2019版 苏教版 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》大单元整体教学设计2020课标

版苏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》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《第三章基因工程》是苏教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》中的重要章节，它涵盖了基因工程的基本原理、技术方法、应用实例以及蛋白质工程等核心内容。本章教学旨在帮助学生深入理解基因工程的基本概念，掌握基因工程的基本操作程序，了解基因工程在农牧业、食品业和医药业中的广泛应用，以及认识蛋白质工程作为基因工程延伸的重要性。具体来说，本章分为三节：第一节基因工程及其技术基因工程是在多学科基础上发展而来的：介绍基因工程的起源和发展历程，阐述基因工程与遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科的关系。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因工程的基本工具，以及它们在基因工程中的应用。聚合酶链式反应（PCR）技术：介绍PCR技术的基本原理、操作步骤和应用，包括变性、退火和延伸三个关键步骤。走进实验室：利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定：通过实验操作，让学生亲身体验PCR技术的实际应用，并掌握电泳鉴定DNA片段的方法。基因工程的基本操作程序：系统介绍基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获取、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及其表达产物的检测鉴定等步骤。边做边学：DNA的粗提取和鉴定：通过实验操作，让学生掌握DNA粗提取和鉴定的基本方法。第二节基因工程的应用价值基因工程在农牧业中的应用价值：介绍基因工程在农作物抗病、抗虫、抗盐碱等方面的应用，以及基因工程在畜牧业中改善畜产品品质和提高动物生长速度等方面的应用。基因工程在食品业中的应用价值：阐述基因工程在改善食品品质、提高食品营养价值以及生产食品添加剂等方面的应用。基因工程在医药业中的应用价值：介绍基因工程在生产基因工程药物和基因治疗等方面的应用，以及基因工程在制药工业中的革命性影响。第三节蛋白质工程蛋白质工程是基因工程的延伸：阐述蛋白质工程的基本概念，介绍蛋白质工程与基因工程的关系。蛋白质工程的设计思路与应用：介绍蛋白质工程的设计思路，包括根据蛋白质功能设计蛋白质结构、根据蛋白质结构预测蛋白质功能等，并举例说明蛋白质工程在医药、工业等领域的应用。（二）单元内容分析本单元内容紧密围绕基因工程这一核心主题展开，从基因工程的起源、发展、基本原理、技术方法到应用实例，再到蛋白质工程的延伸，形成了一个完整的知识体系。在教学过程中，应注重理论与实践相结合，通过实验操作、案例分析等方式，帮助学生深入理解基因工程的基本概念和技术方法，掌握基因工程在各个领域的应用实例。知识结构分析基因工程的基本原理和技术方法：这是本单元的基础知识部分，包括基因工程的起源、发展、基本工具、基本操作程序等内容。在教学过程中，应注重理论知识的讲解和实验操作的结合，帮助学生掌握基因工程的基本概念和技术方法。基因工程的应用实例：这是本单元的重点内容之一，包括基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用实例。通过案例分析、小组讨论等方式，帮助学生了解基因工程在各个领域的广泛应用和重要影响。蛋白质工程：这是本单元的延伸内容，介绍蛋白质工程的基本概念、设计思路和应用实例。在教学过程中，应注重引导学生将基因工程的知识与蛋白质工程相结合，理解蛋白质工程在医药、工业等领域的应用前景。能力结构分析实验操作能力：通过PCR技术扩增DNA片段、电泳鉴定DNA片段、DNA粗提取和鉴定等实验操作，培养学生的实验操作能力。分析解决问题能力：通过案例分析、小组讨论等方式，培养学生的分析解决问题能力和批判性思维能力。综合运用能力：通过综合运用基因工程和蛋白质工程的知识解决实际问题，培养学生的综合运用能力和创新精神。情感态度价值观分析科学态度：培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。创新意识：鼓励学生勇于探索未知领域，培养创新意识和实践能力。社会责任感：引导学生关注基因工程和蛋白质工程在社会生活中的应用和影响，培养学生的社会责任感。（三）单元内容整合在教学过程中，应注重单元内容的整合和衔接，将基因工程的基本原理、技术方法、应用实例以及蛋白质工程等知识点有机结合起来，形成一个完整的知识体系。具体整合方式如下：理论与实践相结合：在讲解基因工程的基本原理和技术方法时，注重结合实验操作进行演示和讲解；在介绍基因工程的应用实例时，注重结合案例分析进行讨论和交流。前后知识衔接：在讲解新知识时注重与旧知识的衔接和联系，帮助学生建立完整的知识体系。例如，在讲解基因工程的基本工具时，可以回顾之前学过的DNA结构和功能等知识点；在讲解基因工程的应用实例时，可以联系之前学过的生物学原理进行解释和说明。跨学科整合：注重将基因工程与物理学、化学等其他学科的知识进行整合和交叉渗透。例如，在讲解PCR技术时，可以引入物理学中的热力学原理进行解释；在讲解基因工程药物的生产时，可以引入化学中的药物合成原理进行说明。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，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和阐述：（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。在本单元的教学中，应注重培养学生的生命观念，具体体现在以下几个方面：结构与功能观：通过讲解基因工程的基本原理和技术方法，帮助学生理解生物体的结构与功能之间的密切关系。例如，在讲解基因表达载体的构建时，可以引导学生思考载体上的启动子、终止子等元件如何影响基因的表达和调控；在讲解PCR技术时，可以引导学生思考引物设计、退火温度等因素如何影响PCR的扩增效率和特异性。进化与适应观：通过介绍基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用实例，帮助学生理解生物进化与适应的基本原理。例如，在讲解基因工程在农作物抗病、抗虫等方面的应用时，可以引导学生思考这些转基因作物是如何通过基因改造获得抗病、抗虫等特性的；在讲解基因工程药物的生产时，可以引导学生思考这些药物是如何通过基因工程手段获得并应用于临床治疗的。稳态与平衡观：通过讲解基因工程在维持生物体内稳态和平衡方面的应用实例，帮助学生理解生物体内稳态和平衡的重要性。例如，在讲解基因治疗时，可以引导学生思考基因治疗如何通过修复或替换缺陷基因来恢复生物体的正常生理功能；在讲解蛋白质工程时，可以引导学生思考蛋白质工程如何通过改造蛋白质结构来提高其稳定性和活性等特性。物质与能量观：通过讲解基因工程在生物体内物质代谢和能量转换方面的应用实例，帮助学生理解生物体内物质与能量之间的相互关系。例如，在讲解基因工程在生物发酵工业中的应用时，可以引导学生思考微生物如何通过基因改造来提高其代谢产物的产量和质量；在讲解基因工程在食品工业中的应用时，可以引导学生思考基因工程如何通过改造食品原料的基因来提高其营养价值和口感等特性。（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。在本单元的教学中，应注重培养学生的科学思维，具体体现在以下几个方面：归纳与概括能力：通过讲解基因工程的基本原理和技术方法，引导学生学会从具体实例中归纳和概括出一般性的规律和原理。例如，在讲解基因工程的基本工具时，可以引导学生归纳出限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体等工具的共同特点和作用机制；在讲解基因工程的基本操作程序时，可以引导学生概括出目的基因的获取、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及其表达产物的检测鉴定等步骤的共同点和区别。