大概念4“细胞工程通过细胞水平的操作，获得有用的生物体或其产品”由三个重要概念和若干个次位概念构成。构建大概念4所对应的教学内容及基于发展核心素养的学业要求框架如表4-8所示。
表4-8 基于发展核心素养的学业要求框架
续 表
（一）重要概念4.1（选择性必修三）相关“微课”的开发
重要概念4.1“植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术”由3个次位概念构成，在“微课”案例2中呈现。
“微课”案例2
课题：植物细胞工程
教学指导
【教学说明】
本节课内容是选择性必修三“生物技术与工程”中的内容，包含3个次位概念：植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程；植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术；植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。通过学习后，有助于学生构建大概念：“细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品的核心概念”和重要概念“植物细胞工程包括植物组织培养和体细胞杂交等技术”。
【教学目标】
1.结合生产生活实例，解释无土栽培技术生产蔬菜、花卉等生物产品的技术原理。（生命观念水平三）
2.能基于事实和证据，就说明植物细胞工程与技术的原理及其与社会之间的关系。（科学思维水平三）
3.设计利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗的探究实验方案。（科学探究水平四）
4.面对生活中的热点话题，就植物细胞工程产品的安全性问题进行讨论。（社会责任水平三）
【学情分析】
学生在必修一、二的学习中，已对植物细胞的结构、功能、植物细胞的分裂与分化等形成了一定的概念，同时曾亲历植物细胞质壁分离、植物有丝分裂装片制作等实验，具有一定的动手实践和探究实验设计的能力，这为内容的学习奠定了基础。
【教学实录】
一、问题情境
马铃薯和番茄在自然条件下能杂交吗？为什么？如果要让这两个物种杂交，你觉得会遇到哪些困难？如何克服？
二、学习活动
环节1：植物体细胞杂交技术的科学史
结合问题情境，观看科学家对马铃薯和番茄开展的杂交实验，用文字和箭头的形式归纳科学家的实验过程和思路。
设计意图：通过观看实验，使学生体会科学家的研究过程，直观地认识植物体细胞杂交的过程和原理。
环节2：植物体细胞杂交技术
1.阅读资料和流程图，描述植物细胞杂交的过程，归纳与概括该技术的原理、步骤、基本技术等。
2.概括植物体细胞杂交技术的概念。
3.教师提问：在上述实验过程中，如何培养离体植物细胞？离体植物体细胞为什么能发育成完整个体？
设计意图：通过阅读资料，归纳概括植物体细胞杂交技术的概念，为运用植物体细胞杂交技术解释生活中的应用实例奠定理论基础。
环节3：植物组织培养
1.观看视频，观察离体植物材料的脱分化形成愈伤组织，以及再分化形成完整植株的过程，初步建立植物组织培养技术的概念。
2.根据视频资料，以概念图的形式，归纳与概括植物组织培养技术的原理、条件、步骤及基本技术等。
3.构建植物组织培养的概念。
设计意图：通过观看视频资料，帮助学生直观地了解植物组织培养技术的操作方法，理解植物组织培养的原理；培养学生结合生产实例，能以结构与功能、物质与能量、稳态与平衡等生命观念为指导，综合运用植物细胞培养的实验操作技术、原理来解决特定问题。
环节4：植物细胞工程的应用
1.结合实例分析，举例说明植物细胞工程与社会实践的关系。
2.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
3.根据植物细胞工程的原理，探讨植物细胞工程产品的安全性。
设计意图：通过列举实例，引导学生针对现有的植物细胞工程产品的安全性等问题开展讨论，使学生能运用植物细胞工程的概念和原理对社会热点话题进行评议，树立社会责任。
学习单
【概念自测】
【课上交流】
概述植物组织培养和体细胞杂交的基本原理和基本过程；根据植物细胞工程的概念、原理和方法，以小组合作的形式设计利用组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗的探究实验方案，并在课上交流在设计方案时遇到的困难以及解决情况。
【学业质量水平】
续 表
教学参考
【微课视频】
扫码看视频例2
（二）重要概念4.2和4.3（选择性必修三）相关“微课”的开发(www.xing528.com)
重要概念4.2“动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术”和重要概念4.3“对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体”由7个次位概念构成，在“微课”案例3中呈现。
“微课”案例3
课题：动物细胞工程
教学指导
【教学说明】
“动物细胞工程”属于选择性必修课程3“生物技术与工程”中的内容，包含若干个次位概念，如动物细胞培养的条件、过程、方法、技术及应用；胚胎形成过程及体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。上述次位概念是构建重要概念“动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术”；“对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体”的基础，从而有利于构建大概念“动物细胞过程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术”。
