选修1_生物技术实践

选修1：生物技术实践

本模块目标概述

本模块是实验容，模块中所说的生物技术，是指广义的生物技术，而不限于现代生物技术。本模块容包括“微生物的利用”、“酶的应用”、“生物技术在食品加工中的应用”和“生物技术在其他方面的应用”四部分。根据我省普通高中实际教学状况，建议将来倾向学习理工类专业或学习生物科学类专业的学生学习本模块。在学习本模块时，建议从专题2 “酶的应用”、专题3 “生物技术在食品加工中的应用”中、专题4“尝试蛋白质的提取和分离”中选做5-7个实验。

通过本模块的学习，使学生能够在教师的指导下自己设计并进行实验。教师应组织学生进行探究性学习，给学生提供实验条件及必要的参考资料等，引导学生自己搜集资料、设计和进行实验，参加和辅导学生的讨论。学习实验原理时要注意密切联系必修1、2、3模块和选修2、3模块的有关知识，

本模块对实验室的硬件要求较高，各中学要积极加强实验室的硬件建设，尽快配齐必须仪器、药品等，并作好实验仪器的清洁与维护工作，以保证实验的开设。在目前现有实验室条件下，要提高实验室的利用率，如：适当调整课时，合理分配实验室的使用时间；作好实验计划、提前布置实验课目和实验的准备工作，缩短实验室的运转周期等。

4.2 酶的应用

(2)教学建议:

这部分容的重点是研究酶在生产生活中的实际应用，包括制作果汁、洗涤衣物以及通过细胞的固定化技术应用酶。

关于酶的存在与简单制作方法容，重点是通过对果胶酶作用的实验来了解酶的功能。可以由学生自主学习完成，通过资料查询、网络课件演示、小组合作研讨等，让学生认识到酶的研究、生产和应用对于人类生活的重要性。实验时让学生自己动手榨取果汁，分组进行实验，然后通过学生的讨论、交流，研讨果胶酶的作用。

酶活力的测定的重点是通过果胶酶作用最佳pH和最佳温度的探究，了解酶的功能。实验时，让学生设计实验方案和实验流程，并通过研讨和评价，确定和实施实验方案。

关于加酶洗衣粉去除衣服污渍的效果，可以尝试要求学生分成若干实验小组，每个小组制定不同的实验方案，用实验找出在什么条件下使用加酶洗衣粉效果最好，比较哪种洗衣粉能更有效地清除油渍。

在尝试制备和应用固相酶容中，固相酶的概念对学生来说并不难理解，但固定化酶技术在生产中的应用，学生可能感觉比较抽象，所以教师要通过指导学生尝试用包埋法制备固定化酵母细胞，再用制备的固定化酵母细胞发酵葡萄糖液，检验实验的成功与否，体会固定化酶的应用价值，从而体会和探讨固相酶的作用。

4.3 生物技术在食品加工中的应用

(1)学习要求:

这部分容在必修模块中出现过的基础知识主要包括原核生物与真核生物的结构、功能、生殖方式的知识，以及细胞的呼吸作用方式、过程、总反应式、条件、原理的知识。另外，还出现了一些新概念新知识，例如芳香植物中的芳香油、发酵的原理、亚硝酸盐的产生与危害等。安排了多种实验操作的方法和原理的学习，例如蒸气蒸馏法的原理和方法，果汁酒、醋、腐乳、泡菜制作的原理和制作，比色法的原理和应用等，这些容大多是学生在必修模块中没有接触过的，因此学生在理论知识的学习和实际操作过程中都有一定的难度。

在教学中可以让学生先自学有关基础知识，弄清原理，再设计实验。在设计实验过程中，要引导学生通过各种途径收集资料。教师对实验设计方案要进行审核，提出修改意见。教师要帮助学生

准备有关实验器具材料，组织讨论，作出评价。

从学生情感性目标达成的角度看，教学中还应重视培养学生、创新和勇于实践的科学精神和科学态度；从学生安全和健康的角度看，一方面要在学习的整个过程中强化食品的安全性教育，另一方面要在实验的具体操作过程中加强仪器使用的安全性教育，

为了缩短实际操作时间，制作果酒时，可以从市场上买一些菌株；制作果醋时可以先准备一瓶醋，打开盖暴露于空气中，一段时间后在醋的表面有一层薄膜（实际是醋酸菌），用这层薄膜进行接种。在制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的操作中要注意：制备样品处理液时，过滤操作花费时间较长，用离心的方法进行过滤，可以缩短过滤时间，第三次离心后，滤液变得无色透明。

4.4 生物技术在其他方面的应用

(1)学习要求：

(2)教学建议：

这部分容虽然在中学课程中首次出现，但在科学研究与应用过程中是经常运用的技术，比如在人类基因组计划的完成过程中，人类已跨入了后基因组和蛋白质组的时代，经常需要从复杂的细胞混合物中提取和分离高纯度的蛋白质。

在教学中可以利用图书报刊或网络获得丰富的参考资料，结合教材提供的资料让学生自学，或让学生查阅资料并进行讨论交流。同时，对于重点和难点知识和实验技能，教师应给予适当的指导，确保学生学习效率和学习质量的提高。

教师在指导学生实验的过程中，要给学生充分的自主发挥的空间。由于实验原理和实验操作都有一定的难度，因此教师要引导学生深刻理解与实验有关的基础知识，明确实验操作中的精细化要求，学会分析实验结果，接受老师和同学给予的客观评价。