演绎与推理能力：通过案例分析、小组讨论等方式，引导学生学会运用演绎与推理的方法解决实际问题。例如，在讲解基因工程在农牧业中的应用实例时，可以引导学生运用演绎与推理的方法分析转基因作物对生态环境和人类健康可能产生的影响；在讲解基因工程在医药业中的应用实例时，可以引导学生运用演绎与推理的方法分析基因治疗的安全性和有效性等问题。模型与建模能力：通过实验操作、模型构建等方式，引导学生学会运用模型与建模的方法研究生物学问题。例如，在讲解PCR技术时，可以引导学生构建PCR扩增过程的物理模型或数学模型来深入理解其工作原理；在讲解基因表达载体的构建时，可以引导学生构建基因表达载体的物理模型或示意图来直观展示其结构和功能等特性。批判性思维与创新能力：通过引导学生对基因工程的应用实例进行深入思考和讨论，培养学生的批判性思维和创新能力。例如，在讲解基因工程在食品业中的应用实例时，可以引导学生思考基因工程食品的安全性和伦理道德问题；在讲解蛋白质工程时，可以引导学生思考如何通过改造蛋白质结构来开发新的药物或工业产品等创新性问题。（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。在本单元的教学中，应注重培养学生的科学探究能力，具体体现在以下几个方面：问题发现与提出能力：通过引导学生对现实世界中的生物学问题进行观察和思考，培养学生的问题发现与提出能力。例如，在讲解基因工程在农牧业中的应用实例时，可以引导学生思考如何通过基因工程手段解决农作物病虫害问题；在讲解基因工程在医药业中的应用实例时，可以引导学生思考如何通过基因治疗手段解决遗传性疾病等问题。实验设计与实施能力：通过实验操作、实验设计等方式，培养学生的实验设计与实施能力。例如，在讲解PCR技术时，可以引导学生设计并实施PCR扩增实验来验证其工作原理；在讲解DNA粗提取和鉴定实验时，可以引导学生设计并实施DNA提取和鉴定实验来掌握其基本操作方法等技能。数据收集与分析能力：通过实验操作、数据分析等方式，培养学生的数据收集与分析能力。例如，在讲解PCR扩增实验时，可以引导学生收集并分析PCR扩增产物的电泳图谱来确定扩增效率和特异性等指标；在讲解DNA粗提取和鉴定实验时，可以引导学生收集并分析DNA浓度和纯度等数据来评估提取效果等质量指标。结果交流与讨论能力：通过小组讨论、报告撰写等方式，培养学生的结果交流与讨论能力。例如，在讲解基因工程在医药业中的应用实例时，可以组织学生进行小组讨论来交流各自对基因治疗安全性和有效性的看法；在讲解蛋白质工程时，可以组织学生撰写研究报告来总结各自对蛋白质工程设计和应用的理解等成果。（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并作出理性解释和判断以及解决生产生活问题的担当和能力。在本单元的教学中应注重培养学生的社会责任意识具体体现在以下几个方面：关注社会议题并参与讨论：通过引导学生关注基因工程和蛋白质工程在社会生活中的应用和影响，培养学生的社会责任感和参与意识。例如，在讲解基因工程食品的安全性时，可以引导学生关注社会上的相关讨论和争议并积极参与其中发表自己的看法和观点；在讲解基因治疗时，可以引导学生关注社会上的相关伦理道德问题并积极参与其中发表自己的见解和意见等。运用生物学知识解决实际问题：通过引导学生运用生物学知识解决实际问题培养他们的实践能力和创新精神。例如，在讲解基因工程在农牧业中的应用实例时，可以引导学生思考如何利用基因工程技术提高农作物的产量和品质以及降低生产成本等问题；在讲解蛋白质工程时，可以引导学生思考如何利用蛋白质工程技术开发新的药物或工业产品等问题。宣传普及生物学知识：通过组织科普活动、撰写科普文章等方式宣传普及生物学知识提高公众对基因工程和蛋白质工程的认知度和理解度。例如，在讲解基因工程的基本原理和技术方法时，可以组织学生参加科普展览或讲座等活动来宣传普及相关知识；在讲解蛋白质工程时，可以鼓励学生撰写科普文章或制作科普视频等来传播相关知识等成果。遵守法律法规与伦理规范：通过引导学生了解并遵守相关法律法规与伦理规范培养他们的法治观念和道德意识。例如，在讲解基因治疗时，可以引导学生了解并遵守相关的医疗法规与伦理规范确保基因治疗的安全性和有效性；在讲解转基因作物时，可以引导学生了解并遵守相关的农业法规与伦理规范确保转基因作物的安全性和环保性等问题。学情分析在高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》的《第三章基因工程》的教学设计中，学情分析是至关重要的一环。它有助于教师深入了解学生的学习背景、已有知识、学习能力和可能遇到的学习障碍，从而制定更为有效的教学策略。以下是对本章节学情的详细分析。（一）已知内容分析生物学基础知识：学生在必修课程《分子与细胞》和《遗传与进化》中，已经学习了细胞的结构与功能、遗传的细胞基础、遗传的分子基础以及生物进化的基本知识。这些知识为理解基因工程提供了必要的生物学基础。例如，学生已经了解了DNA的分子结构、基因的概念、遗传信息的传递方式（DNA复制、转录和翻译）以及生物进化的基本原理。实验操作技能：在必修和选择性必修的实验课程中，学生已经掌握了一些基本的生物学实验技能，如显微镜的使用、无菌操作技术、溶液的配制与稀释、PCR仪的操作等。这些技能为进行基因工程的实验操作奠定了基础。科学思维与方法：通过之前的学习，学生已经初步形成了科学思维的习惯，学会了运用归纳与概括、演绎与推理等方法分析和解决问题。他们也掌握了一些基本的科学探究方法，如观察、提问、实验设计、数据收集与分析等。（二）新知内容分析基因工程的基本概念与发展历程：学生需要了解基因工程是在多学科基础上发展而来的，涉及遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等多个领域。他们还需要了解基因工程的发展历程，包括巨型小鼠的培育过程、PCR技术的发明与应用等。基因工程的基本工具：学生需要掌握基因工程所需的三种基本工具：限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体。他们需要了解这些工具的作用原理、使用方法和在基因工程中的应用。PCR技术：学生需要了解PCR技术的基本原理、操作步骤和应用领域。他们需要学会如何使用PCR仪扩增DNA片段，并进行电泳鉴定。基因工程的基本操作程序：学生需要了解基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞以及目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。基因工程的应用价值：学生需要了解基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用价值。他们需要了解基因工程如何改良动植物品种、提高食品品质和生产效率、开发新型药物和治疗方法等。蛋白质工程：学生需要了解蛋白质工程是基因工程的延伸，以及蛋白质工程的设计思路与应用。他们需要了解如何通过基因工程手段改造蛋白质的结构和功能，以满足人类生产和生活的需要。（三）学生学习能力分析逻辑思维能力：高中学生已经具备较强的逻辑思维能力，能够理解和分析复杂的概念和原理。在基因工程的学习中，他们需要运用逻辑思维能力来理解和分析基因工程的基本原理和操作程序。实验操作能力：学生已经掌握了一些基本的生物学实验技能，能够独立完成一些简单的实验操作。在基因工程的学习中，他们需要进一步提高实验操作能力，以完成更为复杂的实验操作。自主学习能力：高中学生已经具备了一定的自主学习能力，能够自主查阅资料、阅读文献和进行探究性学习。在基因工程的学习中，他们需要充分发挥自主学习能力，以深入理解和掌握基因工程的相关知识。团队合作能力：在基因工程的学习中，学生需要进行小组合作实验和探究活动。他们需要具备良好的团队合作能力，以共同完成任务并取得良好的学习效果。（四）学习障碍突破策略概念理解障碍：基因工程涉及许多抽象的概念和原理，如DNA的双螺旋结构、基因的复制与表达、基因工程的基本工具等。为了帮助学生克服这些概念理解障碍，教师可以采用直观的教学方法，如使用多媒体动画、实物模型等辅助教学工具来展示这些概念和原理。教师还可以引导学生通过讨论、探究等方式深入理解这些概念和原理。实验操作障碍：基因工程的实验操作较为复杂且需要较高的精确性。为了帮助学生克服这些实验操作障碍，教师可以先演示实验操作过程并详细讲解操作步骤和注意事项。