱、耐干旱的植物品种，以改善生态环境。健康意识：学生能够理解细胞工程技术在医学研究和临床治疗中的应用，并关注其对人体健康的影响。例如，在讨论干细胞移植技术时，能够认识到干细胞在治疗疾病中的潜力，同时也关注其可能带来的伦理和安全问题。伦理意识：学生能够理解细胞工程技术引发的伦理争议，并积极参与相关议题的讨论。例如，在讨论转基因作物的安全性时，能够综合考虑生物安全、食品安全和社会伦理等因素，提出合理的观点和建议。社会参与：学生能够运用所学的细胞工程技术知识，参与社会实践活动，为社会做出贡献。例如，参与社区绿化项目，利用植物组织培养技术培育观赏植物或经济作物品种，为社区美化环境或增加经济效益。二、大情境设计（一）情境背景假设某生物科技公司致力于利用细胞工程技术开发新型农业生物制品和生物医药产品。该公司拥有先进的细胞培养实验室和动物实验设施，并拥有一支由生物学家、工程师和医学专家组成的研发团队。近期，该公司计划推出一系列基于细胞工程技术的创新产品，包括高效抗逆作物品种、个性化医疗方案和再生医学产品等。（二）情境任务作为该生物科技公司的实习生，学生将参与以下任务：任务一：开发高效抗逆作物品种子任务1：利用植物组织培养技术，从当地优良作物品种中筛选出具有抗逆性状的植株。学生需要掌握植物组织培养的基本原理和操作步骤，并能够独立完成实验。子任务2：通过植物体细胞杂交技术，将筛选出的抗逆性状植株与其他优良品种进行杂交，培育出具有多种优良性状的新型作物品种。学生需要了解植物体细胞杂交的原理和方法，并能够协助完成实验。子任务3：对培育出的新型作物品种进行田间试验和性能评估，确保其在实际生产中的稳定性和有效性。学生需要参与田间试验的设计和实施，并能够收集和分析数据。任务二：研发个性化医疗方案子任务1：利用动物细胞培养技术，建立患者特异的细胞系。学生需要掌握动物细胞培养的基本原理和操作步骤，并能够协助完成细胞系的建立。子任务2：通过动物细胞融合技术，将患者特异的细胞系与免疫细胞进行融合，制备出具有靶向杀伤能力的融合细胞。学生需要了解动物细胞融合的原理和方法，并能够协助完成实验。子任务3：对制备出的融合细胞进行体外测试和动物实验，评估其疗效和安全性。学生需要参与实验的设计和实施，并能够收集和分析数据。任务三：开发再生医学产品子任务1：利用干细胞技术，从患者体内分离出成体干细胞或诱导多能干细胞。学生需要了解干细胞的基本概念和分类，并能够协助完成干细胞的分离和培养。子任务2：通过干细胞分化技术，将分离出的干细胞诱导分化为特定类型的细胞或组织。学生需要了解干细胞分化的原理和方法，并能够协助完成实验。子任务3：对分化出的细胞或组织进行体外测试和动物实验，评估其在再生医学中的应用潜力。学生需要参与实验的设计和实施，并能够收集和分析数据。三、大任务实施步骤（一）任务一：开发高效抗逆作物品种理论讲解与文献调研教师讲解植物组织培养和植物体细胞杂交的基本原理和方法。学生分组进行文献调研，了解国内外在抗逆作物育种方面的研究进展和成功案例。实验操作与技能培养学生在教师的指导下，进行植物组织培养实验，包括外植体的选择、消毒、接种、培养条件控制等步骤。学生参与植物体细胞杂交实验的准备和实施工作，包括原生质体的制备、融合和再生植株的培养等步骤。田间试验与性能评估学生参与田间试验的设计和实施工作，包括试验地的选择、作物的种植和管理等步骤。学生收集和分析田间试验数据，评估新型作物品种的抗逆性和产量等性能指标。（二）任务二：研发个性化医疗方案理论讲解与文献调研教师讲解动物细胞培养和动物细胞融合的基本原理和方法。学生分组进行文献调研，了解国内外在个性化医疗方面的研究进展和成功案例。实验操作与技能培养学生在教师的指导下，进行动物细胞培养实验，包括培养基的配制、细胞的接种与培养、传代与冻存等步骤。学生参与动物细胞融合实验的准备和实施工作，包括融合剂的选择、细胞融合条件的优化和融合细胞的筛选等步骤。体外测试与动物实验学生对制备出的融合细胞进行体外测试，评估其靶向杀伤能力和生物学活性。学生参与动物实验的设计和实施工作，评估融合细胞在体内的疗效和安全性。（三）任务三：开发再生医学产品理论讲解与文献调研教师讲解干细胞的基本概念和分类、干细胞的培养与分化原理和方法。学生分组进行文献调研，了解国内外在再生医学方面的研究进展和成功案例。实验操作与技能培养学生在教师的指导下，进行干细胞分离和培养实验，掌握干细胞分离、纯化和扩增的技术。学生参与干细胞分化实验的准备和实施工作，包括分化诱导剂的选择、分化条件的优化和分化细胞的鉴定等步骤。体外测试与动物实验学生对分化出的细胞或组织进行体外测试，评估其在再生医学中的应用潜力。学生参与动物实验的设计和实施工作，评估分化细胞或组织在体内的成活率和功能恢复情况。