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

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：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：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。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。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，能够编码蛋白质或RNA，从而控制生物体的性状。遗传的基本规律：学生掌握了孟德尔的遗传规律，包括分离定律和自由组合定律，理解了基因在生殖细胞形成和受精过程中的分离和重组。生物的变异：学生了解了基因突变、基因重组和染色体变异等遗传变异的类型，以及这些变异如何导致生物性状的改变。生物的进化：学生理解了自然选择学说，知道生物通过自然选择适应环境，进化出不同的物种和种群。在选择性必修1和必修课程中，学生还学习了细胞的结构和功能、微生物的培养与分离、生物技术的安全与伦理等知识，这些都将为基因工程的学习提供必要的支撑。（二）新知内容分析《基因工程》这一大单元主要包含五节内容，分别是基因工程的原理、基因工程的基本工具、基因工程的操作程序（包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因的表达及产物检测鉴定）、基因工程的应用以及蛋白质工程。新知内容分析如下：基因工程的原理：学生需要理解基因工程的基本概念，即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。他们需要明白基因工程是在DNA分子水平上进行操作，打破了远缘杂交不亲和的障碍，实现了物种间的基因交流。基因工程的基本工具：学生需要了解基因工程所必需的三种基本工具，即限制性内切核酸酶（限制酶）、DNA连接酶和运载体。他们需要掌握这些工具的作用原理和使用方法，以及如何在基因工程中发挥作用。基因工程的操作程序：这是基因工程的核心内容，学生需要详细了解基因工程的每一个步骤，包括目的基因的获得（从基因组文库、cDNA文库或PCR技术中获取）、基因表达载体的构建（将目的基因与运载体结合，形成重组DNA分子）、目的基因导入受体细胞（采用化学方法、物理方法或生物方法将重组DNA分子导入受体细胞）以及目的基因的表达及产物检测鉴定（通过抗原-抗体杂交、分子杂交或个体生物学水平鉴定等方法检测目的基因是否成功表达）。基因工程的应用：学生需要了解基因工程在农业、医药、工业等领域的广泛应用，以及这些应用如何改善人类的生活质量和健康状况。蛋白质工程：作为基因工程的延伸，学生需要了解蛋白质工程的基本概念、原理和方法，以及如何通过蛋白质工程改造蛋白质的结构和功能，以满足人类的需求。（三）学生学习能力分析高中学生已经具备了一定的生物学基础知识和实验技能，能够运用所学知识分析和解决一些简单的生物学问题。在《基因工程》这一大单元的学习中，学生的学习能力主要体现在以下几个方面：抽象思维能力：基因工程是在分子水平上进行操作的科学，需要学生具备较强的抽象思维能力，能够理解和把握DNA分子结构、基因表达调控等复杂概念。逻辑推理能力：基因工程的操作程序涉及多个步骤和环节，需要学生具备较强的逻辑推理能力，能够按照正确的顺序和方法进行实验操作。实验操作能力：基因工程是一门实验科学，需要学生具备较强的实验操作能力，能够熟练掌握各种实验技术和方法，准确完成实验操作。信息获取和处理能力：在基因工程的学习中，学生需要获取大量的信息资料，包括文献、数据、图表等，并对其进行处理和分析，以获取有用的信息和知识。综合运用能力：基因工程的学习不仅要求学生掌握单一的知识点和技术方法，还要求学生能够将所学知识综合运用解决实际问题，如利用基因工程技术改良作物品种、治疗遗传性疾病等。（四）学习障碍突破策略在《基因工程》这一大单元的学习中，学生可能会遇到一些学习障碍。针对这些障碍，我们可以采取以下突破策略：加强基础知识复习：针对部分学生基础知识薄弱的问题，我们可以在教学开始前安排一段时间进行基础知识的复习和巩固，帮助学生打牢基础。采用直观教学手段：针对基因工程内容的抽象性，我们可以采用直观的教学手段，如多媒体演示、动画模拟、实物展示等，帮助学生理解和把握复杂概念。加强实验操作训练：针对部分学生实验操作能力不足的问题，我们可以加强实验操作训练，提供更多的实验机会和指导，帮助学生提高实验操作能力。引导自主学习和合作学习：针对基因工程内容的广泛性和复杂性，我们可以引导学生自主学习和合作学习，通过小组讨论、合作实验等方式，促进学生之间的交流与合作，共同解决问题。注重知识应用和实践：针对部分学生综合运用能力不足的问题，我们可以注重知识的应用和实践，通过案例分析、问题解决等方式，帮助学生将所学知识综合运用解决实际问题。开展课外拓展活动：为了激发学生的学习兴趣和积极性，我们可以开展课外拓展活动，如组织参观基因工程实验室、参加基因工程科技竞赛等，让学生亲身感受基因工程的魅力和应用前景。通过以上策略的实施，我们可以帮助学生克服学习障碍，提高学习效果和兴趣，为未来的学习和生活打下坚实的基础。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“探索基因工程：理解原理、掌握工具、实践应用”。围绕这一主题，通过四节教学内容的学习活动，帮助学生深入理解基因工程的基本原理，掌握基因工程的基本工具及其使用方法，并通过实践应用，感受基因工程在科学研究、医药健康、农业生产等领域的广泛应用和巨大潜力。基因工程作为现代生物技术的核心，不仅代表了生命科学的前沿进展，也为解决人类面临的健康问题、粮食短缺、环境污染等挑战提供了新思路和新手段。通过本单元的学习，学生将能够形成对基因工程技术的全面认识，理解其在生命科学领域中的重要地位和作用，进而激发对生物科学的兴趣和热爱。五、大单元目标叙写高中生物学学科核心素养：（一）生命观念理解基因工程的基本原理，包括基因的结构与功能、遗传信息的传递与表达等核心概念。认识到基因工程技术在改造生物遗传特性、培育新品种、治疗遗传病等方面的巨大潜力。形成对生命多样性和遗传变异性的深刻理解，理解基因工程在促进生命科学研究和发展中的重要作用。（二）科学思维培养基于事实和证据进行科学推理的能力，能够运用基因工程的相关知识解释和预测生命现象。发展批判性思维能力，能够对基因工程技术的伦理和社会影响进行客观分析和评价。提高模型建构能力，能够通过构建基因工程操作模型来加深对基因工程原理的理解。（三）科学探究掌握基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞以及目的基因的表达及产物检测鉴定等步骤。能够设计并实施简单的基因工程实验，运用科学方法进行实验操作和数据分析。培养团队合作精神，能够在小组探究活动中有效沟通和协作。（四）社会责任认识到基因工程技术在促进人类健康、提高农业生产效率等方面的积极作用，形成积极的社会责任感。关注基因工程技术的伦理和社会影响，能够基于生物学原理对基因工程技术的应用进行理性判断和评价。