然后，教师可以让学生分组进行实验操作，并在操作过程中给予及时的指导和帮助。教师还可以鼓励学生进行课外实验练习以提高实验操作能力。知识应用障碍：基因工程的知识应用较为广泛且需要较高的综合能力。为了帮助学生克服这些知识应用障碍，教师可以设计一些综合性的实验和探究活动，让学生在实践中运用所学知识解决问题。教师还可以引导学生关注社会热点问题和科学前沿动态，将所学知识与实际应用相结合。学习兴趣障碍：基因工程的学习内容较为抽象和枯燥，容易引发学生的学习兴趣障碍。为了激发学生的学习兴趣和积极性，教师可以采用多种教学方法和手段来丰富课堂教学内容。例如，教师可以引入一些有趣的案例和故事来吸引学生的注意力；可以采用小组合作学习的方式来提高学生的参与度和互动性；还可以利用多媒体和网络资源来拓展学生的知识面和视野。通过对学情的深入分析并制定相应的教学策略，教师可以更好地指导学生进行基因工程的学习。在教学过程中，教师应关注学生的个体差异和学习需求，采用多种教学方法和手段来激发学生的学习兴趣和积极性；教师还应注重培养学生的逻辑思维能力、实验操作能力和自主学习能力等综合素养，为学生的全面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“探索基因工程与蛋白质工程的奥秘：从理论到应用”。围绕这一主题，我们将通过三个子课题的学习活动，深入探讨基因工程的基本原理、技术工具、操作流程及其在农牧业、食品业、医药业等多个领域的应用价值，进而延伸至蛋白质工程的概念、设计思路及其实际应用。通过本单元的学习，学生将能够全面理解基因工程与蛋白质工程在现代生物科技中的核心地位和作用，培养科学思维、科学探究能力，以及强烈的社会责任感。五、大单元目标叙写高中生物学学科核心素养：（一）生命观念学生能够理解基因和基因表达的基本概念，形成生命体遗传信息传递和表达的生命观念。学生能够运用结构与功能相适应的观念，解释基因工程如何通过改造生物体的遗传物质来实现特定性状的表达。学生能够认识到蛋白质在生命活动中的核心作用，理解蛋白质工程如何通过改造蛋白质结构来满足人类需求。（二）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，理解基因工程的基本原理和技术流程。学生能够运用模型与建模的方法，构建基因表达载体的概念模型，理解基因工程在生物体内的运作机制。学生能够运用批判性思维，分析基因工程和蛋白质工程在应用过程中可能带来的伦理和社会问题。（三）科学探究学生能够针对基因工程和蛋白质工程的相关问题，提出科学假设，并设计实验方案进行探究。学生能够熟练使用PCR技术、电泳鉴定等实验技能，完成DNA片段的扩增和鉴定等实验操作。学生能够运用多种方法收集和分析数据，得出合理的实验结论，并撰写实验报告与他人交流。（四）社会责任学生能够关注基因工程和蛋白质工程在社会生活中的应用，理解其对经济、环境和社会的影响。学生能够基于生物学的基本观点，辨别基因工程和蛋白质工程相关的伪科学和虚假宣传。学生能够主动参与社会热点议题中关于基因工程和蛋白质工程的讨论，积极宣传科学知识和健康的生活方式。六、大单元教学重点基因工程的基本原理和技术工具：重点讲解基因工程的概念、发展历史、基本原理以及DNA重组技术所需的基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）。PCR技术和电泳鉴定：通过实验操作，让学生掌握PCR技术的原理、操作步骤及其在基因工程中的应用，同时学会使用电泳技术进行DNA片段的鉴定。基因工程的基本操作程序：详细阐述基因工程从目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞到目的基因及其表达产物的检测鉴定的全过程。基因工程的应用价值：分析基因工程在农牧业、食品业、医药业等领域的应用实例，理解基因工程对现代社会发展的重要贡献。蛋白质工程的概念和设计思路：介绍蛋白质工程作为基因工程延伸的概念，讲解蛋白质工程的设计思路和方法，以及其在制药和酶结构改造方面的应用。七、大单元教学难点基因工程原理的抽象性：基因工程涉及分子生物学和遗传学的深奥原理，学生可能难以理解这些抽象概念。需要通过生动的案例、直观的模型和实验操作来帮助学生理解。PCR技术和电泳鉴定的技术细节：PCR技术和电泳鉴定是基因工程中的重要实验技能，但操作过程复杂且细节繁多，学生需要反复练习才能熟练掌握。基因工程伦理和社会问题的复杂性：基因工程的应用涉及伦理、法律和社会等多个层面的问题，学生需要具备批判性思维，全面分析这些问题并形成自己的观点。蛋白质工程的设计思路：蛋白质工程需要对蛋白质的结构和功能有深入的理解，同时掌握基因工程的基本技能。这对于学生来说是一个较大的挑战，需要通过案例分析、讨论和实验操作来逐步培养。跨学科知识的整合：基因工程和蛋白质工程涉及生物学、化学、物理学、计算机科学等多个学科的知识，学生需要具备跨学科整合知识的能力，才能在实践中灵活应用。教学设计详细展开（一）基因工程的基本原理和技术工具教学内容：基因工程的概念和发展历史DNA重组技术的基本原理基因工程所需的基本工具：限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体教学活动：讲授与讨论：通过PPT展示和讲解基因工程的基本概念和发展历史，引导学生讨论基因工程在现代生物科技中的重要性。模型构建：使用模型或动画展示DNA重组技术的过程，帮助学生理解限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体在基因工程中的作用。案例分析：选取基因工程在农牧业、食品业、医药业等领域的应用案例，分析基因工程如何解决实际问题。（二）PCR技术和电泳鉴定教学内容：PCR技术的原理和操作步骤电泳鉴定的原理和方法教学活动：实验操作：在实验室中，指导学生完成PCR技术的实验操作，包括模板DNA的提取、引物设计、PCR反应体系的配置和PCR仪的使用。电泳鉴定：使用电泳仪对PCR产物进行鉴定，观察DNA片段的大小和亮度，分析实验结果。数据分析：引导学生收集和分析实验数据，得出合理的实验结论，并撰写实验报告。（三）基因工程的基本操作程序教学内容：目的基因的获取方法基因表达载体的构建过程目的基因导入受体细胞的方法目的基因及其表达产物的检测鉴定教学活动：讲授与演示：通过PPT展示和实验操作演示，讲解基因工程的基本操作程序。小组讨论：将学生分成小组，讨论不同目的基因的获取方法、基因表达载体的构建策略以及目的基因导入受体细胞的方法。实验操作：在实验室中，指导学生完成基因表达载体的构建和目的基因导入受体细胞的实验操作。结果分析：引导学生对实验结果进行分析和讨论，总结基因工程基本操作程序的关键步骤和注意事项。（四）基因工程的应用价值教学内容：基因工程在农牧业中的应用实例基因工程在食品业中的应用实例基因工程在医药业中的应用实例教学活动：案例分析：选取基因工程在农牧业、食品业、医药业等领域的应用案例，分析基因工程如何促进农业生产、提高食品质量和保障人类健康。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潜在问题。角色扮演：组织学生进行角色扮演活动，模拟基因工程在农业、食品或医药领域的应用场景，加深对基因工程应用价值的理解。（五）蛋白质工程的概念和设计思路教学内容：蛋白质工程的概念和重要性蛋白质工程的设计思路和方法蛋白质工程在制药和酶结构改造方面的应用实例教学活动：讲授与讨论：通过PPT展示和讲解蛋白质工程的概念和重要性，引导学生讨论蛋白质工程在现代生物科技中的应用前景。案例分析：选取蛋白质工程在制药和酶结构改造方面的应用案例，分析蛋白质工程如何通过改造蛋白质结构来满足人类需求。实验操作：在实验室中，指导学生完成蛋白质表达、纯化和功能鉴定的实验操作，加深对蛋白质工程原理和方法的理解。小组讨论：将学生分成小组，讨论蛋白质工程在设计思路和方法上的创新点和挑战点。（六）跨学科知识的整合与应用教学内容：基因工程和蛋白质工程涉及的跨学科知识跨学科知识在基因工程和蛋白质工程中的应用实例教学活动：跨学科讲座：邀请物理学、化学、计算机科学等领域的专家来校进行跨学科讲座，拓宽学生的知识面。跨学科项目：组织学生开展跨学科项目研究，如利用计算机模拟蛋白质结构、设计新型基因表达载体等。跨学科讨论：定期组织学生进行跨学科讨论会，分享研究成果和经验教训，促进学科之间的交流与融合。