四、评估与反馈（一）过程性评估实验报告：学生需要提交每次实验的实验报告，包括实验目的、方法、步骤、结果和结论等内容。教师根据实验报告的质量给予评分。小组讨论：学生在小组讨论中的表现也将作为评估的一部分。教师将根据学生的参与度、贡献度和合作情况给予评分。文献调研：学生提交的文献调研报告也将作为评估的一部分。教师将根据学生的调研深度、广度和分析能力给予评分。（二）总结性评估项目汇报：学生需要以小组为单位进行项目汇报，展示他们在整个大任务中的研究成果和心得体会。汇报内容应包括项目背景、研究目的、实验方法、结果分析和应用前景等方面。教师将根据汇报的清晰性、逻辑性和创新性给予评分。作品展示：学生还可以将他们的研究成果以作品的形式进行展示，如论文、海报、视频等。教师将根据作品的创新性和实用性给予评分。（三）反馈与改进教师反馈：教师将对学生的实验报告、小组讨论、文献调研、项目汇报和作品展示等方面给予详细的反馈意见，指出学生在实验技能、思维能力、表达能力等方面的优点和不足。学生反思：学生需要根据教师的反馈意见进行反思和总结，明确自己在学习过程中的优点和不足，并制定出相应的改进措施。持续改进：在整个大任务实施过程中，教师将根据学生的反馈意见和实际情况进行持续改进和优化，确保教学目标的顺利实现和学生生物学学科核心素养的全面提升。通过以上大情境、大任务的设计和实施，学生将能够深入理解细胞工程的基本原理和技术手段，掌握相关的实验技能和思维方法，并在实践中培养自己的生物学学科核心素养和社会责任感。通过参与实际项目的研发过程，学生还将体验到科学研究的乐趣和挑战，激发自己对生物科学的兴趣和热爱。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：细胞工程课时设计：第1课时：植物细胞工程——植物组织培养技术第2课时：植物细胞工程——植物体细胞杂交技术第3课时：植物细胞工程的应用第4课时：动物细胞工程——动物细胞培养技术第5课时：动物细胞工程——动物细胞融合技术第6课时：动物细胞工程——动物细胞核移植技术第7课时：动物细胞工程——干细胞的研究与应用第8课时：胚胎工程——受精和早期胚胎的发育第9课时：胚胎工程——胚胎工程的技术手段第10课时：跨学科融合与伦理教育第11课时：总结与评估（二）学习目标教学目标生命观念：理解细胞的全能性概念，认识到细胞具有发育成完整个体的潜能。通过学习植物组织培养、动物细胞培养等技术，树立结构与功能相适应的观念，理解细胞工程技术如何通过改变细胞结构来实现特定功能。了解胚胎工程的基本原理，认识到生命从受精到发育的连续性。科学思维：能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，解释细胞工程技术的原理和应用。学会运用模型与建模的方法，构建细胞增殖、分化和功能改造的过程模型，加深对细胞工程技术的理解。培养批判性思维能力，对细胞工程技术的优缺点进行客观评价，提出改进建议。科学探究：掌握植物组织培养、动物细胞培养等基本实验技能，能够独立完成相关实验并准确记录实验数据。学会设计并实施探究实验方案，针对特定问题提出假设、收集证据、得出结论并进行交流讨论。培养创新意识和实践能力，尝试将细胞工程技术应用于解决实际问题中。社会责任：关注细胞工程技术在食品安全、环境保护等方面的应用和挑战，形成正确的价值观和伦理观。参与社会热点问题的讨论，如转基因作物的安全性、干细胞研究的伦理问题等，提出自己的见解和建议。培养科技服务社会的意识，将所学细胞工程技术知识应用于实践活动中，为社会做出贡献。学习目标设定生命观念：学生能够阐述细胞全能性的概念，并举例说明其在植物组织培养、动物细胞核移植等技术中的应用。学生能够理解细胞结构与功能的关系，分析细胞工程技术如何通过改变细胞结构实现特定功能，如植物体细胞杂交技术培育新品种。学生能够描述受精和早期胚胎发育的过程，理解生命连续性的科学原理。科学思维：学生能够基于实验数据和文献资料，运用归纳与概括的方法，总结细胞工程技术的原理和应用。学生能够运用模型与建模的方法，构建细胞增殖、分化和功能改造的过程模型，并通过实验验证模型的有效性。学生能够批判性地评价细胞工程技术的优缺点，提出改进建议，并讨论其对社会、环境和经济的影响。科学探究：学生能够独立完成植物组织培养、动物细胞培养等基本实验，准确记录实验数据，并撰写实验报告。学生能够设计并实施探究实验方案，针对特定问题（如细胞融合效率的优化）提出假设、收集证据、得出结论并进行交流讨论。学生能够尝试将细胞工程技术应用于解决实际问题（如利用植物组织培养技术快速繁殖名贵花卉），培养创新意识和实践能力。社会责任：学生能够关注细胞工程技术在食品安全、环境保护等方面的应用和挑战，形成正确的价值观和伦理观。