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

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。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。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，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，培养学生的结果交流与讨论能力。例如，在讨论植物细胞工程的应用价值时，引导学生分享自己的实验数据和观察结果；在讨论动物细胞工程的应用前景时，引导学生交流自己的观点和看法。（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。在本次大单元教学中，将培养学生的社会责任意识，具体包括：关注社会议题：通过引导学生关注与生物学相关的社会议题，培养学生的社会责任感和使命感。例如，在讨论转基因生物的安全性问题时，引导学生思考转基因技术对农业生产和社会经济发展的影响；在讨论胚胎工程的应用前景时，引导学生思考胚胎移植技术在人类辅助生殖技术中的应用和伦理问题。参与科学实践：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，引导学生将所学知识应用于解决实际问题。例如，在参与植物组织培养实践活动时，引导学生将所学知识应用于名贵花卉和中药材的快速繁殖；在参与动物细胞培养实践活动时，引导学生将所学知识应用于生物制品的生产和细胞治疗等领域。宣传科学知识：通过组织学生进行科普宣传和教育活动，培养学生的科学传播能力和社会责任感。例如，在参与科普宣传活动时，引导学生向公众普及生物技术和工程的基本知识和应用价值；在参与教育活动时，引导学生向青少年传播生物学的科学思想和方法。遵守法律法规：通过引导学生了解与生物学相关的法律法规和政策文件，培养学生的法律意识和规则意识。例如，在讨论生物技术的伦理问题时，引导学生了解我国关于转基因生物安全管理和人类辅助生殖技术等方面的法律法规；在讨论胚胎工程的应用前景时，引导学生思考胚胎移植技术在人类辅助生殖技术中的合法性和伦理性问题。学情分析（一）已知内容分析在进入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》的学习之前，学生已经具备了一定的生物学基础知识，这为理解细胞工程的相关内容奠定了重要基础。细胞基础知识：在必修模块《分子与细胞》的学习中，学生已经掌握了细胞的基本结构、功能以及细胞分裂、分化、衰老和死亡等基本过程。这些知识为学生理解细胞工程中的组织培养、细胞融合等技术提供了必要的背景信息。遗传与进化知识：在必修模块《遗传与进化》中，学生学习了遗传信息的传递规律、基因表达调控以及生物进化的基本原理。这些知识有助于学生理解细胞工程中涉及的遗传物质操作，如基因编辑、转基因技术等。稳态与调节知识：在选择性必修模块《稳态与调节》中，学生了解了生命系统的稳态维持机制，包括内环境稳态、神经调节、体液调节和免疫调节等。这些知识为理解细胞工程中的细胞培养条件控制、细胞应激反应等提供了理论支持。实验技能基础：通过之前的学习，学生已经掌握了一定的生物学实验技能，如显微镜的使用、无菌操作技术、实验数据的记录和分析等。这些技能对于进行细胞工程相关的实验操作至关重要。（二）新知内容分析本章《细胞工程通过细胞水平的操作获得产品》涉及的内容较为专业和深入，是学生之前未曾系统接触过的领域。主要新知内容包括：植物细胞工程：组织培养技术：学生将学习如何将离体的植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并进一步分化形成完整植株的过程。这要求学生理解细胞脱分化、再分化的机制以及培养基的配制和无菌操作技术。体细胞杂交技术：学生将了解如何通过原生质体融合将两种不同植物的体细胞融合成一个杂合细胞，并培育成新植株的过程。这涉及细胞融合的原理、方法以及杂合细胞的筛选和植物组织培养技术。植物细胞工程的应用：学生将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，以及这些应用如何提高生产效率。动物细胞工程：动物细胞培养：学生将学习如何从动物体获取组织或细胞，进行原代培养和传代培养，使细胞在体外生长和增殖的过程。这要求学生理解细胞培养的条件控制、细胞生长曲线以及细胞的冻存和复苏技术。动物细胞融合技术：学生将了解如何通过物理、化学或生物学手段使两个或多个动物细胞融合成一个细胞的过程，以及这种技术在单克隆抗体制备中的应用。核移植和干细胞技术：学生将了解核移植技术如何实现动物体细胞核的全能性，以及干细胞技术在生物医学工程中的广泛应用。胚胎工程：胚胎形成过程：学生将了解胚胎从受精到早期发育的各个阶段，包括桑葚胚、囊胚和原肠胚的形成过程。胚胎工程技术：学生将学习体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术，以及这些技术在畜牧业生产、良种动物快速繁殖等方面的应用。（三）学生学习能力分析高中学生在生物学学习方面已经具备了一定的自主学习能力和合作探究能力。他们能够独立阅读教材、查阅资料，理解基本概念和原理，并能够进行简单的实验操作和数据分析。在面对细胞工程这一专业性强、内容复杂的学习领域时，学生可能会遇到一些挑战。理论理解能力：学生需要具备较强的理论理解能力，能够深入理解细胞工程中的复杂概念和原理，如细胞脱分化、再分化、细胞融合、核移植等。实验操作能力：细胞工程涉及大量的实验操作，如无菌操作、细胞培养、细胞融合等。学生需要具备扎实的实验操作技能，能够准确地进行实验步骤，并有效地记录和分析实验数据。问题解决能力：在学习过程中，学生可能会遇到一些实际问题，如细胞培养条件控制不当导致细胞死亡、细胞融合效率低等。他们需要具备较强的问题解决能力，能够分析问题的原因，并尝试提出解决方案。合作探究能力：细胞工程的学习往往需要学生进行合作探究，共同解决复杂问题。学生需要具备良好的团队合作精神和沟通能力，能够与同学共同完成任务并分享学习成果。（四）学习障碍突破策略为了帮助学生克服在细胞工程学习过程中可能遇到的学习障碍，提高学习效果，可以采取以下策略：加强理论讲解与演示：针对细胞工程中的复杂概念和原理，教师可以通过生动的讲解和直观的演示来帮助学生理解。例如，利用动画或视频展示细胞脱分化、再分化的过程，以及细胞融合的原理和方法。教师可以结合具体案例来讲解细胞工程的应用和优势，使学生能够更加直观地感受到细胞工程的重要性和实用性。强化实验操作训练：针对细胞工程中的实验操作，教师可以安排足够的实验课时，让学生反复练习无菌操作、细胞培养、细胞融合等基本技能。在实验过程中，教师要密切关注学生的操作情况，及时纠正错误并指导正确的操作方法。鼓励学生之间相互帮助和交流经验，共同提高实验操作水平。引导问题解决与反思：在学习过程中，教师可以设置一些具有挑战性的问题或任务，引导学生主动思考和探究解决方案。