【教学目标】
1.结合生产或生活实例，运用稳态与平衡观、结构与功能观、物质与能量观，阐明动物细胞工程和胚胎工程的原理；解释动物细胞融合技术的实质。（生命观念水平四）
2.基于证据运用动物细胞工程和胚胎工程的原理，对日常生活或社会热点话题中的相关生物技术话题进行分析论证。（科学思维水平四）
3.关注并理性分析单克隆抗体在医学领域的应用实例；探讨干细胞在医学领域的应用价值。（社会责任四）
【学情分析】
学生已经学习了细胞的结构、动植物细胞的区别、细胞的生存需要能量和营养物质并通过分裂实现增殖，为阐明动物细胞培养的关键步骤和培养条件打下基础；学生已经学习了遗传信息控制生物的性状并代代相传，有助于理解细胞核移植技术的理论基础和归纳出动物克隆技术的过程；学生已经能够阐明特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式针对特定病原体发生免疫应答，有助于归纳概述单克隆抗体的制备过程并激发学生探究单克隆抗体在医学中的应用；学生已能够说明个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，有助于理解干细胞的分类和特点。
【教学实录】
一、问题情境
通过“中中”和“华华”这两个世界上首例灵长类动物体细胞克隆后代的案例提出问题：克隆猴是怎样诞生的？引起学生对培育克隆动物过程中的运用的生物技术进行思考。
二、学习活动
环节1：动物细胞培养是动物细胞工程的基础
1.通过图示，理解动物细胞培养的概念。
2.通过图示，知道原代培养和传代培养的关系。
3.通过分组讨论、设计动物细胞培养的方案和条件，阐明培养条件，并强化学生的能量与代谢观。
设计意图：动物细胞培养很难在中学实验室实现，理论学习的方式对于学生来说有些抽象。学生如果单纯地学习细胞培养的方案和条件，只能进行机械记忆。故本环节让学生分组讨论并设计动物细胞的培养方案，在此过程中，学生彼此交流取长补短互相借鉴，更容易阐明培养的条件以及原因，比如要维持一定的渗透压防止细胞破裂等，强化了结构与功能观，能量与代谢观。
环节2：动物细胞核移植技术
1.通过结合细胞核与染色体、DNA 的相关知识，理解动物细胞核移植技术的理论基础。
2.通过图示，阐明核移植的一般过程。
3.通过克隆非洲爪蟾和绵羊多利的实例，归纳并演绎动物克隆技术，提升科学思维。
4.通过讨论非人灵长类动物克隆猴的应用，理解克隆技术的意义价值，强化社会责任意识。
设计意图：学生通过图示，阐明细胞核移植过程，不是通过看书进行总结，而是引导学生说出该过程。通过克隆过程的图示，引导学生阐明该过程并归纳克隆过程运用了哪些生物技术等，提升科学思维水平。学生通过关注、搜集资料、分组调查并讨论克隆技术在医学中的应用价值，形成一定的社会责任感。
环节3：细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术
1.通过人-鼠细胞融合实验，阐明动物细胞融合的概念、技术手段和过程。
2.通过图示，归纳和概述单克隆抗体的制备过程，关注、收集并讨论单克隆抗体在医学领域的应用实例，提高学生科学思维和科学探究水平。
设计意图：由于本环节内容在普通实验室无法完成，故为了调动学生的积极性，可以围绕生活实例进行讨论，比如提出问题，早早孕试纸的使用方法和原理是什么，调动学生学习的热情，再开展本节内容。学生通过图示对单克隆抗体制备过程进行归纳和概述，提高科学思维水平。学生通过搜集资料、分组调查并讨论单克隆抗体在医学领域的应用实例，了解其应用价值，有助于树立投身科学研究的目标和规划。
环节4：干细胞技术
1.通过图示，知道干细胞的概念。
2.通过图示，理解干细胞的分类和特点，比较、分析胚胎干细胞和成体干细胞的分化潜能，强化结构与功能观。
3.通过案例，如iPS细胞，收集资料并探讨干细胞在医学领域的应用价值。
设计意图：对于干细胞的分类，学生往往会混淆来源和分化潜能的区别。学生通过对图示进行观察和比较，分析两种来源的干细胞的特点和分化潜能的区别，明确知识点的同时，强化结构与功能观。学生通过收集探讨iPS在医学领域的应用价值，感受现代生物科技的力量和前景，有利于形成积极的人生观以及社会责任意识。
环节5：胚胎形成过程
通过图示，理解胚胎的形成经历受精及早期发育等过程。
设计意图：学生已经知道精子和卵的形成过程，以及受精卵通过形成胚胎继而形成个体。学生通过观察图示，找出在胚胎发育过程中具体的时期和名称，进一步了解胚胎的早期发育过程，需要经历精准的细胞分裂和分化才能形成生命个体。
环节6：胚胎工程
1.通过分析图示，说出试管牛培育过程需要体外受精和胚胎移植技术，并通过查找“试管婴儿”的资料，总结体外受精的方法和胚胎移植的过程和意义。
2.通过图示，理解胚胎分割移植技术的概念和过程，并通过查找相关研究案例，理解该技术的意义。
设计意图：学生通过对具体案例的图示进行分析，能够总结出试管牛体外受精和胚胎移植过程，知道试管婴儿属于有性生殖，有助于进一步理解生殖的类型。通过查找有关胚胎分割移植技术的案例，知道该技术的意义，感受现代生物科技广泛的应用价值。
学习单
【概念自测】
【课上交流】
克隆动物的过程和单克隆抗体的制备分别运用哪些动物细胞工程中的技术？
【学业质量水平】
教学参考
【微课视频】
扫码看视频例3
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