通过以上教学活动的设计和实施，学生将能够全面理解基因工程与蛋白质工程的基本原理、技术工具、操作流程及其应用价值，培养科学思维、科学探究能力和社会责任感。通过跨学科知识的整合与应用，学生将能够形成更加全面和深入的科学素养。八、大单元整体教学思路教学目标设定在高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》的第三章《基因工程》的教学中，我们将依据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，围绕高中生物学学科核心素养的四个方面——生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，设定具体的教学目标。（一）生命观念理解基因工程的本质与意义学生能够认识到基因工程是一种通过体外DNA重组技术，定向改造生物遗传物质，从而获得具有新性状或生产新产品的生物技术。学生能够理解基因工程在生命科学领域的重要地位，以及它对农业生产、医药健康、环境保护等方面的深远影响。形成生物进化与适应的生命观念通过基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用案例，学生能够理解生物通过基因工程手段获得新性状或功能，是生物进化与适应现代环境的一种新形式。学生能够认识到基因工程的应用有助于解决人类面临的粮食短缺、疾病治疗、环境保护等重大问题，体现了人类对自然的改造与适应。建立结构与功能相适应的观念通过学习基因工程的基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）和基因工程的基本操作程序，学生能够理解这些工具和技术在基因工程中的结构与功能关系。学生能够认识到不同生物分子（如DNA、蛋白质）的结构决定了它们的功能，而基因工程正是通过改变这些生物分子的结构来实现其功能的定向改造。（二）科学思维培养归纳与概括的能力通过对基因工程发展历程的学习，学生能够归纳出基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等多学科基础上发展起来的。学生能够概括出基因工程的基本流程，包括目的基因的获取、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及其表达产物的检测与鉴定。提升演绎与推理的能力通过学习聚合酶链式反应（PCR）技术，学生能够理解PCR技术如何通过变性、退火和延伸三个步骤，实现DNA片段的体外快速扩增。学生能够推理出PCR技术在基因工程、医学诊断、法医学等领域的应用原理和方法。发展批判性思维与创造性思维能力在学习基因工程的应用价值时，学生能够批判性地分析基因工程在农牧业、食品业和医药业中的利弊，提出自己的观点和看法。学生能够创造性地思考基因工程在未来可能的应用领域和发展方向，如基因治疗、合成生物学等。（三）科学探究掌握科学探究的基本方法通过实验“利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定”，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。学生能够学会使用PCR仪、电泳仪等实验仪器，以及微量取液器、移液管等实验工具，进行实验操作和数据记录。提高实验设计与实施能力在实验“边做边学DNA的粗提取和鉴定”中，学生能够根据实验原理和设计思路，独立或小组合作完成DNA的粗提取和鉴定实验。学生能够在实验过程中遇到问题时，及时调整实验方案，优化实验条件，提高实验的成功率和准确性。培养科学交流与合作能力在实验过程中，学生能够与小组成员进行有效的沟通和交流，共同解决实验中遇到的问题和困难。学生能够将自己的实验成果和体会与班级其他同学进行分享和交流，促进班级内部的学术氛围和团队合作精神。（四）社会责任增强环境保护意识通过学习基因工程在环境保护中的应用案例（如转基因植物对重金属污染土壤的修复），学生能够认识到基因工程在环境保护中的重要作用。学生能够形成环境保护的意识，积极参与环保活动，为可持续发展贡献自己的力量。培养健康生活方式通过学习基因工程在食品业中的应用案例（如转基因食品的安全性评价），学生能够了解转基因食品的生产原理和安全性评估方法。学生能够形成健康饮食的意识，选择安全、健康的食品，培养健康的生活方式。关注社会热点议题通过学习基因工程在医药业中的应用案例（如基因治疗、基因诊断等），学生能够关注社会热点议题，了解基因工程在医药健康领域的最新进展。学生能够形成科学的态度和价值观，理性看待基因工程等生物技术带来的挑战和机遇。教学思路概述一、教学内容分析本章《基因工程》是高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》的重要内容之一。它涵盖了基因工程的基本概念、发展历程、基本工具、基本操作程序以及应用价值等多个方面。通过本章的学习，学生能够全面了解基因工程的理论基础和实践应用，为未来的学习和工作打下坚实的基础。二、学情分析高中学生在此之前已经学习了生物学的基础知识，包括细胞结构、遗传规律、生物进化等内容。他们对生物学有着浓厚的兴趣和好奇心，渴望了解生物技术的最新进展和应用。基因工程作为一门前沿生物技术，涉及的知识点和概念较为抽象和复杂，需要学生在教师的引导下进行深入的学习和思考。三、大单元教学结构本章《基因工程》的教学将围绕以下三个主要部分展开：基因工程及其技术包括基因工程的基本概念、发展历程、基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）和基本操作程序（目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因及其表达产物的检测与鉴定）。基因工程的应用价值包括基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用案例，以及基因工程带来的社会、经济和环境影响。蛋白质工程作为基因工程的延伸，介绍蛋白质工程的基本概念、设计思路与应用案例。四、教学方法与策略讲授与演示相结合通过教师的讲授和演示，向学生介绍基因工程的基本概念、发展历程和基本工具。利用多媒体课件、视频资料等教学手段，使教学内容更加直观、生动。实验探究与合作学习通过实验“利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定”和“边做边学DNA的粗提取和鉴定”，引导学生进行实验探究和合作学习。在实验过程中，培养学生的实验设计与实施能力、科学探究能力和团队合作精神。案例分析与讨论交流通过分析基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用案例，引导学生进行案例分析和讨论交流。在讨论过程中，培养学生的批判性思维和创造性思维能力，以及关注社会热点议题的社会责任感。五、学业评价本章的学业评价将采用多元化评价方式，包括课堂表现、实验报告、作业练习、阶段性测试等。通过评价学生的学习态度、实验技能、知识掌握情况和综合能力，全面反映学生的学习成果和进步。通过及时反馈评价结果，帮助学生发现自己的不足之处，明确努力方向，提高学习效果。教学具体实施步骤（一）导入新课通过展示基因工程的最新进展和应用案例（如转基因作物、基因治疗药物等），激发学生的学习兴趣和好奇心。引导学生思考：这些高科技产品是如何通过基因工程技术生产出来的？基因工程在我们的生活中扮演着怎样的角色？从而引出本章的学习主题——基因工程。（二）讲授新课基因工程及其技术基因工程的基本概念介绍基因工程的基本概念、发展历程和重要意义。强调基因工程作为现代生物技术的核心之一，在农业生产、医药健康、环境保护等领域发挥着重要作用。基因工程的基本工具讲解限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体等基因工程的基本工具。通过多媒体课件展示这些工具的结构和功能特点，帮助学生理解它们在基因工程中的作用和应用。基因工程的基本操作程序介绍基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获取、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及其表达产物的检测与鉴定。通过案例分析和流程图展示等方式，帮助学生掌握基因工程的基本流程和方法。