例如，在细胞培养过程中遇到细胞死亡问题时，教师可以引导学生分析可能的原因并提出改进方案。实验结束后，教师要组织学生进行反思和总结，分析实验过程中的成功经验和不足之处，并提出改进措施。通过不断的反思和总结，学生可以逐渐提高自己的问题解决能力和实验操作技能。促进合作探究与交流：教师可以组织学生进行小组合作探究活动，共同解决复杂问题或完成实验任务。在合作探究过程中，学生可以相互学习和借鉴经验，共同提高学习效果。教师要鼓励学生积极参与课堂讨论和交流活动，分享自己的学习成果和经验。通过交流和互动，学生可以拓宽自己的视野和思路，激发学习兴趣和动力。利用信息技术辅助教学：教师可以充分利用信息技术手段来辅助教学，如利用多媒体课件、在线学习资源、虚拟实验室等。这些技术手段可以提供更加丰富和直观的学习材料，帮助学生更好地理解细胞工程的相关内容。教师还可以利用信息技术手段来跟踪学生的学习进度和效果，及时调整教学策略和方法，提高教学效果和学生的学习成绩。通过以上策略的实施，可以有效地帮助学生克服在细胞工程学习过程中可能遇到的学习障碍，提高学习效果和成绩。这些策略也可以培养学生的自主学习能力、合作探究能力和问题解决能力，为他们的未来发展奠定坚实的基础。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“细胞工程的奥秘与应用：探索生命科学的微观世界”。这一大主题旨在通过探究细胞工程的基本原理、技术方法及其广泛应用，引导学生深入理解细胞作为生命活动基本单位的重要性，以及细胞工程在现代生物技术领域中的核心地位。围绕这一主题，我们将深入探讨植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技术，以及胚胎工程等多个子课题，帮助学生构建系统的细胞工程知识体系，培养科学探究能力和社会责任感。五、大单元目标叙写高中生物学学科核心素养：（一）生命观念结构与功能观：学生能够理解细胞结构与其功能之间的紧密联系，认识到细胞工程通过改变细胞结构或功能可以实现特定的生物学目标。进化与适应观：学生将了解细胞工程技术在推动生物进化、提高生物适应性方面的应用，如通过基因编辑技术改良作物品种，增强其抗逆性。稳态与平衡观：探讨细胞工程在维持生物体内环境稳态和生态平衡中的作用，如利用干细胞技术修复受损组织，恢复机体功能。物质与能量观：分析细胞工程过程中物质和能量的转化规律，理解细胞培养、发酵工程等技术背后的能量代谢机制。（二）科学思维归纳与概括：学生能够通过对细胞工程案例的分析，归纳出细胞工程技术的一般原理和方法。演绎与推理：运用所学的细胞生物学知识，推理出细胞工程技术在其他领域可能的应用前景。模型与建模：通过构建细胞工程过程的模型，帮助学生更好地理解复杂的生物学现象。批判性思维：培养学生的批判性思维能力，使他们能够客观评价细胞工程技术的优缺点，提出改进建议。创造性思维：鼓励学生提出创新的细胞工程技术方案，解决实际问题。（三）科学探究问题发现：引导学生从生活实际出发，发现与细胞工程相关的问题，如如何通过细胞工程技术提高农作物产量。实验设计：培养学生设计科学实验的能力，如设计实验探究不同培养基对细胞生长的影响。数据收集与分析：教会学生如何收集、整理和分析实验数据，得出科学结论。交流与讨论：组织学生进行小组讨论和班级汇报，分享实验成果和心得体会。（四）社会责任环境保护：让学生了解细胞工程技术在环境保护方面的应用，如利用植物细胞工程技术培育抗污染植物。食品安全：探讨细胞工程技术在食品安全领域的应用和挑战，如转基因食品的安全性问题。伦理道德：引导学生思考细胞工程技术涉及的伦理道德问题，如人类胚胎干细胞研究的伦理争议。科普宣传：鼓励学生将所学的细胞工程知识应用于科普宣传，提高公众对生物技术的认识和理解。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和体细胞杂交技术的原理、方法和应用。通过实验观察多肉植物的叶插繁殖过程，让学生直观感受植物细胞的全能性。动物细胞工程：详细介绍动物细胞培养技术、细胞融合技术和单克隆抗体制备技术。通过实验演示动物细胞的原代培养和传代培养过程，加深学生对动物细胞生长特性的理解。核移植与干细胞技术：阐述核移植技术的原理和应用前景，以及干细胞技术的分类、特性和应用。通过案例分析，让学生了解干细胞在再生医学领域的重要作用。胚胎工程：讲解胚胎形成的过程和胚胎工程的基本技术，如体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。通过讨论胚胎工程在畜牧业和医学领域的应用，引导学生思考胚胎工程的伦理和社会问题。七、大单元教学难点细胞工程技术的复杂性：细胞工程技术涉及多学科交叉知识，包括细胞生物学、遗传学、分子生物学等，对学生的综合知识要求较高。在教学过程中需要注重知识的整合和拓展，帮助学生构建系统的知识体系。实验操作的精细性：细胞工程技术实验对操作精度要求较高，如细胞培养过程中的无菌操作、细胞融合技术的参数控制等。为了克服这一难点，需要加强实验教学的指导和管理，确保学生能够熟练掌握实验技能。伦理道德问题的敏感性：细胞工程技术涉及的伦理道德问题较为敏感，如人类胚胎干细胞研究的伦理争议、转基因食品的安全性等。在教学过程中需要引导学生树立正确的伦理观和价值观，培养他们的社会责任感。知识的更新与应用：细胞工程技术发展迅速，新的技术和方法不断涌现。为了保持教学内容的先进性和实用性，需要不断更新教学内容和教学方法，加强与科研机构和企业的合作与交流，将最新的科研成果引入课堂教学。具体教学难点分析：植物细胞工程中的体细胞杂交技术：体细胞杂交技术涉及不同物种细胞之间的融合和筛选过程，实验操作复杂且成功率较低。为了突破这一难点，可以通过模拟实验和案例分析的方式加深学生对体细胞杂交技术的理解。可以邀请相关领域的专家进行讲座或指导实验操作，提高学生的实验技能。动物细胞培养中的细胞融合技术：细胞融合技术需要精确控制实验条件（如pH值、温度、离子浓度等）以实现高效的细胞融合。为了帮助学生掌握这一技术，可以通过设计分组实验的方式让学生在实践中摸索最佳的实验条件。加强对实验数据的分析和讨论，引导学生总结实验经验和教训。核移植与干细胞技术中的伦理问题：核移植技术和干细胞技术涉及的伦理问题较为复杂且敏感。为了引导学生正确看待这些问题，可以通过小组讨论和辩论的方式激发学生的思考和讨论。邀请伦理学专家进行讲座或提供阅读材料以拓宽学生的视野和思路。胚胎工程中的胚胎移植技术：胚胎移植技术涉及胚胎的发育阶段选择、移植手术操作等多个环节且成功率受多种因素影响（如受体动物的健康状况、移植时间等）。为了帮助学生掌握这一技术并理解其背后的生物学原理，可以通过模拟实验和案例分析的方式加深学生的理解和记忆。加强对实验数据的分析和讨论以提高学生的科学素养和实践能力。通过以上教学难点的分析和解决策略的制定，可以帮助学生更好地掌握细胞工程技术的原理和方法并提高他们的科学素养和实践能力。同时也有助于培养学生的创新思维和社会责任感以适应未来社会发展的需要。八、大单元整体教学思路一、教学目标设定在高中生物学教学中，大单元整体教学思路的核心在于设定清晰、具体且符合课程标准要求的教学目标。