积极参与基因工程技术的科普宣传活动，提高公众对基因工程技术的认识和理解。六、大单元教学重点基因工程的基本原理：重点讲解基因的结构与功能、遗传信息的传递与表达等核心概念，帮助学生理解基因工程技术的理论基础。基因工程的基本工具：详细介绍限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体等基因工程基本工具的原理和使用方法，为后续的基因工程操作打下基础。基因工程的操作程序：通过具体的操作步骤和案例分析，帮助学生掌握基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞以及目的基因的表达及产物检测鉴定等步骤。基因工程的应用：结合医药健康、农业生产等领域的实际案例，介绍基因工程技术的广泛应用和巨大潜力，激发学生对生物科学的兴趣和热爱。蛋白质工程：作为基因工程的延伸和拓展，重点讲解蛋白质工程的基本原理和操作方法，帮助学生理解蛋白质工程在改造生物遗传特性、提高生产效率等方面的应用。七、大单元教学难点基因工程原理的抽象性：基因工程涉及许多抽象的概念和原理，如基因的结构与功能、遗传信息的传递与表达等，这些内容对学生来说较为晦涩难懂。在教学过程中需要注重概念的讲解和例子的举证，帮助学生形成直观的认识。基因工程基本工具的使用：限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体等基因工程基本工具的原理和使用方法较为复杂，需要学生具备一定的实验技能和操作能力。在教学过程中需要注重实验教学的组织和实施，通过具体的实验操作来加深学生对工具使用的理解和掌握。基因工程操作程序的连贯性：基因工程操作程序涉及多个步骤和环节，需要学生具备较强的逻辑思维能力和实验操作能力。在教学过程中需要注重步骤的讲解和示范，帮助学生理清操作程序的连贯性和逻辑性。基因工程应用的伦理性：基因工程技术在应用过程中涉及到许多伦理和社会问题，如基因歧视、基因隐私等。这些问题需要学生具备较强的批判性思维能力和社会责任感。在教学过程中需要注重伦理教育的渗透和引导，帮助学生形成正确的价值观和伦理观。蛋白质工程的复杂性：蛋白质工程作为基因工程的延伸和拓展，涉及更为复杂的原理和操作方法。在教学过程中需要注重原理的讲解和例子的举证，帮助学生理解蛋白质工程在改造生物遗传特性、提高生产效率等方面的应用。还需要注重实验教学的组织和实施，通过具体的实验操作来加深学生对蛋白质工程的理解和掌握。具体教学难点突破策略：基因工程原理的抽象性：采用直观教学手段，如动画、视频、模型等，帮助学生形成直观的认识。通过类比和举例的方式，将抽象的概念与具体的生活实例相结合，降低理解难度。组织学生进行小组讨论和合作学习，通过集体智慧来共同解决问题。基因工程基本工具的使用：加强实验教学的组织和实施，提供充足的实验材料和设备，确保每位学生都能亲自动手操作。注重实验步骤的讲解和示范，确保每位学生都能掌握正确的操作方法。鼓励学生进行课外实验和探究活动，加深对工具使用的理解和掌握。基因工程操作程序的连贯性：采用流程图或思维导图的方式，帮助学生理清操作程序的连贯性和逻辑性。组织学生进行模拟实验或虚拟实验，通过模拟操作来加深对操作程序的理解和掌握。鼓励学生进行小组探究和合作学习，通过集体智慧来共同解决问题。基因工程应用的伦理性：加强伦理教育的渗透和引导，通过案例分析、小组讨论等方式来帮助学生形成正确的价值观和伦理观。邀请伦理学专家或法律专家进行讲座或研讨活动，为学生提供更为深入和全面的伦理指导。鼓励学生关注社会热点和时事新闻，提高对基因工程技术伦理和社会问题的认识和思考。蛋白质工程的复杂性：采用直观教学手段，如动画、视频、模型等，帮助学生理解蛋白质工程的基本原理和操作方法。通过类比和举例的方式，将复杂的原理与具体的生活实例相结合，降低理解难度。加强实验教学的组织和实施，提供充足的实验材料和设备，确保每位学生都能亲自动手操作并加深对蛋白质工程的理解和掌握。通过以上教学策略的实施，旨在帮助学生克服学习过程中的难点和障碍，提高学习效果和兴趣。也希望通过本单元的学习活动，能够激发学生对生物科学的兴趣和热爱，为未来的学习和研究打下坚实的基础。八、大单元整体教学思路在《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》中的第3章《基因工程》的教学内容，本大单元的整体教学思路旨在通过一系列精心设计的教学活动，引导学生深入理解基因工程的原理、基本工具、操作程序及其应用，同时注重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、教学目标设定（一）生命观念形成结构与功能相统一的观念：学生能够理解基因作为生物体遗传信息的基本单位，其结构（如DNA的双螺旋结构）与功能（遗传信息的储存、复制和传递）之间的紧密联系。通过基因工程的学习，学生能够认识到通过人为操作基因结构可以改变生物体的遗传特性，进而影响其生理功能。进化与适应观：学生能够理解基因工程是现代生物进化的延伸，是人类利用自然选择和遗传变异原理，通过人工手段加速生物进化过程的一种技术。通过基因工程的应用实例，学生能够认识到生物体通过基因改造可以更好地适应环境或满足人类需求。物质与能量观：在基因工程操作过程中，学生能够理解DNA的提取、纯化、酶切、连接等步骤中涉及的物质变化和能量转换过程。例如，理解限制性内切酶在切割DNA时所需的能量来源，以及DNA连接酶在连接DNA片段时所需的能量和物质条件。稳态与平衡观：在基因工程的应用中，学生能够理解通过基因改造可以维持或恢复生物体的稳态，如通过转基因技术提高作物的抗逆性，使其在不同环境条件下保持稳定的生长和产量。（二）科学思维归纳与概括：学生能够从基因工程的基本原理、基本工具、操作程序等大量信息中归纳出基因工程的核心概念和操作流程。例如，通过总结限制性内切酶、DNA连接酶、载体等基因工程基本工具的特点和作用，概括出基因工程操作的基本步骤。演绎与推理：学生能够运用基因工程的基本原理和操作流程，推理出基因工程在不同领域的应用前景和潜在风险。例如，根据基因工程在医药领域的应用实例，推理出基因工程在农业、环保等领域可能的应用方向和可能遇到的问题。模型与建模：学生能够利用数学模型或物理模型来模拟基因工程操作过程，如构建基因表达载体的物理模型，通过模型来直观展示基因工程操作的关键步骤和原理。批判性思维：学生能够批判性地评估基因工程相关研究成果和观点，区分科学事实和伪科学，识别基因工程应用中的伦理和社会问题。例如，对于转基因食品的安全性问题，学生能够基于科学证据进行客观分析和评价。创造性思维：学生能够运用基因工程的基本原理和工具，创造性地提出解决生物学问题的新方法和新思路。例如，针对某种遗传性疾病，学生能够提出利用基因工程技术进行治疗的新方案。（三）科学探究观察与提问：学生能够通过观察基因工程实验过程和结果，提出与基因工程相关的问题。例如，在观察DNA电泳图谱时，学生能够提出关于DNA片段大小、浓度和纯度的问题。实验设计与实施：学生能够根据基因工程的基本原理和操作流程，设计并实施简单的基因工程实验。例如，设计并实施PCR扩增特定DNA片段的实验，通过电泳检测扩增结果。数据收集与分析：学生能够准确地收集实验数据，并运用适当的统计方法对数据进行分析和解释。例如，对PCR扩增产物进行电泳分析时，学生能够根据电泳图谱计算DNA片段的大小和浓度。