基因工程的应用价值基因工程在农牧业中的应用价值分析基因工程在农牧业中的应用案例（如转基因作物、转基因动物等），介绍基因工程在提高农作物产量、改善农产品品质、增强动物抗病能力等方面的作用。引导学生思考：基因工程在农牧业中的广泛应用对我们的生活产生了哪些影响？基因工程在食品业中的应用价值介绍基因工程在食品业中的应用案例（如转基因食品、食品添加剂等），讲解基因工程在改善食品品质、提高食品安全性、增加食品营养价值等方面的作用。引导学生关注转基因食品的安全性问题，培养健康饮食的意识。基因工程在医药业中的应用价值分析基因工程在医药业中的应用案例（如基因治疗、基因诊断等），介绍基因工程在疾病治疗、疾病预防、药物研发等方面的作用。引导学生思考：基因工程在医药业中的广泛应用对我们的健康产生了哪些影响？蛋白质工程蛋白质工程的基本概念介绍蛋白质工程的基本概念和设计思路。强调蛋白质工程作为基因工程的延伸，在改造现有蛋白质或制造新蛋白质方面的独特优势。蛋白质工程的设计思路与应用讲解蛋白质工程的设计思路和应用案例。通过介绍定点诱变技术、非定点诱变技术等蛋白质工程的设计方法，以及这些技术在工业生产、医学研究等领域的应用案例，帮助学生理解蛋白质工程的重要性和应用前景。（三）实验探究实验一：利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定实验目的掌握PCR技术的基本原理和操作步骤。学会使用PCR仪进行DNA片段的体外扩增。掌握电泳鉴定的基本原理和操作步骤。实验材料与试剂PCR仪、电泳仪、微量取液器、移液管等实验仪器。DNA模板、引物对、dNTP混合物、Taq酶、缓冲液等实验试剂。实验步骤配制PCR反应体系：将DNA模板、引物对、dNTP混合物、Taq酶和缓冲液等试剂按一定比例混合均匀。设置PCR仪反应程序：根据实验要求设置变性、退火和延伸三个步骤的温度和时间。进行PCR反应：将PCR反应体系放入PCR仪中进行反应，得到扩增的DNA片段。进行电泳鉴定：将扩增的DNA片段进行电泳分析，观察DNA片段的迁移情况并拍照记录。实验结果与分析分析电泳图谱中DNA片段的迁移情况，判断PCR反应是否成功。讨论影响PCR反应成功的因素及其改进措施。实验二：边做边学DNA的粗提取和鉴定实验目的掌握DNA粗提取的基本原理和操作步骤。学会使用实验工具进行DNA的粗提取和纯化。掌握DNA鉴定的基本原理和操作步骤。实验材料与试剂鸡血细胞液、NaCl溶液、蒸馏水、无水乙醇等实验材料。二苯胺试剂等实验试剂。实验步骤制备鸡血细胞液：将鸡血与柠檬酸钠溶液混合均匀后静置沉淀血细胞。裂解血细胞：向鸡血细胞液中加入蒸馏水和NaCl溶液进行裂解处理。提取DNA：通过搅拌、过滤和沉淀等步骤提取鸡血中的DNA。纯化DNA：使用无水乙醇对提取的DNA进行纯化处理。鉴定DNA：使用二苯胺试剂对纯化后的DNA进行鉴定反应并观察颜色变化。实验结果与分析观察二苯胺试剂与DNA反应后的颜色变化情况，判断DNA提取和纯化是否成功。讨论影响DNA提取和纯化成功的因素及其改进措施。（四）案例分析与讨论交流案例分析选取基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用案例进行深入分析。引导学生从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面对案例进行讨论和交流。讨论交流组织学生进行小组讨论和交流活动。鼓励学生发表自己的观点和看法，与小组成员进行互动和辩论。教师对学生的讨论和交流进行引导和点评。帮助学生理清思路、明确观点，提高批判性思维和创造性思维能力。（五）总结与反馈总结本节课的学习内容对本节课的学习内容进行总结回顾。强调基因工程的基本概念、发展历程、基本工具、基本操作程序以及应用价值等方面的知识点。反馈学生的学习情况通过课堂表现、实验报告、作业练习等方式及时反馈学生的学习情况。对表现优秀的学生进行表扬和鼓励；对存在问题的学生进行指导和帮助；对全体学生进行总结和提醒。布置课后作业与预习任务布置与本节课内容相关的课后作业和预习任务。要求学生按时完成作业并预习下一节课的内容；鼓励学生进行课外拓展阅读和实践探究活动；为下一节课的学习做好充分准备。通过以上教学思路的实施步骤，我们旨在帮助学生全面掌握基因工程的理论基础和实践应用知识；培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养；为学生的未来发展奠定坚实的基础。九、学业评价一、引言学业评价是教学过程中不可或缺的重要环节，它不仅是检验学生学习成果的手段，更是促进学生全面发展、提升生物学学科核心素养的重要途径。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版苏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》的教学内容，本学业评价设计旨在全面、客观地评价学生在生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度的核心素养达成情况。二、教学目标与学习目标设定（一）教学目标生命观念：学生能够理解基因工程的基本原理和操作流程，形成对基因、DNA、遗传信息等生命本质的认识，以及生物体结构与功能相适应的观念。科学思维：通过基因工程的学习，学生能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等科学思维方法，探讨基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用及其潜在影响。科学探究：学生能够设计并实施简单的基因工程实验，如利用PCR技术扩增DNA片段、进行DNA电泳鉴定等，掌握科学探究的基本步骤和方法。社会责任：学生能够基于生物学的基本观点，对基因工程的安全性和伦理问题进行理性判断，形成正确的科学态度和价值观，关注并参与社会热点中的生物学议题讨论。（二）学习目标理解基因工程的基本原理：掌握基因工程的概念、发展历程、基本原理及其在各个领域的应用。掌握基因工程的基本工具和技术：了解限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体等基因工程基本工具的作用和使用方法，掌握PCR技术的基本原理和操作流程。实验操作能力：能够独立或合作完成利用PCR技术扩增DNA片段、进行DNA电泳鉴定等实验，提高实验操作能力和科学探究能力。科学思维能力：能够运用科学思维方法分析基因工程在各个领域的应用及其潜在影响，提出自己的观点和见解。社会责任感：关注基因工程的安全性和伦理问题，形成正确的科学态度和价值观，积极参与社会热点中的生物学议题讨论。三、评价目标设定（一）生命观念评价要点：学生是否能够理解基因、DNA、遗传信息等生命本质的概念。学生是否能够形成生物体结构与功能相适应的观念，理解基因工程如何通过改变生物体的遗传信息来实现特定目标。学生是否能够运用生命观念分析基因工程在各个领域的应用及其潜在影响。评价方式：通过课堂提问、小组讨论等方式，考察学生对基因工程基本概念的理解程度。通过案例分析、实验报告等方式，考察学生运用生命观念分析问题的能力。（二）科学思维评价要点：学生是否能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等科学思维方法探讨基因工程的相关问题。学生是否能够基于事实和证据，对基因工程的安全性和伦理问题进行理性判断。学生是否能够提出自己的观点和见解，与他人进行交流和讨论。评价方式：通过课堂讨论、辩论等方式，考察学生的科学思维能力和表达能力。通过作业、测试等方式，考察学生运用科学思维方法解决问题的能力。（三）科学探究评价要点：学生是否能够设计并实施简单的基因工程实验，如利用PCR技术扩增DNA片段、进行DNA电泳鉴定等。学生是否能够正确使用实验器材和试剂，掌握实验操作的基本步骤和方法。学生是否能够如实记录和分析实验结果，得出合理的结论。评价方式：通过实验操作考核、实验报告等方式，考察学生的实验操作能力和科学探究能力。通过小组互评、教师评价等方式，考察学生的实验态度和合作精神。（四）社会责任评价要点：学生是否能够关注基因工程的安全性和伦理问题，形成正确的科学态度和价值观。学生是否能够积极参与社会热点中的生物学议题讨论，提出自己的观点和见解。学生是否能够运用生物学知识解决实际问题，为社会做出贡献。评价方式：通过问卷调查、访谈等方式，考察学生对基因工程安全性和伦理问题的关注程度。