针对《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》以及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》的教学内容，本单元的教学目标将从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面进行设定。（一）生命观念理解细胞全能性：学生能够通过实例（如植物组织培养、动物细胞核移植等）理解细胞具有全能性的概念，认识到细胞是生物体结构与生命活动的基本单位，每个细胞都蕴藏着发育成完整个体的潜能。认识生命活动的有序性：通过观察多肉植物的叶插繁殖过程、动物细胞培养等实验活动，学生能够认识到生命活动是有序的，遵循一定的规律和机制，如细胞分裂、分化、凋亡等。理解生态系统中的物质循环和能量流动：通过讨论植物细胞工程在生产次生代谢产物中的应用，学生能够理解在生态系统中，物质是循环的，能量是流动的，这些过程对于维持生态系统的稳定性和生物的生存至关重要。（二）科学思维运用归纳与概括方法：学生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分析，归纳出细胞培养的一般条件和步骤，概括出细胞工程在农业、医药等领域的应用前景。运用模型与建模方法：学生能够利用数学模型（如种群增长模型）解释细胞培养过程中细胞数量的变化，或者利用概念图、流程图等工具构建细胞工程的操作流程模型。批判性思维：学生能够批判性地分析细胞工程技术在实际应用中的利弊，如转基因食品的安全性、克隆技术的伦理问题等，提出自己的见解和解决方案。创造性思维：鼓励学生运用创造性思维，探索细胞工程技术在解决实际问题中的新应用，如利用植物细胞工程培育新品种、利用动物细胞工程生产新型生物制品等。（三）科学探究提出问题：学生能够根据实验现象或生活实例，提出与细胞工程技术相关的问题，如“如何提高植物组织培养的成功率？”“动物细胞培养过程中细胞为什么会发生接触抑制？”等。设计并实施探究方案：学生能够设计并实施探究方案，如设计实验探究不同环境因素对多肉植物叶插繁殖成功率的影响，或者探究不同生长因子对动物细胞生长速率的影响。收集和分析数据：学生能够运用科学的方法收集实验数据，并运用统计软件或图表对数据进行分析，得出实验结论。交流与合作：学生能够与同学、教师或专家进行交流与合作，分享自己的实验成果和探究心得，共同探讨细胞工程技术的发展和应用。（四）社会责任关注生物技术的社会议题：学生能够关注生物技术的社会议题，如转基因食品的安全性、克隆技术的伦理问题等，形成正确的价值观和道德观。参与科学实践：学生能够积极参与科学实践活动，如参与学校或社区的生物技术科普宣传活动，提高公众对生物技术的认识和接受度。培养环保意识：通过讨论植物细胞工程在环境保护中的应用（如利用植物吸收空气中的污染物），学生能够认识到生物技术在环境保护中的重要作用，培养环保意识。促进可持续发展：学生能够理解细胞工程技术在促进可持续发展中的作用，如利用植物细胞工程培育抗逆性强的作物品种，提高农业生产的可持续性。二、教学内容整合本单元的教学内容涵盖了植物细胞工程和动物细胞工程两个主要方面，具体包括植物组织培养技术、体细胞杂交技术、动物细胞培养技术、细胞融合技术、核移植技术和干细胞技术等多个子课题。为了实现教学目标，需要对这些教学内容进行整合和优化。（一）植物细胞工程植物组织培养技术：通过介绍植物组织培养的基本原理、步骤和应用，让学生理解细胞全能性的概念，并掌握植物组织培养的基本技能。通过实验活动（如多肉植物的叶插繁殖实验），让学生亲身体验植物组织培养的过程和乐趣。体细胞杂交技术：通过介绍体细胞杂交技术的基本原理、步骤和应用，让学生了解远缘杂交不亲和的障碍以及体细胞杂交技术如何克服这一障碍。通过实验活动（如利用植物体细胞杂交技术培育新品种），让学生感受体细胞杂交技术的魅力和潜力。植物细胞工程的应用：通过讨论植物细胞工程在农业生产、医药制造、环境保护等领域的应用，让学生认识到植物细胞工程技术的广泛前景和重要意义。（二）动物细胞工程动物细胞培养技术：通过介绍动物细胞培养的基本原理、步骤和应用，让学生了解动物细胞培养的基本技能和应用价值。通过实验活动（如动物细胞的原代培养和传代培养），让学生亲身体验动物细胞培养的过程和难度。细胞融合技术：通过介绍细胞融合技术的基本原理、步骤和应用，让学生了解细胞融合技术在单克隆抗体制备、细胞遗传学、肿瘤研究等领域的重要性。通过实验活动（如利用细胞融合技术制备单克隆抗体），让学生感受细胞融合技术的实际应用价值。核移植技术和干细胞技术：通过介绍核移植技术和干细胞技术的基本原理、步骤和应用，让学生了解这两项技术在克隆动物、再生医学等领域的前沿进展。通过实验活动（如利用核移植技术克隆动物模型），让学生体验核移植技术的神奇和潜力。（三）胚胎工程胚胎形成与早期发育：通过介绍胚胎形成与早期发育的基本过程，让学生了解受精卵的形成、卵裂、囊胚形成和原肠胚形成等关键步骤。通过实验活动（如观察小鼠早期胚胎的发育过程），让学生直观感受胚胎形成的奇妙和复杂。胚胎工程的应用：通过讨论胚胎工程在辅助生殖技术、畜牧业生产、生物制药等领域的应用，让学生了解胚胎工程技术的广泛前景和重要意义。通过实验活动（如利用胚胎移植技术改良家畜品种），让学生体验胚胎工程技术的实际应用价值。三、教学方法与策略为了实现教学目标和整合教学内容，需要采用多种教学方法和策略，以提高学生的学习兴趣和参与度。（一）情境教学通过创设与细胞工程技术相关的情境，如模拟生物技术实验室、参观生物技术企业等，让学生身临其境地感受生物技术的魅力和潜力。在情境教学中，教师可以引导学生提出问题、设计方案、收集数据、分析结果并得出结论，从而培养学生的科学探究能力和科学思维能力。（二）实验教学实验教学是生物学教学的重要组成部分，也是培养学生科学探究能力和科学思维能力的有效途径。在本单元的教学中，教师应充分利用实验室资源，设计一系列与细胞工程技术相关的实验活动，如植物组织培养实验、动物细胞培养实验、细胞融合实验等。通过实验活动，学生可以亲身体验细胞工程技术的过程和乐趣，加深对细胞工程技术原理和应用的理解。（三）探究式教学探究式教学是一种以学生为主体、以教师为主导的教学模式，它强调学生在教师的引导下自主发现问题、探究问题和解决问题。在本单元的教学中，教师可以采用探究式教学模式，引导学生围绕细胞工程技术提出问题、设计探究方案、收集和分析数据并得出结论。通过探究式教学，学生可以培养科学探究能力和科学思维能力，同时也可以加深对细胞工程技术原理和应用的理解。（四）合作学习合作学习是一种以小组为单位进行的学习方式，它强调学生之间的合作与交流。在本单元的教学中，教师可以采用合作学习模式，将学生分成若干小组，每个小组负责一个子课题的研究。通过合作学习，学生可以培养团队合作精神和沟通能力，同时也可以加深对细胞工程技术原理和应用的理解。（五）信息技术应用随着信息技术的快速发展，越来越多的教学工具和平台被应用于生物学教学中。