结果交流与讨论：学生能够以口头或书面的形式与他人交流实验结果和心得体会，对实验结果进行合理解释和讨论。例如，在小组内分享PCR扩增实验的结果和分析过程，讨论实验中的成功经验和失败教训。（四）社会责任关注社会议题：学生能够关注基因工程相关的社会议题，如转基因食品的安全性、基因隐私和基因歧视等。通过课堂讨论和课外调研等方式，学生能够了解这些议题的背景、现状和争议点。参与讨论与决策：学生能够基于生物学知识和科学思维，参与基因工程相关社会议题的讨论和决策过程。例如，在小组讨论中发表对转基因食品安全性的看法和建议，为制定相关政策提供参考。宣传科学知识：学生能够运用所学的基因工程知识，向公众宣传科学知识和科学方法，提高公众对基因工程的认知和接受度。例如，通过制作科普海报、参加科普讲座等方式，向公众普及基因工程的基本原理和应用前景。践行环保理念：学生能够认识到基因工程在环保领域的应用潜力，如利用基因工程技术培育抗污染植物、降解塑料的微生物等。通过实践活动，学生能够践行环保理念，为环境保护贡献自己的力量。二、大单元教学重点基因工程的原理：重点讲解基因工程的定义、发展历程、基本原理和核心概念。通过案例分析、模拟实验等方式，帮助学生深入理解基因工程的基本原理和操作流程。基因工程的基本工具：重点介绍限制性内切酶、DNA连接酶、载体等基因工程基本工具的特点、作用和使用方法。通过实验操作、课堂演示等方式，让学生熟练掌握这些基本工具的使用技巧。基因工程的操作程序：重点讲解基因工程操作的基本步骤和关键环节，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞以及目的基因的表达及产物检测鉴定等。通过实验操作、小组讨论等方式，让学生全面掌握基因工程的操作流程。基因工程的应用：重点介绍基因工程在医药、农业、环保等领域的应用实例和前景。通过案例分析、实地考察等方式，让学生了解基因工程在不同领域的应用价值和潜在风险。蛋白质工程：重点讲解蛋白质工程的概念、原理和方法。通过实验操作、课堂讨论等方式，让学生理解蛋白质工程与基因工程之间的关系和区别，掌握蛋白质工程的基本操作流程。三、大单元教学难点基因工程原理的抽象性：基因工程原理涉及分子生物学、遗传学等多个学科的知识，对于学生来说较为抽象和难以理解。需要通过直观的教学手段和丰富的实例来帮助学生理解基因工程的基本原理。基因工程操作的复杂性：基因工程操作涉及多个步骤和关键环节，需要学生具备扎实的生物学基础和实验操作技能。需要通过反复练习和实验操作来提高学生的操作能力和实验技能。基因工程应用的伦理和社会问题：基因工程应用涉及伦理、法律和社会等多个方面的问题，需要学生具备全面的素养和批判性思维能力。需要通过课堂讨论、案例分析等方式来引导学生思考这些问题并提出自己的见解。四、大单元整体教学思路（一）教学准备阶段教材分析：深入分析2019版北师大版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》中第3章《基因工程》的教学内容，明确教学目标、重点和难点。学情分析：了解学生的学习基础、兴趣爱好和认知特点，为制定个性化的教学方案提供依据。教学资源准备：准备教学所需的实验器材、试剂、多媒体课件等教学资源，确保教学活动的顺利进行。（二）教学实施阶段导入新课：通过生活中的实例或热点问题引入基因工程的话题，激发学生的学习兴趣和好奇心。例如，通过介绍转基因食品的安全性争议来引入基因工程的话题。讲授新知：按照基因工程的原理、基本工具、操作程序、应用和蛋白质工程的顺序进行讲授。在讲解过程中注重理论联系实际，通过案例分析、实验操作等方式帮助学生深入理解知识点。实验操作：安排学生进行基因工程相关的实验操作，如PCR扩增特定DNA片段、构建基因表达载体等。通过实验操作提高学生的动手能力和实验技能。小组讨论：组织学生进行小组讨论活动，就基因工程的相关问题进行交流和讨论。通过小组讨论培养学生的合作精神和批判性思维能力。课堂总结：对本节课的教学内容进行总结回顾，强调重点和难点知识。通过课堂总结帮助学生巩固所学知识并加深对知识点的理解。布置作业：布置与基因工程相关的作业任务，如撰写实验报告、进行课外调研等。通过作业任务巩固学生的学习成果并培养学生的自主学习能力。（三）教学评价阶段过程性评价：通过观察学生在课堂上的表现、实验操作过程、小组讨论情况等方式进行过程性评价。过程性评价能够及时了解学生的学习情况和存在的问题，为教学调整提供依据。总结性评价：通过期末考试、实验操作考核等方式进行总结性评价。总结性评价能够全面评估学生的学习成果和教学质量，为教学改进提供参考。反馈与改进：根据学生的评价结果和反馈意见进行教学反思和改进。针对存在的问题和不足制定针对性的改进措施，提高教学质量和学生的学习效果。五、大单元教学活动设计（一）基因工程原理的教学活动设计案例分析：选取基因工程在医药领域的应用实例进行分析讨论，如利用基因工程技术生产胰岛素等。通过案例分析帮助学生理解基因工程的基本原理和操作流程。模拟实验：利用多媒体软件模拟基因工程操作过程，如DNA的提取、纯化、酶切、连接等步骤。通过模拟实验让学生直观感受基因工程操作的复杂性和精确性。课堂讨论：组织学生就基因工程的基本原理和操作流程进行课堂讨论和交流。通过课堂讨论培养学生的批判性思维和合作精神。（二）基因工程基本工具的教学活动设计实验操作：安排学生进行限制性内切酶切割DNA片段的实验操作。通过实验操作让学生熟练掌握限制性内切酶的使用方法和注意事项。课堂演示：利用多媒体设备演示DNA连接酶连接DNA片段的过程和结果。通过课堂演示让学生直观了解DNA连接酶的作用和效果。小组讨论：组织学生进行小组讨论活动，就基因工程基本工具的特点、作用和使用方法进行交流和讨论。通过小组讨论培养学生的合作精神和自主学习能力。（三）基因工程操作程序的教学活动设计实验操作：安排学生进行PCR扩增特定DNA片段的实验操作。通过实验操作让学生掌握PCR扩增的基本原理和操作流程。模拟操作：利用多媒体软件模拟基因表达载体的构建过程。通过模拟操作让学生直观感受基因表达载体构建的复杂性和精确性。案例分析：选取基因工程在农业领域的应用实例进行分析讨论，如利用基因工程技术培育抗虫棉等。通过案例分析帮助学生理解基因工程操作程序的重要性和应用价值。（四）基因工程应用的教学活动设计实地考察：组织学生参观基因工程实验室或相关企业，了解基因工程在实际应用中的情况。通过实地考察让学生亲身体验基因工程的应用价值和潜在风险。案例分析：选取基因工程在环保领域的应用实例进行分析讨论，如利用基因工程技术培育降解塑料的微生物等。通过案例分析帮助学生理解基因工程在环保领域的应用前景和挑战。课堂讨论：组织学生就基因工程应用中的伦理和社会问题进行课堂讨论和交流。通过课堂讨论培养学生的社会责任意识和批判性思维能力。（五）蛋白质工程的教学活动设计实验操作：安排学生进行蛋白质纯化、电泳分离等实验操作。通过实验操作让学生掌握蛋白质工程的基本操作流程和注意事项。案例分析：选取蛋白质工程在医药领域的应用实例进行分析讨论，如利用蛋白质工程技术设计新型药物等。通过案例分析帮助学生理解蛋白质工程与基因工程之间的关系和区别。小组讨论：组织学生进行小组讨论活动，就蛋白质工程的基本原理、操作流程和应用前景进行交流和讨论。通过小组讨论培养学生的合作精神和自主学习能力。