通过社会实践活动、项目式学习等方式，考察学生运用生物学知识解决实际问题的能力。四、评价方法与实施（一）课堂评价课堂提问：通过提问的方式考察学生对基因工程基本概念和原理的理解程度。小组讨论：组织学生围绕基因工程的相关问题进行小组讨论，考察学生的科学思维能力和表达能力。课堂辩论：围绕基因工程的安全性和伦理问题组织学生进行辩论，考察学生的批判性思维和口头表达能力。（二）作业评价书面作业：布置与基因工程相关的书面作业，如案例分析、实验报告等，考察学生的知识掌握情况和问题解决能力。在线作业：利用网络平台布置在线作业，如在线测试、在线讨论等，考察学生的自主学习能力和信息处理能力。（三）实验评价实验操作考核：组织学生进行基因工程实验操作考核，如利用PCR技术扩增DNA片段、进行DNA电泳鉴定等，考察学生的实验操作能力和科学探究能力。实验报告评价：要求学生撰写实验报告，如实记录和分析实验结果，得出合理的结论，考察学生的实验报告撰写能力和科学思维能力。（四）社会实践评价社会实践活动：组织学生参与基因工程相关的社会实践活动，如参观基因工程实验室、参加科普讲座等，考察学生的社会实践能力和团队合作能力。项目式学习：组织学生进行基因工程相关的项目式学习，如设计并实施一个基因工程实验项目，考察学生的综合运用能力和创新能力。（五）综合评价形成性评价：在教学过程中，通过观察学生的课堂表现、作业完成情况、实验操作情况等方式，及时了解学生的学习情况和存在问题，并给予针对性的指导和帮助。终结性评价：在课程结束后，通过测试、考试等方式对学生进行终结性评价，全面考察学生的知识掌握情况和核心素养达成情况。五、评价结果反馈与改进评价结果反馈：及时向学生反馈评价结果，帮助学生了解自己的学习情况和存在问题，明确努力方向和改进措施。教学改进：根据评价结果，对教学方法、教学内容等方面进行反思和改进，不断提高教学质量和效果。六、结语学业评价是教学过程中不可或缺的重要环节，它不仅是检验学生学习成果的手段，更是促进学生全面发展、提升生物学学科核心素养的重要途径。通过本学业评价的设计和实施，旨在全面、客观地评价学生在生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度的核心素养达成情况，为学生的全面发展和终身发展奠定坚实的基础。也希望广大教师能够积极探索和实践更加科学、有效的学业评价方法，为学生的成长和发展贡献更多的智慧和力量。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版苏教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》中的第三章《基因工程》，本大单元的实施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基本原理、技术操作及其在各领域的应用价值，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，系统教学：对基因工程的基本概念、发展历程、基本原理进行整体介绍，帮助学生构建基因工程的知识框架。理论与实践相结合：通过理论讲解与实验操作相结合的方式，使学生不仅掌握基因工程的理论知识，还能通过亲自动手操作，加深对基因工程技术的理解和应用。跨学科融合：将基因工程与物理学、化学、信息科学等其他学科相融合，展示科学知识的相互关联性和综合性。情境模拟与案例分析：通过模拟真实情境和案例分析，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养其科学思维和实践能力。价值引领与社会责任：在教授基因工程应用价值的同时，引导学生关注基因工程可能带来的伦理、安全和社会问题，培养其社会责任感和正确的价值观。分层教学与个性化指导：针对不同学生的学习水平和兴趣点，实施分层教学，提供个性化的指导和帮助，确保每位学生都能在自己的基础上得到提升。二、教学目标设定（一）生命观念理解生命本质：学生能够理解基因是控制生物性状的基本遗传单位，基因工程通过对基因的操作可以改变生物的遗传特性。结构与功能观：学生能够认识到基因工程的基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）在基因操作中的结构与功能关系。进化与适应观：学生能够理解基因工程在促进生物进化、提高生物适应性方面的作用。（二）科学思维归纳与概括：学生能够归纳基因工程的基本原理和操作步骤，概括基因工程在不同领域的应用价值。演绎与推理：学生能够根据基因工程的原理，推理出基因工程可能带来的潜在影响和后果。模型与建模：学生能够构建基因工程的操作模型，模拟基因工程的基本流程。批判性思维：学生能够批判性地分析基因工程的相关案例，提出自己的见解和看法。创造性思维：学生能够运用所学知识，创造性地提出基因工程的新应用或改进方案。（三）科学探究问题发现：学生能够发现基因工程领域中的科学问题，提出有价值的研究课题。实验设计：学生能够设计并实施基因工程的实验操作，包括PCR扩增、DNA电泳鉴定等。数据收集与分析：学生能够准确收集实验数据，运用科学方法进行分析和解读。结果交流与讨论：学生能够以科学的方式交流和讨论实验结果，提出改进意见。（四）社会责任伦理意识：学生能够理解基因工程可能带来的伦理问题，如基因歧视、基因隐私等，并树立正确的伦理观念。安全意识：学生能够认识到基因工程实验的安全问题，遵守实验室安全规范，确保实验过程的安全。环保意识：学生能够理解基因工程在环境保护方面的应用，如生物修复、生态工程等，并积极参与环保行动。社会责任感：学生能够关注基因工程的社会影响，积极参与基因工程相关政策的讨论和制定，为社会发展贡献力量。三、教学结构图基因工程大单元教学结构图1.引言-基因工程概述-基因工程的发展历程-基因工程的学习意义2.基因工程的基本原理-基因的概念与结构-基因的表达与调控-基因工程的基本定义3.基因工程的基本工具-限制性内切核酸酶-DNA连接酶-载体（质粒、噬菌体等）4.聚合酶链式反应（PCR）技术-PCR技术的基本原理-PCR技术的操作步骤-PCR技术的应用实例5.走进实验室-PCR技术扩增DNA片段-DNA电泳鉴定-实验操作注意事项6.基因工程的基本操作程序-目的基因的获取-基因表达载体的构建-目的基因导入受体细胞-目的基因及其表达产物的检测鉴定7.边做边学：DNA的粗提取和鉴定-DNA粗提取的步骤-DNA鉴定的方法-实验结果与分析8.基因工程的应用价值-基因工程在农牧业中的应用-基因工程在食品业中的应用-基因工程在医药业中的应用9.蛋白质工程-蛋白质工程的概念-蛋白质工程的设计思路-蛋白质工程的应用实例10.总结与展望-基因工程的总结-基因工程的未来展望-生物学学科核心素养的提升四、具体教学实施步骤1.引言（1课时）教学内容：介绍基因工程的基本概念、发展历程和学习意义。教学方法：讲授法、讨论法。教学过程：通过多媒体展示基因工程的典型应用实例，如转基因作物、基因治疗等，激发学生的学习兴趣。引导学生讨论基因工程在现代社会中的重要作用和意义。总结基因工程的基本概念和发展历程，为后续学习奠定基础。2.基因工程的基本原理（2课时）教学内容：基因的概念与结构、基因的表达与调控、基因工程的基本定义。教学方法：讲授法、图示法、讨论法。教学过程：讲授基因的概念、结构和表达调控机制。通过图示展示基因工程的基本操作流程。引导学生讨论基因工程与传统育种方法的区别和联系。总结基因工程的基本定义和特点。3.基因工程的基本工具（2课时）教学内容：限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体（质粒、噬菌体等）。教学方法：讲授法、实验演示法、小组讨论法。教学过程：讲授限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体的基本概念和作用原理。通过实验演示展示这些工具在基因工程中的应用。引导学生小组讨论这些工具在基因工程中的重要性及其改进方向。总结基因工程基本工具的特点和应用。4.聚合酶链式反应（PCR）技术（2课时）教学内容：PCR技术的基本原理、操作步骤和应用实例。教学方法：讲授法、实验演示法、视频教学法。教学过程：讲授PCR技术的基本原理和操作步骤。通过实验演示展示PCR技术的操作流程和注意事项。播放PCR技术在基因工程中的应用实例视频，加深学生对PCR技术的理解。引导学生讨论PCR技术的优缺点及其改进方向。总结PCR技术在基因工程中的重要性和应用前景。5.