在本单元的教学中，教师可以充分利用信息技术手段，如多媒体教学软件、在线学习平台、虚拟实验室等，提高教学效果和学生的学习兴趣。通过信息技术应用，教师可以向学生展示更加生动、直观的教学内容，同时也可以方便学生随时随地进行学习和交流。四、学业评价学业评价是检验教学效果和学生学习成果的重要手段。在本单元的教学中，教师应采用多种评价方式相结合的方法，对学生的学业表现进行全面、客观的评价。（一）过程性评价过程性评价是指在教学过程中对学生的学习表现进行及时、全面的评价。在本单元的教学中，教师可以通过观察学生的实验操作、课堂讨论、小组合作等表现，及时了解学生的学习情况和进步情况，并给予相应的指导和反馈。过程性评价有助于教师及时调整教学策略和方法，提高教学效果和学生的学习兴趣。（二）终结性评价终结性评价是指在教学结束后对学生的学习成果进行全面的评价。在本单元的教学中，教师可以通过考试、作业、实验报告等方式对学生的学业表现进行终结性评价。终结性评价有助于教师了解学生对细胞工程技术原理和应用的理解程度以及科学探究能力和科学思维能力的发展情况。（三）表现性评价表现性评价是指通过学生完成实际任务或项目来评价其学习成果和能力水平。在本单元的教学中，教师可以设计一系列与细胞工程技术相关的任务或项目（如利用植物组织培养技术培育新品种、利用动物细胞培养技术生产生物制品等），要求学生独立或合作完成，并根据学生的完成情况进行评价。表现性评价有助于培养学生的实践能力和创新能力，同时也可以更加全面、客观地评价学生的学习成果和能力水平。五、教学实施与反思（一）教学实施在教学实施过程中，教师应根据教学目标和教学内容的要求，灵活运用多种教学方法和策略，提高教学效果和学生的学习兴趣。教师还应关注学生的学习情况和进步情况，及时调整教学策略和方法，确保教学目标的顺利实现。课前准备：教师应认真备课，熟悉教学内容和教学要求，准备相关的教学材料和工具。教师还应了解学生的学习情况和兴趣点，以便更好地引导学生参与课堂学习和讨论。课堂实施：在课堂教学中，教师应注重启发式教学和探究式教学，引导学生积极参与课堂学习和讨论。教师还应关注学生的学习反馈和表现情况，及时给予相应的指导和反馈。在实验教学中，教师应注重培养学生的实验操作能力和科学探究能力，确保实验活动的顺利进行和实验结果的准确性。课后辅导：在课后辅导中，教师应关注学生的学习情况和进步情况，及时给予相应的指导和帮助。教师还应鼓励学生积极参与课外实践活动和科技创新活动，提高其实践能力和创新能力。（二）教学反思在教学实施过程中，教师应不断进行教学反思和总结，以便及时发现和解决问题，提高教学效果和学生的学习兴趣。反思教学内容：教师应反思教学内容的科学性和合理性，是否符合课程标准的要求和学生的学习需求。教师还应关注教学内容的前沿性和时代性，及时更新和补充相关的教学内容。反思教学方法：教师应反思教学方法的有效性和适用性，是否能够激发学生的学习兴趣和参与度。教师还应关注教学方法的创新性和灵活性，不断探索和尝试新的教学方法和手段。反思教学评价：教师应反思教学评价的科学性和公正性，是否能够全面、客观地评价学生的学习成果和能力水平。教师还应关注教学评价的多样性和个性化，注重评价学生的实践能力和创新能力。反思师生关系：教师应反思师生关系的和谐性和互动性，是否能够建立良好的师生关系和课堂氛围。教师还应关注学生的个体差异和需求差异，注重因材施教和个性化教学。通过以上教学实施与反思的过程，教师可以不断完善自己的教学设计和教学方法，提高教学效果和学生的学习兴趣。教师还可以不断提升自己的专业素养和教学能力，为学生的全面发展和终身发展奠定坚实的基础。九、学业评价在《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》的教学内容，本学业评价旨在全面评估学生在生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度上的核心素养达成情况。以下是对教学目标、学习目标及评价目标的详细设定。一、教学目标设定（一）生命观念理解细胞工程的基本概念与原理：学生能够理解细胞工程是通过细胞水平的操作来获得有用生物产品或创造新生物品种的技术，包括植物细胞工程和动物细胞工程。认识细胞的全能性：学生能够理解并解释植物细胞具有全能性，即高度分化的植物细胞在适宜条件下仍能发育成完整植株的原理。了解胚胎发育的过程：学生能够概述从受精作用到早期胚胎发育的基本过程，包括桑葚胚、囊胚和原肠胚的形成及其特点。（二）科学思维运用归纳与概括的方法：学生能够基于细胞工程的具体案例，归纳出细胞工程的基本操作步骤和关键技术，如植物组织培养、动物细胞培养、细胞融合和核移植等。运用批判性思维分析细胞工程的应用：学生能够批判性地分析细胞工程在农业、医药等领域的应用，评估其优缺点及潜在风险。利用模型与建模的方法解释生命现象：学生能够构建细胞分裂、胚胎发育等过程的模型，通过模型来解释和预测生命现象。（三）科学探究设计并实施探究实验：学生能够设计并实施关于植物组织培养、动物细胞培养或细胞融合等细胞工程技术的探究实验，掌握基本的实验操作技能。收集和分析实验数据：学生能够运用科学方法收集实验数据，并运用统计学知识对数据进行分析，得出科学结论。撰写实验报告并交流讨论：学生能够规范地撰写实验报告，清晰地呈现实验目的、方法、结果和结论，并积极参与小组讨论，交流实验心得。（四）社会责任关注生物技术的社会影响：学生能够关注细胞工程等生物技术的发展对社会、经济和环境的影响，形成正确的科技观和价值观。参与生物技术的伦理讨论：学生能够参与关于生物技术伦理问题的讨论，如转基因食品的安全性、克隆技术的伦理争议等，形成理性的判断和立场。宣传生物技术的科学知识：学生能够运用所学知识向他人宣传生物技术的科学知识，提高公众对生物技术的认识和接受度。二、学习目标设定（一）生命观念理解细胞工程的核心概念：学生应能够准确阐述细胞工程的定义、分类及其在生物产业中的应用。掌握植物细胞全能性的实验证据：学生应能够列举并解释植物细胞全能性的实验证据，如胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株的实验。了解胚胎发育的阶段性特征：学生应能够详细描述胚胎发育的各个阶段及其特征，包括受精作用、卵裂、囊胚形成和原肠胚形成等。（二）科学思维归纳细胞工程的关键技术：学生应能够通过案例分析，归纳出细胞工程的关键技术，如植物组织培养中的脱分化和再分化过程、动物细胞培养中的原代培养和传代培养等。批判性分析细胞工程的应用案例：学生应能够选取一两个细胞工程的应用案例，批判性地分析其优缺点、潜在风险及社会效益。构建生命现象模型：学生应能够选取一个生命现象（如细胞分裂、胚胎发育等），构建相应的模型，并通过模型来解释和预测该生命现象。（三）科学探究设计细胞工程探究实验：学生应能够根据探究目的，设计合理的实验方案，包括实验材料的选择、实验步骤的设计、实验数据的收集方法等。准确记录和分析实验数据：学生应能够运用科学方法准确记录实验数据，并运用统计学知识对数据进行分析，得出科学结论。撰写并交流实验报告：学生应能够规范地撰写实验报告，清晰地呈现实验目的、方法、结果和结论，并积极参与小组讨论，交流实验心得和体会。