六、大单元教学反思与改进在教学实施过程中，我将不断进行教学反思和改进工作。通过观察学生的学习情况和反馈意见，及时调整教学策略和方法；通过与其他教师的交流和合作，借鉴优秀的教学经验和做法；通过参加培训和研修活动，不断提升自己的专业素养和教学能力。我还将注重培养学生的自主学习能力、合作精神和批判性思维能力等综合素养，为学生的全面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》教学内容，我们设计了全面的学业评价方案。本评价方案旨在通过多维度、多层次的评价方式，全面考查学生在基因工程领域的学习成效，特别是对学生生物学学科核心素养的培养情况。以下将从教学目标、学习目标、评价目标设定三个方面进行详细阐述。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》中《第3章基因工程》的教学内容，我们设定了以下教学目标：生命观念：学生能够理解基因工程的基本原理和核心概念，如DNA重组技术、基因表达载体的构建、目的基因的导入与表达等，形成对基因工程技术的科学认识。学生能够运用结构与功能观、进化与适应观等生命观念，分析基因工程技术在农业生产、医药健康等领域的应用实例，理解基因工程对生物体结构和功能的影响。科学思维：学生能够基于事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等科学思维方法，分析基因工程操作程序中的各个环节，如目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因的导入与表达等。学生能够批判性地评价基因工程技术的安全性与伦理问题，运用科学思维方法审视基因工程技术在社会发展中的应用前景和潜在风险。科学探究：学生能够针对基因工程领域的具体问题，设计并实施探究实验方案，如利用PCR技术扩增目的基因、构建基因表达载体、转化受体细胞等。学生能够在探究过程中，熟练运用实验技能，如实记录实验数据，分析实验结果，得出科学结论，并与他人交流探究过程和结果。社会责任：学生能够关注基因工程技术在社会发展中的应用实例，理解基因工程技术对农业生产、医药健康、环境保护等领域的重要贡献。学生能够基于生物学的基本观点，参与基因工程技术相关的社会议题讨论，如转基因食品的安全性、基因治疗的伦理问题等，形成正确的价值观和社会责任感。二、学习目标设定基于上述教学目标，我们进一步细化了学生在《第3章基因工程》学习过程中的具体学习目标：基因工程的原理：学生能够理解基因工程的基本原理和核心概念，如DNA双螺旋结构、基因表达调控机制等。学生能够阐述基因工程技术在农业生产、医药健康等领域的应用前景和潜在优势。基因工程的基本工具：学生能够识别并描述基因工程操作过程中的基本工具，如限制性内切酶、DNA连接酶、载体等。学生能够理解这些基本工具在基因工程操作过程中的作用和应用方法。基因工程的操作程序：学生能够详细阐述基因工程的操作程序，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因的导入与表达等步骤。学生能够针对基因工程操作程序中的具体环节，设计并实施探究实验方案，如利用PCR技术扩增目的基因、构建基因表达载体等。基因工程的应用：学生能够列举并描述基因工程技术在农业生产、医药健康、环境保护等领域的应用实例。学生能够分析基因工程技术在应用过程中可能面临的安全性与伦理问题，并提出相应的解决方案或建议。蛋白质工程：学生能够理解蛋白质工程的基本原理和核心概念，如蛋白质的结构与功能关系、蛋白质工程的设计原则等。学生能够阐述蛋白质工程在医药健康、工业生产等领域的应用前景和潜在优势。三、评价目标设定为了全面考查学生在《第3章基因工程》学习过程中的学习成效，我们设定了以下评价目标：（一）生命观念评价内容：学生对基因工程基本原理和核心概念的理解程度。学生运用生命观念分析基因工程技术在农业生产、医药健康等领域应用实例的能力。评价方式：通过课堂提问、小组讨论等方式，考查学生对基因工程基本原理和核心概念的理解程度。通过案例分析、论文撰写等方式，考查学生运用生命观念分析基因工程技术应用实例的能力。评价标准：学生能够准确阐述基因工程的基本原理和核心概念。学生能够运用生命观念深入分析基因工程技术在农业生产、医药健康等领域的应用实例，并得出合理的结论。（二）科学思维评价内容：学生基于事实和证据，运用科学思维方法分析基因工程操作程序的能力。学生批判性评价基因工程技术安全性与伦理问题的能力。评价方式：通过实验设计、实验操作、实验报告撰写等方式，考查学生运用科学思维方法分析基因工程操作程序的能力。通过辩论赛、小组讨论等方式，考查学生批判性评价基因工程技术安全性与伦理问题的能力。评价标准：学生能够基于事实和证据，运用科学思维方法准确分析基因工程操作程序中的各个环节。学生能够批判性地评价基因工程技术的安全性与伦理问题，并提出合理的解决方案或建议。（三）科学探究评价内容：学生针对基因工程领域具体问题设计并实施探究实验方案的能力。学生在探究过程中运用实验技能、记录实验数据、分析实验结果并得出科学结论的能力。评价方式：通过实验设计、实验操作、实验报告撰写等方式，考查学生针对基因工程领域具体问题设计并实施探究实验方案的能力。通过实验观察、实验记录、实验结果分析等方式，考查学生在探究过程中运用实验技能、记录实验数据、分析实验结果并得出科学结论的能力。评价标准：学生能够针对基因工程领域具体问题设计科学、合理的探究实验方案。学生在探究过程中能够熟练运用实验技能，如实记录实验数据，准确分析实验结果，并得出科学结论。（四）社会责任评价内容：学生关注基因工程技术在社会发展中应用实例的能力。学生基于生物学基本观点参与基因工程技术相关社会议题讨论的能力。评价方式：通过案例分析、小组讨论等方式，考查学生关注基因工程技术在社会发展中应用实例的能力。通过辩论赛、社会实践等方式，考查学生基于生物学基本观点参与基因工程技术相关社会议题讨论的能力。评价标准：学生能够积极关注基因工程技术在社会发展中的应用实例，并理解其对农业生产、医药健康、环境保护等领域的重要贡献。学生能够基于生物学基本观点积极参与基因工程技术相关社会议题讨论，形成正确的价值观和社会责任感。四、具体评价实施策略为了确保上述评价目标的顺利实现，我们将采取以下具体评价实施策略：多元化评价方式：结合课堂提问、小组讨论、案例分析、论文撰写、实验设计、实验操作、实验报告撰写、辩论赛、社会实践等多种评价方式，全面考查学生的学习成效。分层次评价：根据学生的学习水平和能力差异，设计不同层次的评价任务和要求，确保每个学生都能在适合自己的评价任务中展现自己的学习成效。过程性评价与终结性评价相结合：在教学过程中，通过课堂提问、小组讨论、实验操作等方式进行过程性评价，及时了解学生的学习情况和问题；在课程结束后，通过案例分析、论文撰写、实验报告撰写等方式进行终结性评价，全面考查学生的学习成效。反馈与改进：及时向学生反馈评价结果，指出学生在学习过程中存在的问题和不足，并提出相应的改进建议；根据评价结果反思教学过程和方法，不断优化教学策略和方式。五、结语通过上述学业评价方案的设计和实施，我们旨在全面考查学生在《第3章基因工程》学习过程中的学习成效，特别是对学生生物学学科核心素养的培养情况。