学生能够参与社会热点问题的讨论（如转基因作物的安全性），收集资料、准备报告并进行交流讨论，提出自己的见解和建议。学生能够培养科技服务社会的意识，将所学细胞工程技术知识应用于实践活动中（如参与社区环保项目），为社会做出贡献。（三）评价任务生命观念评价：通过课堂提问和小组讨论，评价学生对细胞全能性概念的理解程度。通过案例分析，评价学生能否运用结构与功能相适应的观念分析细胞工程技术的应用。通过知识总结与梳理，评价学生对受精和早期胚胎发育过程的掌握程度。科学思维评价：通过实验报告和作业，评价学生能否基于事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理等方法解释细胞工程技术的原理和应用。通过模型构建和展示，评价学生运用模型与建模方法的能力。通过小组讨论和专题研讨，评价学生的批判性思维能力和对细胞工程技术的优缺点进行客观评价的能力。科学探究评价：通过实验操作和记录，评价学生的实验技能和数据记录能力。通过探究实验方案的设计和实施，评价学生的科学探究能力和创新意识。通过实验报告和成果展示，评价学生的实验成果和交流能力。社会责任评价：通过社会热点问题的讨论和报告准备，评价学生对细胞工程技术在社会、环境和经济方面影响的理解程度。通过参与社区环保项目等实践活动，评价学生的科技服务社会意识和实践能力。通过观点展示和点评提问，评价学生的社会责任感和伦理意识。（四）学习过程第1课时：植物细胞工程——植物组织培养技术引入新课：通过展示植物组织培养技术在农业生产中的应用案例（如快速繁殖名贵花卉、脱毒苗生产等），激发学生的学习兴趣。理论讲解：介绍植物组织培养的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解外植体的选择、消毒、接种、培养条件控制等关键环节。实验操作：组织学生进行植物组织培养实验。学生分组进行，每组选择一种植物材料进行操作。教师巡回指导，解答学生疑问。结果分析与讨论：学生观察并记录实验结果，分析实验成功或失败的原因。小组讨论并分享实验心得。应用拓展：介绍植物组织培养技术在农业生产、医药领域和环境保护等方面的应用实例，加深学生对细胞工程技术的理解。第2课时：植物细胞工程——植物体细胞杂交技术理论讲解：介绍植物体细胞杂交的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解原生质体的制备、融合和再生植株的培养等关键环节。案例分析：选取植物体细胞杂交的成功案例进行分析，如通过体细胞杂交培育出抗病、高产的新品种等。引导学生思考细胞工程技术在农业生产中的应用价值。小组讨论：学生分组讨论植物体细胞杂交技术的优缺点及改进建议。教师参与讨论并提供指导。知识总结：总结植物体细胞杂交技术的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。第3课时：植物细胞工程的应用知识拓展：介绍植物细胞工程在农业生产、医药领域和环境保护等方面的广泛应用。通过图片、视频等多媒体资料展示相关应用实例。专题研讨：选取一个专题（如转基因作物的安全性）进行深入研讨。学生分组收集资料、准备报告并进行交流讨论。观点展示：每组选派代表上台展示研讨成果，其他组进行点评和提问。教师总结并提炼核心观点。第4课时：动物细胞工程——动物细胞培养技术引入新课：通过介绍动物细胞培养技术在医学研究中的应用案例（如病毒培养、药物筛选等），激发学生的学习兴趣。理论讲解：介绍动物细胞培养的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解培养基的配制、细胞的接种与培养、传代与冻存等关键环节。实验操作：组织学生进行动物细胞培养实验。学生分组进行，每组选择一种动物细胞系进行操作。教师巡回指导，解答学生疑问。结果观察与分析：学生观察并记录细胞生长情况，分析实验成功或失败的原因。小组讨论并分享实验心得。应用拓展：介绍动物细胞培养技术在医学研究、生物制药和工业生产等方面的应用实例，加深学生对细胞工程技术的理解。第5课时：动物细胞工程——动物细胞融合技术理论讲解：介绍动物细胞融合的基本原理、实验步骤和操作方法。重点讲解融合剂的选择、细胞融合条件的优化和融合细胞的筛选等关键环节。案例分析：选取动物细胞融合的成功案例进行分析，如通过细胞融合制备单克隆抗体等。引导学生思考细胞工程技术在医学研究中的应用价值。模拟实验：由于动物细胞融合实验条件要求较高，可以组织学生进行模拟实验或观看实验视频。学生分组讨论实验步骤和注意事项，加深对实验过程的理解。知识总结：总结动物细胞融合技术的基本原理和应用实例，帮助学生巩固所学知识。第6课时：动物细胞工程——动物细胞核移植技术理论讲解：介绍动物细胞核移植的基本原理、实验步骤和操作方法。重点