（四）社会责任关注生物技术的最新进展：学生应能够关注生物技术的最新进展，了解细胞工程等前沿技术在农业、医药等领域的应用前景。参与生物技术伦理讨论：学生应能够积极参与关于生物技术伦理问题的讨论，形成自己的判断和立场，并能够运用所学知识进行辩证分析。宣传生物技术知识：学生应能够运用所学知识向他人宣传生物技术的科学知识，提高公众对生物技术的认识和接受度，为生物技术的健康发展贡献自己的力量。三、评价目标设定（一）生命观念评价学生对细胞工程基本概念的理解程度：通过课堂提问、作业和测验等方式，评价学生是否能够准确阐述细胞工程的定义、分类及其在生物产业中的应用。评价学生对植物细胞全能性的掌握情况：通过实验观察、案例分析等方式，评价学生是否能够列举并解释植物细胞全能性的实验证据，理解其生物学意义。评价学生对胚胎发育过程的了解程度：通过图片识别、概念图绘制等方式，评价学生是否能够详细描述胚胎发育的各个阶段及其特征。（二）科学思维评价学生的归纳与概括能力：通过案例分析、小组讨论等方式，评价学生是否能够基于细胞工程的具体案例，归纳出细胞工程的基本操作步骤和关键技术。评价学生的批判性思维能力：通过辩论赛、撰写评论文章等方式，评价学生是否能够批判性地分析细胞工程的应用案例，评估其优缺点及潜在风险。评价学生的模型与建模能力：通过模型制作、展示交流等方式，评价学生是否能够构建生命现象模型，并通过模型来解释和预测该生命现象。（三）科学探究评价学生的实验设计能力：通过实验方案设计、教师点评等方式，评价学生是否能够根据探究目的，设计合理的实验方案。评价学生的实验操作能力：通过实验观察、实验操作考核等方式，评价学生是否能够准确、规范地进行实验操作，掌握基本的实验技能。评价学生的实验报告撰写与交流能力：通过实验报告撰写、小组汇报等方式，评价学生是否能够规范地撰写实验报告，清晰地呈现实验目的、方法、结果和结论，并积极参与小组讨论和交流。（四）社会责任评价学生对生物技术社会影响的关注程度：通过问卷调查、访谈等方式，评价学生是否能够关注生物技术的社会影响，形成正确的科技观和价值观。评价学生参与生物技术伦理讨论的积极性与深度：通过辩论赛、小组讨论等方式，评价学生是否能够积极参与关于生物技术伦理问题的讨论，形成自己的判断和立场，并能够运用所学知识进行辩证分析。评价学生宣传生物技术知识的效果：通过科普讲座、海报制作等方式，评价学生是否能够运用所学知识向他人宣传生物技术的科学知识，提高公众对生物技术的认识和接受度。四、评价方法与工具（一）评价方法观察法：通过观察学生在课堂上的表现，如参与讨论的积极性、实验操作的规范性等，评价学生的学业成就。测验法：通过定期的课堂测验、期中考试和期末考试等方式，评价学生对生物学知识的掌握程度和应用能力。作品评价法：通过评价学生的实验报告、模型制作、海报制作等作品，评价学生的创新思维和实践能力。表现性评价法：通过评价学生在小组讨论、辩论赛、科普讲座等活动中的表现，评价学生的沟通能力、团队协作能力和社会责任感。（二）评价工具课堂观察记录表：用于记录学生在课堂上的表现，包括参与讨论的积极性、实验操作的规范性等。测验试卷：用于评价学生对生物学知识的掌握程度和应用能力，包括选择题、填空题、简答题和实验设计题等。作品评价量表：用于评价学生的实验报告、模型制作、海报制作等作品，包括内容的准确性、创新性、实用性等方面。表现性评价标准：用于评价学生在小组讨论、辩论赛、科普讲座等活动中的表现，包括沟通能力、团队协作能力、社会责任感等方面。五、评价结果反馈与改进（一）评价结果反馈及时反馈：教师应及时将评价结果反馈给学生，让学生了解自己的学业成就和不足之处。个性化反馈：教师应根据学生的个体差异，提供个性化的反馈和建议，帮助学生制定针对性的改进计划。建设性反馈：教师应以建设性的方式提供反馈，鼓励学生积极面对挑战，不断进步。（二）评价改进持续改进评价体系：教师应根据教学实践和学生反馈，持续改进评价体系，确保其科学性和有效性。加强评价技术培训：教师应积极参加评价技术培训，提高自己的评价能力和水平。促进学生自评与互评：教师应鼓励学生进行自评和互评，培养学生的自我反思能力和团队协作能力。针对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》的教学内容，本学业评价旨在全面评估学生在生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度上的核心素养达成情况。通过明确的教学目标、学习目标和评价目标设定，以及科学的评价方法和工具选择，旨在为学生的学习提供有效的反馈和指导，促进学生的全面发展。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路针对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》，本大单元的实施思路将围绕细胞工程的核心内容，通过一系列的教学活动，旨在帮助学生深入理解细胞工程的基本原理、技术方法及其在生产实践中的应用，同时培养学生的生物学学科核心素养。具体实施思路如下：整体把握，构建知识体系：通过引入细胞工程的概念和发展历程，帮助学生建立对细胞工程整体的认识。按照教材章节顺序，逐步展开对植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技术、胚胎工程等内容的讲解，构建完整的知识体系。理论与实践相结合：在教学过程中，注重理论与实践的结合。通过课堂讲授、实验操作、案例分析等多种教学方式，使学生不仅掌握细胞工程的基本理论，还能通过实验操作和案例分析，加深对细胞工程技术方法的理解和应用。强化科学探究能力：鼓励学生通过实验设计、数据收集与分析等科学探究活动，培养观察、提问、假设、实验、结论等科学探究能力。引导学生关注科学研究的最新进展，激发其对生物科学的兴趣和热爱。培养生物学学科核心素养：将生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养的培养贯穿于整个教学过程中。通过具体的教学活动，帮助学生形成正确的生命观念，培养科学思维，提高科学探究能力，增强社会责任感。评价反馈，持续改进：通过课堂观察、作业检查、实验操作、测试等多种评价方式，及时了解学生的学习情况，发现问题并给予针对性的指导。根据学生的学习反馈，对教学内容和方法进行持续改进，以提高教学效果。二、教学目标设定（一）生命观念理解细胞工程的基本原理：学生能够理解细胞工程是通过细胞水平的操作获得产品的技术，包括植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技术、胚胎工程等。形成结构与功能相适应的生命观念：通过观察和分析细胞工程中的实验现象，学生能够理解细胞的结构与其功能之间的密切关系，形成结构与功能相适应的生命观念。认识生命的多样性和统一性：通过了解细胞工程在不同生物种类中的应用，学生能够认识生命的多样性和统一性，理解生物体之间的内在联系。（二）科学思维培养归纳与概括的能力：学生能够通过对细胞工程实验现象的观察和分析，归纳出细胞工程的基本原理和技术方法，提高归纳与概括的能力。