我们相信，在科学合理的评价目标和实施策略的引导下，学生能够更好地掌握基因工程的基本原理和操作技术，形成正确的生命观念、科学思维、科学探究能力和社会责任感，为未来的学习和生活打下坚实的基础。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，以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》为主要教学内容。通过本单元的学习，旨在使学生全面理解基因工程的原理、基本工具、操作程序及其应用，同时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。具体实施思路如下：整体规划，分步实施：对《第3章基因工程》进行整体规划，明确各节内容之间的联系和逻辑关系。然后，按照章节顺序，分步实施教学，确保每节内容都能得到充分的讲解和练习。理论与实践相结合：在教学过程中，注重理论与实践的结合。通过讲解基因工程的原理和基本工具，使学生掌握理论知识；通过实验操作，如目的基因的获得、基因表达载体的构建等，使学生掌握实践技能。情境教学与案例分析：创设与基因工程相关的情境，如转基因作物的培育、基因治疗等，激发学生的学习兴趣。通过案例分析，使学生了解基因工程在实际生活中的应用和潜在风险。小组合作学习：组织学生进行小组合作学习，共同完成实验操作和案例分析任务。通过小组合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力。评价与反馈：在教学过程中，采用多元化的评价方式，包括课堂表现、实验操作、小组讨论、作业和测试等。及时反馈学生的学习情况，帮助学生查漏补缺，提高学习效果。二、教学目标设定（一）生命观念理解基因工程的基本概念和原理，认识到基因是生物体遗传信息的载体，基因工程是通过操作基因来改变生物体遗传特性的技术。掌握基因工程在生物体遗传信息传递和表达中的作用，理解基因工程如何影响生物体的表型和功能。形成生物进化的观念，认识到基因工程是生物进化的一种人工干预方式，它可以加速生物进化的进程，产生新的生物类型和性状。（二）科学思维能够运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析基因工程的基本工具和操作程序，理解其背后的科学原理。具备批判性思维，能够质疑和分析基因工程相关的科学问题，如转基因作物的安全性、基因治疗的可行性等。能够运用模型与建模的方法，模拟基因工程的操作过程，预测和解释实验结果。（三）科学探究掌握基因工程实验的基本技能，如目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞等。能够设计并实施基因工程的探究实验，探究基因工程对生物体性状的影响。能够运用科学术语和图表，准确描述和解释基因工程实验的结果和现象。（四）社会责任认识到基因工程在农业、医药、工业等领域的广泛应用和潜在价值。关注基因工程相关的社会议题，如转基因作物的安全性、基因治疗的伦理问题等，形成正确的价值观和判断力。积极参与基因工程相关的社会实践活动，如科普宣传、环保行动等，为推动基因工程的健康发展贡献力量。三、教学结构图++|第3章基因工程|++|+++|第一节|第二节||基因工程的原理|基因工程的基本工具|+++||++++++|原理概述|操作流程||限制酶|DNA连接酶|++++++||+++|第三节基因工程的操作程序|+++|+++++++|一目的基因的获得|二基因表达载体的构建|三目的基因导入受体细胞|四目的基因的表达及产物检测鉴定|+++++++|++|第四节||基因工程的应用|++|++|第五节||蛋白质工程|++四、具体教学实施步骤第一节基因工程的原理导入新课通过展示转基因作物的图片或视频，引导学生思考：这些作物是如何产生的？它们与传统作物有什么不同？引出基因工程的概念和原理，激发学生的学习兴趣。讲授新知讲解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、遗传信息等。介绍基因工程的基本原理，包括基因重组、基因转移和基因表达等。通过动画或图示，展示基因工程在生物体遗传信息传递和表达中的作用。案例分析分析转基因作物的培育过程，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞等步骤。讨论转基因作物的优缺点和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习设计一些与基因工程原理相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置要求学生查阅相关资料，了解基因工程在其他领域的应用，如基因治疗、工业微生物育种等。准备下节课的预习任务，如了解基因工程的基本工具。第二节基因工程的基本工具复习旧知回顾上节课学习的基因工程原理，引出本节课的学习内容：基因工程的基本工具。讲授新知介绍基因工程的基本工具，包括限制酶、DNA连接酶等。通过动画或图示，展示这些工具在基因工程操作中的应用。实验操作组织学生进行基因工程的模拟实验，如使用限制酶切割DNA片段、使用DNA连接酶连接DNA片段等。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。小组讨论将学生分成小组，讨论基因工程基本工具的选择和使用原则。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。课堂总结总结本节课的学习内容，强调基因工程基本工具的重要性和应用前景。布置下节课的预习任务，如了解基因工程的操作程序。第三节基因工程的操作程序导入新课通过回顾上节课学习的基因工程基本工具，引出本节课的学习内容：基因工程的操作程序。讲授新知详细介绍基因工程的操作程序，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因的表达及产物检测鉴定等步骤。通过动画或图示，展示每个步骤的具体操作方法和注意事项。实验操作组织学生进行基因工程的实际操作，如从细菌中提取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入大肠杆菌等。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。案例分析分析基因工程在医药领域的应用案例，如胰岛素的生产、基因治疗等。讨论这些案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习设计一些与基因工程操作程序相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置要求学生根据本节课的学习内容，设计一个基因工程的实验方案。准备下节课的预习任务，如了解基因工程的应用。第四节基因工程的应用复习旧知回顾上节课学习的基因工程操作程序，引出本节课的学习内容：基因工程的应用。讲授新知详细介绍基因工程在农业、医药、工业等领域的应用案例。通过动画或图示，展示基因工程在不同领域的应用效果和潜在价值。小组讨论将学生分成小组，讨论基因工程在不同领域的应用前景和挑战。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。