走进实验室：PCR技术扩增DNA片段及DNA电泳鉴定（4课时）教学内容：PCR技术扩增DNA片段、DNA电泳鉴定、实验操作注意事项。教学方法：实验教学法、小组讨论法、教师指导法。教学过程：分组进行实验准备，包括实验材料的准备、实验仪器的调试等。教师指导学生进行PCR技术扩增DNA片段的实验操作。学生独立进行DNA电泳鉴定实验，观察并记录实验结果。小组讨论实验结果，分析实验成功或失败的原因。教师总结实验过程和结果，强调实验操作的重要性和注意事项。6.基因工程的基本操作程序（4课时）教学内容：目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因及其表达产物的检测鉴定。教学方法：讲授法、图示法、小组讨论法、案例分析法。教学过程：讲授基因工程的基本操作程序及其关键步骤。通过图示展示基因工程的基本操作流程。引导学生小组讨论每个步骤的重要性和可能遇到的问题及解决方案。分析基因工程操作失败的案例，总结经验教训。总结基因工程基本操作程序的特点和应用。7.边做边学：DNA的粗提取和鉴定（2课时）教学内容：DNA粗提取的步骤、DNA鉴定的方法、实验结果与分析。教学方法：实验教学法、小组讨论法、教师指导法。教学过程：分组进行实验准备，包括实验材料的准备、实验仪器的调试等。教师指导学生进行DNA粗提取的实验操作。学生独立进行DNA鉴定实验，观察并记录实验结果。小组讨论实验结果，分析实验成功或失败的原因。教师总结实验过程和结果，强调实验操作的重要性和注意事项。8.基因工程的应用价值（4课时）教学内容：基因工程在农牧业中的应用、基因工程在食品业中的应用、基因工程在医药业中的应用。教学方法：讲授法、案例分析法、小组讨论法、视频教学法。教学过程：讲授基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用实例和效果。通过案例分析展示基因工程在各个领域中的具体应用和优势。播放基因工程应用实例的视频，加深学生对基因工程应用价值的理解。引导学生小组讨论基因工程可能带来的伦理、安全和社会问题及其解决方案。总结基因工程的应用价值及其对社会发展的贡献。9.蛋白质工程（2课时）教学内容：蛋白质工程的概念、设计思路和应用实例。教学方法：讲授法、图示法、小组讨论法。教学过程：讲授蛋白质工程的基本概念和设计思路。通过图示展示蛋白质工程的设计流程和方法。引导学生小组讨论蛋白质工程在医药、工业等领域中的应用实例和优势。总结蛋白质工程的特点和应用前景。10.总结与展望（1课时）教学内容：基因工程的总结、未来展望和生物学学科核心素养的提升。教学方法：讲授法、讨论法、总结归纳法。教学过程：引导学生回顾本单元的学习内容，总结基因工程的基本原理、技术操作和应用价值。展望基因工程的未来发展趋势和应用前景。讨论如何通过基因工程的学习提升生物学学科核心素养。总结本单元的学习成果和收获，鼓励学生在未来的学习中继续探索和创新。十一、大情境、大任务创设一、教学目标设定（一）生命观念理解基因工程的基本原理：学生能够理解基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等多学科基础上发展而来的，掌握基因工程的基本概念和操作原理，包括基因的结构与功能、基因的表达与调控、基因工程的基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）及其在基因操作中的作用。认识基因工程在生物体结构与功能关系中的应用：学生能够理解基因工程如何通过改变生物的遗传物质来改变生物体的性状和功能，认识到基因工程在促进生物进化、提高生物适应性方面的作用，树立结构与功能观、进化与适应观等生命观念。理解基因工程对生态系统的影响：学生能够理解基因工程在农牧业、食品业和医药业等领域的应用对生态系统可能产生的影响，包括基因改良作物对生态环境的影响、转基因食品的安全性等，树立稳态与平衡观等生命观念。（二）科学思维归纳与概括基因工程的基本原理：学生能够归纳基因工程的基本原理和操作步骤，概括基因工程在不同领域的应用价值，如基因工程在农牧业中的作物改良、食品业中的食品添加剂生产、医药业中的基因治疗等。演绎与推理基因工程的可能影响：学生能够根据基因工程的原理，推理出基因工程可能带来的潜在影响和后果，如基因工程可能引发的伦理问题、安全问题和社会问题，并尝试提出解决方案。模型与建模基因工程操作：学生能够构建基因工程的操作模型，如基因表达载体的构建模型、目的基因导入受体细胞的过程模型等，通过模型来理解复杂的基因工程操作过程。批判性思维评价基因工程的应用：学生能够运用批判性思维评价基因工程在不同领域的应用，包括其优缺点、潜在风险和社会影响等，形成自己的独立见解。（三）科学探究问题发现与提出：学生能够发现基因工程领域中的科学问题，提出有价值的研究课题，如基因工程在特定作物品种改良中的应用、转基因食品的安全性评估等。实验设计与实施：学生能够设计并实施基因工程的实验操作，包括PCR扩增、DNA电泳鉴定、DNA粗提取和鉴定等，掌握基本的实验技能和操作方法。数据收集与分析：学生能够准确收集实验数据，运用科学方法进行分析和解读，如通过DNA电泳图谱分析PCR扩增产物的长度和浓度等。结果交流与讨论：学生能够以科学的方式交流和讨论实验结果，提出改进意见，如讨论PCR扩增失败的可能原因及改进措施等。（四）社会责任伦理意识与价值观：学生能够理解基因工程可能带来的伦理问题，如基因歧视、基因隐私等，并树立正确的伦理观念和价值观，积极参与基因工程伦理问题的讨论和决策。安全意识与规范操作：学生能够认识到基因工程实验的安全问题，遵守实验室安全规范，确保实验过程的安全，如正确使用实验仪器、处理实验废弃物等。环保意识与可持续发展：学生能够理解基因工程在环境保护方面的应用，如生物修复、生态工程等，并积极参与环保行动，关注基因工程对生态环境的影响，推动可持续发展。社会责任感与参与决策：学生能够关注基因工程的社会影响，积极参与社会热点议题中的基因工程讨论，如转基因食品的安全性、基因治疗的伦理问题等，并尝试提出自己的见解和建议，为社会发展贡献自己的力量。二、大情境与大任务创设（一）大情境情境名称：未来生物科技公司的基因工程项目情境描述：在不远的一家名为“未来生物科技”的公司致力于利用基因工程技术解决人类面临的食品短缺、疾病治疗和生态环境保护等重大问题。公司研发部门计划启动一项基因工程项目，旨在通过基因工程技术改良作物品种、开发新型食品添加剂和基因治疗药物等。作为公司研发部门的一员，你将参与这项基因工程项目的研发工作，负责基因工程技术的操作和应用研究。（二）大任务任务名称：未来生物科技公司的基因工程项目研发任务描述：在未来的生物科技公司中，你将面临一系列与基因工程技术相关的研发任务。这些任务包括基因工程的基本操作、基因工程在农牧业中的应用、基因工程在食品业中的应用、基因工程在医药业中的应用以及蛋白质工程的设计与应用等。你需要通过实验操作、数据分析、结果交流和讨论等方式，完成这些研发任务，并为公司的发展贡献自己的力量。具体任务安排：任务一：基因工程基本操作程序的学习与实践子任务1：学习基因工程的基本概念和原理，包括基因的结构与功能、基因的表达与调控等。子任务2：掌握基因工程的基本工具，如限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体等，并通过实验演示了解这些工具在基因工程中的应用。子任务3：学习PCR技术的基本原理和操作步骤，通过实验操作掌握PCR扩增DNA片段的技能。子任务4：学习DNA电泳鉴定的基本原理和方法，通过实验操作掌握DNA电泳鉴定PCR扩增产物的技能。子任务5：学习基因工程的基本操作程序，包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等，并通过实验操作完成基因工程的基本操作。任务二：基因工程在农牧业中的应用价值研究子任务1：了解基因工程在农牧业中的应用现状和发展趋势，包括基因改良作物、转基因动物等。子任务2：选取一种基因改良作物（如抗虫棉、转基因大豆等），通过文献查阅和实验研究，分析其改良效果和对农业生产的影响。子任务3：设计并实施一项基因改良作物的田间试验，评估其生长性能、产量和品质等指标，为农业生产提供科学依据。任务三：基因工程在食品业中的应用价值研究子任务1：了解基因工程在食品业中的应用现状和发展趋势，包括转基因食品、食品添加剂等。子任务2：选取一种转基因食品（如转基因玉米油、转基因大豆制品等），通过文献查阅和实验研究，分析其营养成分、安全性和市场接受度等指标。