运用批判性思维审视科学问题：学生能够运用批判性思维审视细胞工程中的科学问题，对实验结果进行合理解释和推断，提高分析问题和解决问题的能力。建立模型与建模的能力：通过细胞工程实验的设计和操作，学生能够建立数学模型或实物模型，对细胞工程的过程和结果进行模拟和预测，提高建模能力。（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方法，包括观察、提问、假设、实验、结论等步骤，能够独立完成细胞工程相关的科学探究活动。提高实验操作技能：通过细胞工程实验的操作，学生能够掌握基本的实验操作技能，包括无菌操作、细胞培养、显微镜观察等，提高实验操作的准确性和熟练度。培养团队合作精神：在科学探究活动中，学生能够与他人合作，共同完成任务，培养团队合作精神和沟通能力。（四）社会责任关注生物技术的伦理问题：学生能够关注生物技术的伦理问题，理解细胞工程在医学、农业等领域的应用可能带来的伦理挑战，形成正确的伦理观念。参与社会议题的讨论：学生能够积极参与社会议题的讨论，运用生物学知识对生物技术相关的社会问题进行分析和评论，增强社会责任感。促进生物技术的可持续发展：学生能够理解生物技术在促进可持续发展方面的重要作用，关注生物技术的最新进展，为生物技术的可持续发展贡献自己的力量。三、教学结构图中心主题：细胞工程通过细胞水平的操作获得产品一、植物细胞工程1.组织培养技术-外植体的选择与处理-培养基的配制与灭菌-愈伤组织的诱导与分化-试管苗的驯化与移栽2.体细胞杂交技术-原生质体的制备-原生质体的融合-杂合细胞的筛选与培养3.植物细胞工程的应用-快速繁殖-种苗脱毒-次生代谢产物生产-育种二、动物细胞工程1.动物细胞培养-原代培养与传代培养-细胞培养的条件与调控2.动物细胞融合技术-细胞融合的原理与方法-单克隆抗体的制备3.核移植与干细胞技术-核移植技术的原理与应用-干细胞技术的原理与应用三、胚胎工程1.胚胎的形成与发育-受精作用与早期胚胎发育2.胚胎工程的应用-体外受精与胚胎移植-胚胎分割与嵌合体技术四、生物学学科核心素养培养1.生命观念-细胞工程的基本原理-结构与功能相适应的生命观念-生命的多样性和统一性2.科学思维-归纳与概括的能力-批判性思维-模型与建模的能力3.科学探究-科学探究的基本方法-实验操作技能-团队合作精神4.社会责任-生物技术的伦理问题-社会议题的讨论-生物技术的可持续发展四、具体教学实施步骤第一课时：植物细胞工程概述引入新课：通过展示植物组织培养的实际应用案例（如快速繁殖名贵花卉、种苗脱毒等），激发学生的学习兴趣，引入植物细胞工程的概念。讲授新课：组织培养技术：讲解外植体的选择与处理、培养基的配制与灭菌、愈伤组织的诱导与分化、试管苗的驯化与移栽等过程。体细胞杂交技术：介绍原生质体的制备、原生质体的融合、杂合细胞的筛选与培养等技术方法。植物细胞工程的应用：通过案例分析，讲解植物细胞工程在快速繁殖、种苗脱毒、次生代谢产物生产、育种等方面的应用。课堂互动：组织学生讨论植物细胞工程的应用前景和潜在问题，培养学生的批判性思维和表达能力。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解植物细胞工程在农业生产中的具体应用案例，并准备在课堂上进行分享。第二课时：植物细胞工程实验——多肉植物的叶插繁殖实验准备：提前准备好多肉植物叶片、培养基、无菌操作台等实验材料。实验讲解：讲解多肉植物叶插繁殖的基本原理和实验步骤。强调无菌操作的重要性，演示无菌操作的基本方法。实验操作：学生分组进行实验操作，包括叶片的选择与处理、培养基的配制与灭菌、叶片的接种与培养等步骤。教师在实验过程中巡回指导，解答学生的疑问。实验观察与记录：要求学生定期观察并记录叶片的生长情况，包括愈伤组织的形成、芽的分化、根的生成等过程。引导学生分析实验现象，归纳出多肉植物叶插繁殖的基本规律。实验总结与讨论：组织学生进行实验总结，分享实验经验和体会。引导学生讨论实验过程中遇到的问题和解决方案，培养学生的问题解决能力。第三课时：动物细胞工程概述引入新课：通过展示动物细胞培养的实际应用案例（如疫苗生产、药物筛选等），激发学生的学习兴趣，引入动物细胞工程的概念。讲授新课：动物细胞培养：讲解原代培养与传代培养的区别与联系、细胞培养的条件与调控等。动物细胞融合技术：介绍细胞融合的原理与方法、单克隆抗体的制备过程等。核移植与干细胞技术：讲解核移植技术的原理与应用、干细胞技术的原理与应用等。课堂互动：组织学生讨论动物细胞工程在医学、农业等领域的应用前景和潜在问题，培养学生的批判性思维和表达能力。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解动物细胞工程在生物制药中的应用案例，并准备在课堂上进行分享。第四课时：动物细胞培养实验实验准备：提前准备好动物细胞系、培养基、无菌操作台等实验材料。实验讲解：讲解动物细胞培养的基本原理和实验步骤。强调无菌操作的重要性，演示无菌操作的基本方法。实验操作：学生分组进行实验操作，包括细胞的培养与传代、细胞的冻存与复苏等步骤。教师在实验过程中巡回指导，解答学生的疑问。实验观察与记录：要求学生定期观察并记录细胞的生长情况，包括细胞的形态、密度、生长速度等。引导学生分析实验现象，归纳出动物细胞培养的基本规律。实验总结与讨论：组织学生进行实验总结，分享实验经验和体会。引导学生讨论实验过程中遇到的问题和解决方案，培养学生的问题解决能力。第五课时：胚胎工程概述引入新课：通过展示胚胎工程的实际应用案例（如试管婴儿、胚胎移植等），激发学生的学习兴趣，引入胚胎工程的概念。讲授新课：胚胎的形成与发育：讲解受精作用与早期胚胎发育的过程。胚胎工程的应用：介绍体外受精与胚胎移植、胚胎分割与嵌合体技术等。课堂互动：组织学生讨论胚胎工程在医学、畜牧业等领域的应用前景和潜在问题，培养学生的批判性思维和表达能力。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解胚胎工程在辅助生殖技术中的应用案例，并准备在课堂上进行分享。第六课时：细胞工程技术的伦理与社会责任引入新课：通过讨论生物技术的伦理问题，引入细胞工程技术的伦理与社会责任。讲授新课：生物技术的伦理问题：讲解细胞工程技术在医学、农业等领域的应用可能带来的伦理挑战，如基因编辑婴儿的伦理争议等。社会责任：强调科学家和社会公众在生物技术发展中应承担的社会责任，如遵守科研伦理、关注社会议题等。课堂讨论：组织学生就生物技术的伦理问题进行分组讨论，形成自己的观点和立场。案例分析：通过具体案例分析，引导学生运用生物学知识对生物技术相关的社会问题进行分析和评论，增强社会责任感。总结与反思：组织学生进行总结与反思，思考如何在生物技术发展中平衡科技进步与伦理道德的关系。第七课时：细胞工程技术的综合应用与前景展望综合应用：通过案例分析，讲解细胞工程技术在医药、农业、环境保护等领域的综合应用。前景展望：展望细胞工程技术未来的发展趋势和应用前景，激发学生的学习兴趣和创新思维。创新实践：鼓励学生结合所学知识，提出细胞工程技术在未来可能的应用方向和创新点，培养创新能力和实践能力。