案例分析深入分析一个具体的基因工程应用案例，如转基因作物的商业化种植。讨论这个案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习设计一些与基因工程应用相关的选择题或简答题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置要求学生查阅相关资料，了解基因工程在环境保护领域的应用。准备下节课的预习任务，如了解蛋白质工程。第五节蛋白质工程导入新课通过回顾上节课学习的基因工程应用，引出本节课的学习内容：蛋白质工程。讲授新知详细介绍蛋白质工程的基本概念、原理和方法。通过动画或图示，展示蛋白质工程在改造蛋白质结构和功能中的应用。实验操作组织学生进行蛋白质工程的模拟实验，如使用计算机模拟蛋白质结构的改造和优化。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。案例分析分析蛋白质工程在医药领域的应用案例，如抗体药物的研发、酶工程的改进等。讨论这些案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习设计一些与蛋白质工程相关的选择题或简答题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。课堂总结总结本节课的学习内容，强调蛋白质工程的重要性和应用前景。布置下节课的复习任务，为单元测试做准备。通过以上教学实施步骤，学生将全面理解基因工程的原理、基本工具、操作程序及其应用，同时培养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。在教学过程中，注重理论与实践的结合、情境教学与案例分析的运用、小组合作学习的组织以及评价与反馈的及时实施，以确保教学效果的最大化。十一、大情境、大任务创设一、大情境设计在《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》中的《第3章基因工程》的教学内容，我们设计了一个以大情境为核心的教学框架。这个大情境将围绕“基因工程的探索与应用”展开，通过一系列真实世界的问题和挑战，引导学生在解决实际问题的过程中深入理解基因工程的原理、工具、操作程序及其应用，同时培养学生的生物学学科核心素养。大情境设定在一个虚构的“未来生物科技公司”，该公司致力于利用基因工程技术解决当前人类面临的食品短缺、疾病治疗、环境保护等重大问题。学生将扮演该公司的科研团队成员，参与从基因工程原理的学习到实际应用的全过程，通过团队合作、科学探究和伦理思考，共同推动基因工程技术的发展和应用。二、大任务创设在大情境的框架下，我们设计了一系列大任务，每个大任务都紧密围绕基因工程的教学内容，旨在达成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）大任务1：基因工程的原理探索教学目标设定：生命观念：理解基因工程的基本概念和原理，认识到基因是生物体遗传信息的载体，基因工程是通过操作基因来改变生物体遗传特性的技术。科学思维：能够运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析基因工程的基本原理。科学探究：通过案例分析，了解基因工程技术的起源和发展历程，探索基因工程在生物学领域的重要地位。社会责任：认识到基因工程技术的潜在风险，如基因污染、生物安全等，形成正确的价值观和判断力。任务描述：学生将分组研究基因工程的起源、发展历程和基本原理，包括基因重组、基因转移和基因表达等核心概念。他们将通过查阅文献、观看科普视频、参与在线讨论等方式，深入了解基因工程技术的科学原理和实际应用。学生还将分析基因工程技术可能带来的社会影响，如基因歧视、生物伦理等问题，形成自己的见解和观点。实施步骤：分组研究：学生根据兴趣和研究方向自由组合成小组，每组选择一个子课题进行深入研究。资料搜集：通过图书馆、互联网等资源搜集相关文献和视频资料，了解基因工程的起源、发展历程和基本原理。案例分析：选取一两个典型的基因工程案例进行深入分析，探讨其科学原理和应用价值。小组讨论：组内成员就研究成果进行交流和讨论，形成共识和观点。成果展示：每组选派代表向全班展示研究成果，其他同学进行提问和点评。（二）大任务2：基因工程基本工具的研发与应用教学目标设定：生命观念：掌握基因工程基本工具的种类和作用，理解它们在基因工程操作中的重要性。科学思维：具备批判性思维，能够质疑和分析基因工程工具的选择和使用原则。科学探究：通过实验操作，掌握基因工程基本工具的使用方法和技巧。社会责任：认识到基因工程工具的安全性和合规性要求，形成正确的使用态度和责任感。任务描述：学生将扮演未来生物科技公司的科研人员，负责研发和应用基因工程基本工具，如限制酶、DNA连接酶等。他们将通过实验操作、数据分析、文献综述等方式，深入了解这些工具的种类、作用和使用方法，并尝试解决实际问题。实施步骤：理论学习：通过课堂讲授和自学方式，了解基因工程基本工具的种类、作用和使用原则。实验操作：在实验室中进行基因工程基本工具的操作实验，如使用限制酶切割DNA片段、使用DNA连接酶连接DNA片段等。数据分析：对实验数据进行收集、整理和分析，评估实验结果的准确性和可靠性。文献综述：查阅相关文献，了解基因工程基本工具的研究进展和应用前景。成果展示：每组选派代表向全班展示实验成果和文献综述结果，其他同学进行提问和点评。（三）大任务3：基因工程操作程序的实践与创新教学目标设定：生命观念：掌握基因工程操作程序的基本步骤和注意事项，理解它们在基因工程实践中的重要性。科学思维：能够运用模型与建模的方法，模拟基因工程的操作过程，预测和解释实验结果。科学探究：通过实践操作，掌握基因工程操作程序的具体方法和技巧，解决实际问题。社会责任：认识到基因工程技术的安全性和伦理要求，形成正确的使用态度和责任感。任务描述：学生将扮演未来生物科技公司的科研人员，负责实施基因工程操作程序，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞以及目的基因的表达及产物检测鉴定等步骤。他们将通过实践操作、数据分析、模型构建等方式，深入了解基因工程操作程序的科学原理和实际应用，并尝试进行创新和改进。实施步骤：理论学习：通过课堂讲授和自学方式，了解基因工程操作程序的基本步骤和注意事项。实践操作：在实验室中进行基因工程操作程序的实践操作，如从细菌中提取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入大肠杆菌等。数据分析：对实验数据进行收集、整理和分析，评估实验结果的准确性和可靠性。模型构建：运用模型与建模的方法，模拟基因工程的操作过程，预测和解释实验结果。成果展示：每组选派代表向全班展示实验成果和模型构建结果，其他同学进行提问和点评。（四）大任务4：基因工程的应用探索与开发教学目标设定：生命观念：认识到基因工程在农业、医药、工业等领域的广泛应用和潜在价值。科学思维：能够运用科学术语和图表，准确描述和解释基因工程应用的现象和结果。科学探究：通过案例分析，了解基因工程在实际生活中的应用和潜在风险，提出改进建议。社会责任：关注基因工程相关的社会议题，如转基因作物的安全性、基因治疗的伦理问题等，形成正确的价值观和判断力。