子任务3：设计并实施一项转基因食品的安全性评估实验，评估其对人体健康和环境的影响，为食品安全监管提供科学依据。任务四：基因工程在医药业中的应用价值研究子任务1：了解基因工程在医药业中的应用现状和发展趋势，包括基因治疗、基因诊断等。子任务2：选取一种基因治疗疾病（如囊性纤维化、血友病等），通过文献查阅和实验研究，分析其治疗原理和效果。子任务3：设计并实施一项基因治疗方案的体外实验，评估其治疗效果和安全性等指标，为基因治疗提供科学依据。任务五：蛋白质工程的设计思路与应用研究子任务1：了解蛋白质工程的基本原理和设计思路，包括蛋白质的结构与功能关系、定点诱变技术等。子任务2：选取一种具有潜在应用价值的蛋白质（如凝血酶抑制剂、抗癌蛋白质等），通过文献查阅和实验研究，分析其结构和功能关系。子任务3：运用定点诱变技术对该蛋白质进行改造，提高其功能或稳定性等指标，并通过实验验证改造效果。子任务4：设计并实施一项蛋白质工程产品的生产工艺研究，评估其生产成本和市场前景等指标，为蛋白质工程产品的产业化提供科学依据。三、任务实施步骤任务准备阶段组织学生进行任务分组，每组负责一项具体任务的研究工作。为学生提供必要的学习资源和实验条件，包括教材、文献、实验仪器和试剂等。引导学生制定详细的任务实施计划，包括研究目标、研究方法、实验步骤和预期结果等。任务实施阶段学生按照任务实施计划进行实验操作和数据收集工作。教师在实验过程中给予必要的指导和帮助，确保学生正确掌握实验技能和操作方法。学生定期汇报任务进展情况，与教师和其他同学进行交流和讨论。结果分析与讨论阶段学生对实验数据进行整理和分析，得出实验结果和结论。学生撰写实验报告或研究报告，详细阐述研究目的、方法、结果和结论等内容。组织学生进行结果交流与讨论活动，分享研究成果和经验教训。任务总结与反思阶段学生对整个任务实施过程进行总结和反思，提炼研究成果和经验教训。教师对学生的任务完成情况进行评价和反馈，提出改进意见和建议。学生根据教师的反馈意见进行任务改进和完善工作。通过以上大情境与大任务的创设和实施，学生将能够全面理解和掌握基因工程的基本原理和技术操作，提高生物学学科核心素养和实践能力，为未来的生物科技研究和应用奠定坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：生物技术与工程——第三章基因工程课时设计：引言（1课时）教学内容：介绍基因工程的基本概念、发展历程和学习意义。教学方法：讲授法、讨论法。基因工程的基本原理（2课时）教学内容：基因的概念与结构、基因的表达与调控、基因工程的基本定义。教学方法：讲授法、图示法、讨论法。基因工程的基本工具（2课时）教学内容：限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体的基本概念和作用原理。教学方法：讲授法、图示法、讨论法。聚合酶链式反应（PCR）技术（2课时）教学内容：PCR技术的基本原理、操作步骤和应用实例。教学方法：讲授法、图示法、讨论法。走进实验室：PCR技术扩增DNA片段及DNA电泳鉴定（4课时）教学内容：PCR技术扩增DNA片段、DNA电泳鉴定、实验操作注意事项。教学方法：实验教学法、小组讨论法、教师指导法。基因工程的基本操作程序（4课时）教学内容：目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因及其表达产物的检测鉴定。教学方法：讲授法、图示法、小组讨论法、案例分析法。边做边学：DNA的粗提取和鉴定（2课时）教学内容：DNA粗提取的步骤、DNA鉴定的方法、实验结果与分析。教学方法：实验教学法、小组讨论法、教师指导法。基因工程的应用价值（4课时）教学内容：基因工程在农牧业中的应用、基因工程在食品业中的应用、基因工程在医药业中的应用。教学方法：讲授法、案例分析法、小组讨论法、视频教学法。蛋白质工程（2课时）教学内容：蛋白质工程的概念、设计思路和应用实例。教学方法：讲授法、图示法、小组讨论法。总结与展望（1课时）教学内容：基因工程的总结、未来展望和生物学学科核心素养的提升。教学方法：讲授法、讨论法、总结归纳法。（二）学习目标教学目标设定：生命观念：理解生命本质：学生能够理解基因是控制生物性状的基本遗传单位，基因工程通过对基因的操作可以改变生物的遗传特性。结构与功能观：学生能够认识到基因工程的基本工具（限制性内切核酸酶、DNA连接酶、载体）在基因操作中的结构与功能关系。进化与适应观：学生能够理解基因工程在促进生物进化、提高生物适应性方面的作用。科学思维：归纳与概括：学生能够归纳基因工程的基本原理和操作步骤，概括基因工程在不同领域的应用价值。演绎与推理：学生能够根据基因工程的原理，推理出基因工程可能带来的潜在影响和后果。模型与建模：学生能够构建基因工程的操作模型。创造性思维：学生能够运用所学知识，对基因工程的应用进行创新和拓展。科学探究：学生能够针对基因工程的具体问题，设计并实施科学探究方案，包括实验设计、数据收集、结果分析和结论推导。学生能够熟练运用PCR技术、DNA电泳鉴定等实验技能，进行基因工程相关的实验操作。学生能够在探究过程中，学会合作与交流，分享实验经验和成果。社会责任：学生能够关注基因工程的社会影响，包括伦理、安全和环境等方面的问题。学生能够积极参与基因工程相关的社会议题讨论，形成理性、客观的观点。学生能够运用所学知识，为解决基因工程相关的社会问题提供科学建议或方案。（三）评价任务生命观念评价：通过课堂讨论和问答，评价学生对基因工程基本概念和生命本质的理解。通过案例分析，评价学生对基因工程在生物进化与适应性方面的应用的理解。科学思维评价：通过作业和测试，评价学生对基因工程基本原理和操作步骤的归纳与概括能力。通过实验报告和课堂展示，评价学生的演绎与推理能力、模型构建能力和创造性思维能力。科学探究评价：通过实验操作和实验报告，评价学生的科学探究能力和实验技能。通过小组合作和项目式学习，评价学生的合作与交流能力。社会责任评价：通过社会议题讨论和辩论，评价学生对基因工程社会影响的关注和参与度。通过课外调研和社区服务活动，评价学生运用所学知识解决社会问题的能力。（四）学习过程1.引言教学活动：通过多媒体展示基因工程的典型应用实例，如转基因作物、基因治疗等，激发学生的学习兴趣。引导学生讨论基因工程在现代社会中的重要作用和意义。学生活动：观看多媒体展示，参与课堂讨论，分享对基因工程的看法和疑问。2.基因工程的基本原理教学活动：讲授基因的概念、结构和表达调控机制。通过图示展示基因工程的基本操作流程。引导学生讨论基因工程与传统育种方法的区别和联系。学生活动：听讲、做笔记，参与课堂讨论，完成相关作业和练习题。3.基因工程的基本工具教学活动：讲授限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体的基本概念和作用原理。通过图示和实例加深学生的理解。学生活动：听讲、做笔记，参与课堂讨论，完成相关作业和练习题。4.聚合酶链式反应（PCR）技术教学活动：讲授PCR技术的基本原理、操作步骤和应用实例。通过图示和动画演示PCR技术的全过程。学生活动：听讲、做笔记，观看动画演示，参与课堂讨论，完成相关作业和练习题。5.走进实验室：PCR技术扩增DNA片段及DNA电泳鉴定教学活动：分组进行实验准备，包括实验材料的准备、实验仪器的调试等。教师指导学生进行PCR技术扩增DNA片段的实验操作。学生独立进行DNA电泳鉴定实验，观察并记录实验结果。小组讨论实验结果，分析实验成功或失败的原因。教师总结实验过程和结果，强调实验操作的重要性和注意事项。学生活动：分组进行实验准备和操作，观察并记录实验结果，参与小组讨论和总结。6.基因工程的基本操作程序教学活动：讲授基因工程的基本操作程序及其关键步骤。通过图示展示基因工程的基本操作流程。引导学生小组讨论每个步骤的重要性和可能遇到的问题及解决方案。分析基因工程操作失败的案例，总结经验教训。学生活动：听讲、做笔记，参与小组讨论，分析案例，完成相关作业和练习题。7.边做边学：DNA的粗提取和鉴定教学活动：分组进行实验准备，包括实验材料的准备、实验仪器的调试等。教师指导学生进行DNA粗提取的实验操作。学生独立进行DNA鉴定实验，观察并记录实验结果。小组讨论实验结果，分析实验成功或失败的原因。教师总结实验过程和结果，强调实验操作的重要性和注意事项。学生活动：分组进行实验准备和操作，观察并记录实验结果，参与小组讨论和总结。8.基因工程的应用价值教学活动：讲授基因工程在农牧业、食品业和医药业中的应用实例和效果。通过案例分