总结与评估：对本单元的学习内容进行总结与评估，检查学生的学习成果和核心素养的培养情况。通过以上教学实施步骤，本大单元旨在帮助学生深入理解细胞工程的基本原理、技术方法及其在生产实践中的应用，同时培养学生的生物学学科核心素养，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十一、大情境、大任务创设一、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版沪科教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》中第二章《细胞工程通过细胞水平的操作获得产品》的教学内容，本单元的教学目标设定如下，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原理：学生能够理解细胞工程是通过细胞水平的操作获得产品的技术，包括植物细胞工程和动物细胞工程的基本原理。通过组织培养、体细胞杂交、动物细胞培养、细胞融合、核移植和胚胎工程等具体实例，学生能够形成结构与功能相适应的生命观念。认识细胞的全能性：通过核移植技术的学习，学生能够认识到动物体细胞核具有全能性，理解细胞在特定条件下可以发育成完整个体的生命现象。理解生命的多样性和统一性：通过植物细胞工程和动物细胞工程的学习，学生能够认识到不同生物体细胞在结构和功能上的多样性和统一性，理解生命活动的本质和规律。（二）科学思维培养归纳与概括的能力：学生能够通过对细胞工程实验现象的观察和分析，归纳出细胞工程的基本原理和技术方法。例如，通过观察多肉植物的叶插繁殖过程，学生能够概括出植物组织培养的基本步骤和条件。运用批判性思维审视科学问题：学生能够运用批判性思维审视细胞工程中的科学问题，对实验结果进行合理解释和推断。例如，对于细胞培养过程中出现的问题，学生能够分析原因并提出解决方案。建立模型与建模的能力：学生能够通过细胞工程实验的设计和操作，建立数学模型或实物模型，对细胞工程的过程和结果进行模拟和预测。例如，通过模拟细胞融合实验，学生能够建立细胞融合过程的模型，预测融合细胞的可能特性。（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方法，包括观察、提问、假设、实验、结论等步骤。通过设计并实施细胞工程相关的科学探究活动，学生能够独立完成科学探究任务。提高实验操作技能：通过细胞工程实验的操作，学生能够掌握无菌操作、细胞培养、细胞融合等实验技能，提高实验操作的准确性和熟练度。培养创新思维和实践能力：在科学探究过程中，学生能够结合所学知识，提出创新性的实验设计和研究思路，培养创新思维和实践能力。（四）社会责任关注生物技术的伦理问题：学生能够关注生物技术的伦理问题，理解细胞工程在医学、农业等领域的应用可能带来的伦理挑战。例如，对于克隆动物和干细胞技术的应用，学生能够形成正确的伦理观念，讨论其可能带来的社会影响。参与社会议题的讨论：学生能够积极参与社会议题的讨论，运用生物学知识对生物技术相关的社会问题进行分析和评论。例如，对于转基因食品的安全性问题，学生能够运用生物学知识进行分析和讨论，提出自己的观点和看法。促进生物技术的可持续发展：学生能够理解生物技术在促进可持续发展方面的重要作用，关注生物技术的最新进展，为生物技术的可持续发展贡献自己的力量。例如，通过了解植物细胞工程在农业生产中的应用，学生能够认识到生物技术对于提高农业生产效率、保护环境等方面的重要作用。二、大情境、大任务创设（一）大情境创设本单元的教学以“细胞工程的奇妙世界”为大情境，通过引导学生探索细胞工程的基本原理、技术方法及其在生产实践中的应用，让学生感受细胞工程的魅力和价值。在这个大情境下，学生可以身临其境地体验细胞工程的奥秘，激发学习兴趣和探究欲望。情境导入：通过展示细胞工程的实际应用案例，如植物组织培养快速繁殖名贵花卉、动物细胞培养生产疫苗等，引导学生进入细胞工程的学习情境。介绍细胞工程在医学、农业、环境保护等领域的重要应用，激发学生的学习兴趣和探究欲望。情境展开：按照教材章节顺序，逐步展开对植物细胞工程、动物细胞工程、核移植与干细胞技术、胚胎工程等内容的讲解。通过课堂讲授、实验操作、案例分析等多种教学方式，让学生深入理解细胞工程的基本原理和技术方法。情境深化：引导学生通过实验设计、数据收集与分析等科学探究活动，加深对细胞工程技术方法的理解和应用。结合生物学学科核心素养的培养目标，设计相关的教学活动，如模型构建、讨论交流等，提高学生的科学思维能力和社会责任感。（二）大任务创设本单元的大任务为“探究细胞工程在生产实践中的应用”，通过引导学生完成一系列具体的探究任务，全面培养学生的生物学学科核心素养。任务一：观察多肉植物的叶插繁殖过程任务目标：通过观察多肉植物的叶插繁殖过程，了解植物组织培养的基本步骤和条件。任务内容：准备实验材料：多肉植物的叶片、培养基、无菌操作工具等。进行无菌操作：学习并掌握无菌操作的基本方法，如消毒、灭菌等。实施叶插繁殖：将多肉植物的叶片插入培养基中，观察并记录叶片的生长情况。分析实验结果：归纳多肉植物叶插繁殖的基本规律，探讨影响叶插繁殖成功率的环境因素。任务评价：通过观察记录、实验报告、讨论交流等方式评价学生的任务完成情况。引导学生反思实验过程中的问题和不足，提出改进方案。任务二：探究动物细胞培养的条件任务目标：通过探究动物细胞培养的条件，了解动物细胞培养的基本原理和技术方法。任务内容：准备实验材料：动物细胞系、培养基、培养皿、显微镜等。设计实验方案：根据动物细胞培养的原理和要求，设计实验方案并确定实验步骤。实施细胞培养：按照实验方案进行动物细胞的培养，观察并记录细胞的生长情况。分析实验结果：探讨影响动物细胞培养的因素，如温度、pH值、营养成分等，并提出优化方案。任务评价：通过实验报告、数据分析、讨论交流等方式评价学生的任务完成情况。引导学生反思实验过程中的问题和不足，提出改进方案。任务三：制备单克隆抗体任务目标：通过制备单克隆抗体，了解细胞融合技术和单克隆抗体制备的基本原理和技术方法。任务内容：准备实验材料：小鼠脾细胞、骨髓瘤细胞、融合剂、培养基等。进行细胞融合：运用物理或化学方法将小鼠脾细胞和骨髓瘤细胞进行融合，形成杂交瘤细胞。筛选杂交瘤细胞：通过选择性培养基等方法筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。制备单克隆抗体：将筛选出的杂交瘤细胞进行扩大培养，制备单克隆抗体并进行纯度检测和活性鉴定。任务评价：通过实验报告、数据分析、抗体纯度检测和活性鉴定等方式评价学生的任务完成情况。引导学生反思实验过程中的问题和不足，提出改进方案。任务四：探讨核移植技术的应用前景任务目标：通过探讨核移植技术的应用前景，了解核移植技术的基本原理和应用价值。任务内容：收集资料：查阅相关文献和资料，了解核移植技术的发展历程和应用现状。分析案例：分析核移植技术在动物克隆、基因治疗等领域的应用案例，探讨其优势和局限性。提出观点：结合所学知识和社会需求，提出核移植技术在未来可能的应用方向和发展趋势。讨论交流：与同学和老师进行讨论交流，分享自己的观点和看法，形成共识。