任务描述：学生将扮演未来生物科技公司的市场开发人员，负责探索和开发基因工程在农业、医药、工业等领域的应用。他们将通过案例分析、市场调研、技术评估等方式，深入了解基因工程的应用现状和前景，并提出自己的创新想法和解决方案。实施步骤：案例分析：选取一两个典型的基因工程应用案例进行深入分析，了解其科学原理、应用效果和社会影响。市场调研：通过问卷调查、访谈等方式收集市场信息和用户反馈，了解基因工程产品的市场需求和竞争态势。技术评估：对基因工程技术的成熟度、可行性和经济性进行评估和分析，提出改进建议和优化方案。创新开发：结合市场调研和技术评估结果，提出自己的创新想法和解决方案，并尝试进行初步的开发和测试。成果展示：每组选派代表向全班展示市场调研结果、技术评估报告和创新开发方案，其他同学进行提问和点评。（五）大任务5：蛋白质工程的探索与挑战教学目标设定：生命观念：理解蛋白质工程的基本概念、原理和方法，认识到蛋白质工程在改造蛋白质结构和功能中的重要性。科学思维：能够运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析蛋白质工程的基本原理和应用前景。科学探究：通过实验操作，掌握蛋白质工程的基本方法和技巧，解决实际问题。社会责任：认识到蛋白质工程技术的安全性和伦理要求，形成正确的使用态度和责任感。任务描述：学生将扮演未来生物科技公司的研发人员，负责探索和挑战蛋白质工程领域的新技术和新方法。他们将通过实验操作、数据分析、文献综述等方式，深入了解蛋白质工程的基本原理和应用前景，并尝试进行创新和改进。实施步骤：理论学习：通过课堂讲授和自学方式，了解蛋白质工程的基本概念、原理和方法。实验操作：在实验室中进行蛋白质工程的基本操作实验，如使用计算机模拟蛋白质结构的改造和优化等。数据分析：对实验数据进行收集、整理和分析，评估实验结果的准确性和可靠性。文献综述：查阅相关文献，了解蛋白质工程的研究进展和应用前景。创新挑战：结合实验操作和文献综述结果，提出自己的创新想法和挑战方向，并尝试进行初步的开发和测试。成果展示：每组选派代表向全班展示实验成果和创新挑战方案，其他同学进行提问和点评。三、总结与展望通过大情境和大任务的创设，学生将在真实世界的问题和挑战中深入理解基因工程的原理、工具、操作程序及其应用，同时培养生物学学科核心素养。这种教学模式不仅提高了学生的学习兴趣和积极性，还促进了他们的团队合作、科学探究和伦理思考能力的发展。我们将继续优化和完善这种教学模式，为培养更多具有创新精神和实践能力的生物学人才贡献力量。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：基因工程课时设计：第1课时：基因工程的原理第2课时：基因工程的基本工具第3课时：基因工程的操作程序（一）——目的基因的获得第4课时：基因工程的操作程序（二）——基因表达载体的构建第5课时：基因工程的操作程序（三）——目的基因导入受体细胞第6课时：基因工程的操作程序（四）——目的基因的表达及产物检测鉴定第7课时：基因工程的应用第8课时：蛋白质工程（二）学习目标教学目标设定：本单元的教学旨在使学生全面理解基因工程的原理、基本工具、操作程序及其应用，同时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。具体学习目标设定：（一）生命观念理解基因工程的基本概念和原理，认识到基因是生物体遗传信息的载体，基因工程是通过操作基因来改变生物体遗传特性的技术。掌握基因工程在生物体遗传信息传递和表达中的作用，理解基因工程如何影响生物体的表型和功能。形成生物进化的观念，认识到基因工程是生物进化的一种人工干预方式，它可以加速生物进化的进程，产生新的生物类型和性状。（二）科学思维能够运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法，分析基因工程的基本工具和操作程序，理解其背后的科学原理。具备批判性思维，能够质疑和分析基因工程相关的科学问题，如转基因作物的安全性、基因治疗的可行性等。能够运用模型与建模的方法，模拟基因工程的操作过程，预测和解释实验结果。（三）科学探究掌握基因工程实验的基本技能，如目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞等。能够设计并实施基因工程的探究实验，探究基因工程对生物体性状的影响。能够运用科学术语和图表，准确描述和解释基因工程实验的结果和现象。（四）社会责任认识到基因工程在农业、医药、工业等领域的广泛应用和潜在价值。关注基因工程相关的社会议题，如转基因作物的安全性、基因治疗的伦理问题等，形成正确的价值观和判断力。积极参与基因工程相关的社会实践活动，如科普宣传、环保行动等，为推动基因工程的健康发展贡献力量。（三）评价任务评价原则：评价应遵循立德树人的指导思想，重视学生爱国主义情操和社会责任感的形成；评价应关注学生对基因工程大概念的理解和融会贯通；评价应指向学生生物学学科核心素养的发展；评价应体现导向性和激励性；评价方式应具有多样性。具体评价任务：课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与度、合作情况、提问与回答问题的质量等，评价学生的生命观念、科学思维和科学探究能力。实验操作评价：通过对学生实验操作过程的观察，评价学生的实验技能、科学探究能力和团队合作能力。小组讨论评价：记录学生在小组讨论中的发言、合作情况、问题解决能力等，评价学生的科学思维、科学探究和社会责任。作业与检测评价：通过作业和检测题，评价学生对基因工程原理、基本工具、操作程序及其应用的理解程度，以及学生的科学思维和社会责任。项目式学习评价：要求学生设计并实施一个与基因工程相关的项目，如转基因作物的培育、基因治疗方案的设计等，评价学生的科学探究、科学思维和社会责任。（四）学习过程第1课时：基因工程的原理导入新课：通过展示转基因作物的图片或视频，引导学生思考这些作物是如何产生的？它们与传统作物有什么不同？引出基因工程的概念和原理，激发学生的学习兴趣。讲授新知：讲解基因工程的基本概念，包括基因、DNA、遗传信息等。介绍基因工程的基本原理，包括基因重组、基因转移和基因表达等。通过动画或图示，展示基因工程在生物体遗传信息传递和表达中的作用。案例分析：分析转基因作物的培育过程，包括目的基因的获得、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞等步骤。讨论转基因作物的优缺点和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习：设计一些与基因工程原理相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解基因工程在其他领域的应用，如基因治疗、工业微生物育种等。准备下节课的预习任务，如了解基因工程的基本工具。第2课时：基因工程的基本工具复习旧知：回顾上节课学习的基因工程原理，引出本节课的学习内容：基因工程的基本工具。讲授新知：介绍基因工程的基本工具，包括限制酶、DNA连接酶等。通过动画或图示，展示这些工具在基因工程操作中的应用。实验操作：组织学生进行基因工程的模拟实验，如使用限制酶切割DNA片段、使用DNA连接酶连接DNA片段等。