任务评价：通过资料收集、案例分析、观点提出和讨论交流等方式评价学生的任务完成情况。引导学生反思自己的思考过程和表达方式，提高批判性思维和口头表达能力。任务五：展望胚胎工程的发展前景任务目标：通过展望胚胎工程的发展前景，了解胚胎工程的基本原理和应用价值。任务内容：收集资料：查阅相关文献和资料，了解胚胎工程的发展历程和应用现状。分析技术：分析胚胎工程中的关键技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割等，探讨其技术原理和应用效果。探讨应用：结合所学知识和社会需求，探讨胚胎工程在农业生产、医学研究等领域的应用前景和挑战。制定计划：制定个人或小组的研究计划，选择感兴趣的胚胎工程技术进行深入研究和实践。任务评价：通过资料收集、技术分析、应用探讨和计划制定等方式评价学生的任务完成情况。引导学生反思自己的研究思路和实践过程，提高科学探究能力和实践能力。通过以上大任务的创设和实施，学生可以全面深入地了解细胞工程的基本原理、技术方法及其在生产实践中的应用。通过科学探究活动的参与和实践能力的培养，学生可以形成正确的生命观念、科学思维和社会责任感等生物学学科核心素养。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：细胞工程通过细胞水平的操作获得产品课时设计：第一课时：植物细胞工程概述第二课时：植物细胞工程实验——多肉植物的叶插繁殖第三课时：动物细胞工程概述第四课时：动物细胞培养实验第五课时：胚胎工程概述第六课时：细胞工程技术的伦理与社会责任第七课时：细胞工程技术的综合应用与前景展望（二）学习目标教学目标设定根据《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》的教学内容，设定以下教学目标，涵盖高中生物学学科核心素养的四个维度：生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。（一）生命观念理解细胞工程的基本原理：学生能够理解细胞工程是通过细胞水平的操作获得产品的技术，包括植物细胞工程和动物细胞工程的基本原理和技术方法。形成结构与功能相适应的生命观念：通过观察和分析细胞工程中的实验现象，学生能够理解细胞的结构与其功能之间的密切关系，形成结构与功能相适应的生命观念。认识生命的多样性和统一性：通过了解细胞工程在不同生物种类中的应用，学生能够认识生命的多样性和统一性，理解生物体之间的内在联系。（二）科学思维培养归纳与概括的能力：学生能够通过对细胞工程实验现象的观察和分析，归纳出细胞工程的基本原理和技术方法，提高归纳与概括的能力。运用批判性思维审视科学问题：学生能够运用批判性思维审视细胞工程中的科学问题，对实验结果进行合理解释和推断，提高分析问题和解决问题的能力。建立模型与建模的能力：通过细胞工程实验的设计和操作，学生能够建立数学模型或实物模型，对细胞工程的过程和结果进行模拟和预测，提高建模能力。（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方法，包括观察、提问、假设、实验、结论等步骤，能够独立完成细胞工程相关的科学探究活动。提高实验操作技能：通过细胞工程实验的操作，学生能够掌握基本的实验操作技能，如无菌操作、细胞培养、细胞融合等。培养团队合作精神：在科学探究活动中，学生能够与他人合作，共同设计实验方案、收集和分析数据，培养团队合作精神。（四）社会责任关注生物技术的伦理问题：学生能够关注生物技术的伦理问题，理解细胞工程在医学、农业等领域的应用可能带来的伦理挑战，形成正确的伦理观念。参与社会议题的讨论：学生能够积极参与社会议题的讨论，运用生物学知识对生物技术相关的社会问题进行分析和评论，增强社会责任感。促进生物技术的可持续发展：学生能够理解生物技术在促进可持续发展方面的重要作用，关注生物技术的最新进展，为生物技术的可持续发展贡献自己的力量。（三）评价任务课堂观察：通过观察学生在课堂上的表现，评价学生是否积极参与讨论、提问和回答问题，以及是否认真观察实验现象并做好记录。作业检查：检查学生完成的作业，包括实验报告、案例分析、小组讨论记录等，评价学生是否掌握了细胞工程的基本原理和技术方法，以及是否具备科学思维和科学探究能力。实验操作：观察学生在实验过程中的操作是否规范、准确，以及是否能够独立完成实验并得出正确的结论。测试与测验：通过单元测试、期中考试和期末考试等方式，评价学生对细胞工程知识的掌握程度和应用能力。（四）学习过程第一课时：植物细胞工程概述引入新课：通过展示植物组织培养的实际应用案例（如快速繁殖名贵花卉、种苗脱毒等），激发学生的学习兴趣，引入植物细胞工程的概念。讲授新课：组织培养技术：讲解外植体的选择与处理、培养基的配制与灭菌、愈伤组织的诱导与分化、试管苗的驯化与移栽等过程。体细胞杂交技术：介绍原生质体的制备、原生质体的融合、杂合细胞的筛选与培养等技术方法。植物细胞工程的应用：通过案例分析，讲解植物细胞工程在快速繁殖、种苗脱毒、次生代谢产物生产、育种等方面的应用。课堂互动：组织学生讨论植物细胞工程的应用前景和潜在问题，培养学生的批判性思维和表达能力。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解植物细胞工程在农业生产中的具体应用案例，并准备在课堂上进行分享。第二课时：植物细胞工程实验——多肉植物的叶插繁殖实验准备：提前准备好多肉植物叶片、培养基、无菌操作台等实验材料。实验讲解：讲解多肉植物叶插繁殖的基本原理和实验步骤，强调无菌操作的重要性，演示无菌操作的基本方法。实验操作：学生分组进行实验操作，包括叶片的选择与处理、培养基的配制与灭菌、叶片的接种与培养等步骤。教师在实验过程中巡回指导，解答学生的疑问。实验观察与记录：要求学生定期观察并记录叶片的生长情况，包括愈伤组织的形成、芽的分化、根的生成等过程。引导学生分析实验现象，归纳出多肉植物叶插繁殖的基本规律。实验总结与讨论：组织学生进行实验总结，分享实验经验和体会。引导学生讨论实验过程中遇到的问题和解决方案，培养学生的问题解决能力。第三课时：动物细胞工程概述引入新课：通过展示动物细胞培养的实际应用案例（如疫苗生产、药物筛选等），激发学生的学习兴趣，引入动物细胞工程的概念。讲授新课：动物细胞培养：讲解原代培养与传代培养、细胞培养的条件与调控等技术方法。动物细胞融合技术：介绍细胞融合的原理与方法、单克隆抗体的制备等技术方法。核移植与干细胞技术：讲解核移植技术的原理与应用、干细胞技术的原理与应用等。课堂互动：组织学生讨论动物细胞工程在医学、农业等领域的应用前景和潜在问题，培养学生的批判性思维和表达能力。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解动物细胞工程在生物制药中的应用案例，并准备在课堂上进行分享。第四课时：动物细胞培养实验实验准备：提前准备好动物细胞系、培养基、无菌操作台等实验材料。实验讲解：讲解动物细胞培养的基本原理和实验步骤，强调无菌操作的重要性，演示无菌操作的基本方法。实验操