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。小组讨论：将学生分成小组，讨论基因工程基本工具的选择和使用原则。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。课堂总结：总结本节课的学习内容，强调基因工程基本工具的重要性和应用前景。布置下节课的预习任务，如了解基因工程的操作程序。第3课时：基因工程的操作程序（一）——目的基因的获得导入新课：通过回顾上节课学习的基因工程基本工具，引出本节课的学习内容：基因工程的操作程序——目的基因的获得。讲授新知：详细介绍目的基因的获得方法，包括从生物体中直接分离、化学合成、PCR扩增等。通过动画或图示，展示每种方法的具体操作过程和注意事项。实验操作：组织学生进行目的基因获得的模拟实验，如使用PCR技术扩增目的基因。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。案例分析：分析目的基因在基因工程中的应用案例，如胰岛素的生产等。讨论这些案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习：设计一些与目的基因获得相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生根据本节课的学习内容，设计一个目的基因获得的实验方案。准备下节课的预习任务，如了解基因表达载体的构建。第4课时：基因工程的操作程序（二）——基因表达载体的构建复习旧知：回顾上节课学习的目的基因的获得方法，引出本节课的学习内容：基因工程的操作程序——基因表达载体的构建。讲授新知：详细介绍基因表达载体的构成和构建方法，包括启动子、终止子、标记基因等。通过动画或图示，展示基因表达载体的构建过程和注意事项。实验操作：组织学生进行基因表达载体构建的模拟实验，如使用限制酶和DNA连接酶构建基因表达载体。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。小组讨论：将学生分成小组，讨论基因表达载体构建的重要性和应用前景。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。课堂练习：设计一些与基因表达载体构建相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生根据本节课的学习内容，设计一个基因表达载体构建的实验方案。准备下节课的预习任务，如了解目的基因导入受体细胞的方法。第5课时：基因工程的操作程序（三）——目的基因导入受体细胞导入新课：通过回顾上节课学习的基因表达载体构建方法，引出本节课的学习内容：基因工程的操作程序——目的基因导入受体细胞。讲授新知：详细介绍目的基因导入受体细胞的方法，包括显微注射法、电穿孔法、农杆菌转化法等。通过动画或图示，展示每种方法的具体操作过程和注意事项。实验操作：组织学生进行目的基因导入受体细胞的模拟实验，如使用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。案例分析：分析目的基因导入受体细胞在基因工程中的应用案例，如转基因作物的培育等。讨论这些案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习：设计一些与目的基因导入受体细胞相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生根据本节课的学习内容，设计一个目的基因导入受体细胞的实验方案。准备下节课的预习任务，如了解目的基因的表达及产物检测鉴定方法。第6课时：基因工程的操作程序（四）——目的基因的表达及产物检测鉴定复习旧知：回顾上节课学习的目的基因导入受体细胞的方法，引出本节课的学习内容：基因工程的操作程序——目的基因的表达及产物检测鉴定。讲授新知：详细介绍目的基因在受体细胞中的表达过程以及产物的检测鉴定方法，包括WesternBlotting、ELISA等。通过动画或图示，展示每个步骤的具体操作方法和注意事项。实验操作：组织学生进行目的基因表达及产物检测鉴定的模拟实验，如使用WesternBlotting技术检测目的基因的表达产物。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。小组讨论：将学生分成小组，讨论目的基因表达及产物检测鉴定的重要性和应用前景。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。课堂练习：设计一些与目的基因表达及产物检测鉴定相关的选择题或填空题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生根据本节课的学习内容，设计一个目的基因表达及产物检测鉴定的实验方案。准备下节课的预习任务，如了解基因工程的应用领域。第7课时：基因工程的应用复习旧知：回顾上节课学习的目的基因表达及产物检测鉴定方法，引出本节课的学习内容：基因工程的应用。讲授新知：详细介绍基因工程在农业、医药、工业等领域的应用案例，如转基因作物的商业化种植、基因治疗、工业微生物育种等。通过动画或图示，展示基因工程在不同领域的应用效果和潜在价值。小组讨论：将学生分成小组，讨论基因工程在不同领域的应用前景和挑战。每组选派代表进行汇报交流，分享小组的讨论成果。案例分析：深入分析一个具体的基因工程应用案例，如转基因作物的商业化种植。讨论这个案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习：设计一些与基因工程应用相关的选择题或简答题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。作业布置：要求学生查阅相关资料，了解基因工程在环境保护领域的应用。准备下节课的预习任务，如了解蛋白质工程的概念和原理。第8课时：蛋白质工程复习旧知：回顾上节课学习的基因工程应用领域，引出本节课的学习内容：蛋白质工程。讲授新知：详细介绍蛋白质工程的基本概念、原理和方法。通过动画或图示，展示蛋白质工程在改造蛋白质结构和功能中的应用。实验操作：组织学生进行蛋白质工程的模拟实验，如使用计算机模拟蛋白质结构的改造和优化。指导学生观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果。案例分析：分析蛋白质工程在医药领域的应用案例，如抗体药物的研发、酶工程的改进等。讨论这些案例的成功经验和潜在风险，引导学生形成正确的价值观和判断力。课堂练习：设计一些与蛋白质工程相关的选择题或简答题，检测学生的学习效果。鼓励学生提出自己的疑问和看法，进行课堂讨论和交流。课堂总结：总结本节课的学习内容，强调蛋白质工程的重要性和应用前景。布置下节课的复习任务，为单元测试做准备。（五）作业与检测作业设计：课后练习题：针对每节课的学习内容，设计适量的选择题、填空题和简答题，帮助学生巩固所学知识。实验报告：要求学生完成每次实验后，撰写实验报告，包括实验目的、原理、材料、步骤、结果和讨论等部分，培养学生的实验技能和科学思维。项目式学习作业：要