在进行用凝胶色谱法分离蛋白质的实验时，有条件的学校应该尽可能创造条件，给学生动手实验操作的机会，让学生充分体会参与科研实验的乐趣。在实验操作的基础上，教师再引导学生分析讨论，加深对所学知识的理解和掌握。关于电泳，如果选用的是鸡血，要注意：分离红细胞时离心速度用2 000 r/min；检测电泳可以使用非变性胶：鸡血红蛋白为四个亚基，变性后与血红素分离；若使用非变性胶，可以用血红素作为指示剂，不用染色即可观察。

选修2：生物科学与社会

本模块目标概述

本模块的容包括生物科学与农业、生物科学与工业、生物科学与健康、生物科学与环境保护四部分，适于继续学习人文和社会科学类专业及直接就业的学生学习。

通过本模块的学习，使学生能够较全面地认识生物科学技术和社会的关系，关注我国生物科学技术在社会中应用的现状和发展，提高社会责任感；帮助学生理解现代生物科学技术及有关概念；组织学生开展生物科学技术与社会领域的调查研究活动，提高收集和处理信息的能力，尝试作出决策的能力；形成正确科学技术价值观。为学生的学习方向和职业选择提供一定的帮助。本模块的各部分之间没有严格的顺序，相互间不存在互为基础或前提的关系，是相对独立的，教师可根据本地区实际情况来组织教学。

按照“标准容”的要求，本模块中的知识性目标都为了解水平，情感性目标都为感受与认同水平。因此，在教学中要注意广度而不是深度，要密切联系生活生产实际，组织一些调查、讨论活动，帮助学生形成科学价值观、社会参与意识和社会责任感。师生都应当结合教学容重视搜集当地当前的资料，包括生物科学的新进展，环境、社会中的有关问题等

5．1 生物科学与农业

（2）教学建议

在本部分容中，杂种优势的应用、动物疫病的控制、绿色食品的生产标准等是重要容，教学中要注意突出。其中植物转基因技术流程、控制动物疫病等容较为抽象，学生理解会有一定的困难，对此，教学中应尽可能用各种实例、事实和数字来说明问题，让学生通过分析从而领悟其中的原理和方法。对于植物、动物繁殖控制技术的具体操作过程、有关转基因技术、细胞杂交技术的操作细节等容可作简化处理,要注意把握好教学容的难度和广度。

在教学中,要注意紧扣现实中的问题，如通过分析“为什么国家要规定，出售的转基因食品必须要在商品标识上注明？”“消费者信赖绿色食品品质的前提是什么?”等问题引导学生关注生物科学技术与发展农业生产的联系，培养学生的参与意识和社会责任感。

5．2 生物科学与工业

（1）学习要求

（2）教学建议

与传统工业相比，生物技术产业具有低能耗、高效益、少污染的特点，而且能生产出许多传统工业无法生产出的产品。本部分容教学中要注意突出发酵的生产过程、利用基因工程技术生产酶的方法、酶在工业生产中的应用、基因工程药物、细胞工程药物的生产原理和意义、生物技术疫苗的生产原理和意义等容。

生物技术尽管在工业上的应用非常广泛，但其技术原理、操作与学生的生活和学习相距较远，而且部分技术原理相对较深，学生理解会有一定的困难。对此，教学中要注重从学生的生活经验出发，如学习发酵食品时，应该让学生列举生活中常见的发酵食品，并积极鼓励学生参与市场调查市场等活动；在了解疫苗的作用时，可让学生回顾曾经注射过的疫苗。通过一些学生曾经亲身经历过的事情，引发学生的热烈讨论，激发其学习的兴趣，参与到进一步学习的活动中来。

教师可以味精生产为例介绍发酵的过程，帮助学生具体解读发酵生产过程，这样不会因抽象而影响到学生的学习的积极性。有条件的学校可以组织学生参观发酵车间，获得一定的感性认识。。微生物发酵与食品生产是本部分容的基础，教师要注意指导学生对本部分容有一个比较整体的系统的认识，避免学生误认为本部分容只是一些生物技术在工业上应用的彼此孤立的实例。

5.3 生物科学与健康

（1）学习要求

（2）教学建议

健康包括身体健康、心理健康和良好的社会适应状态。初中阶段的生物课程标准中，主题十是“健康地生活”，因此，高中学生对健康问题应该有一定的了解。在实施全民健康的今天，各种媒体十分重视对健康问题的报道与讨论，使学生对于健康问题与疾病预防问题具有了一些感性与理性的认识。在学习本章容时，学生可在这些已有的经验和知识基础上，建构起更清晰的概念，从而进一步理解、掌握新的知识。

在教学中,要重点关注教材中渗透的生物科学技术、医学的发展对于人类健康的巨大贡献，以及相关技术应用的社会影响，社会伦理道德、法律法规对相关技术应用的规、约束等。这些容对学生的情感态度、价值观有重要影响。关于抗生素的作用机制，可以联系诸如细菌的正常结构、蛋白质的合成、环境稳态、自然选择、食物链等相关容。避孕、性病等问题对青春期的中学生来说可能是比较敏感的话题，所以把握好教学语言的科学性和调整好学生的学习心态，形成科学、健康的学习氛围很重要。可以结合生殖的过程，侧重于避孕原理的分析，然后点明避孕措施的选择。

5.4 生物科学与环境保护

（1）学习要求

（2）教学建议

本部分容的学习是从生物科学和技术应用出发，着重探讨个人行为和社会生产活动与环境保护的关系，激发学生关注生活，关注社会的情感。

环境保护是生物学课程中的重要容，是学生经常接触的容，也是相对容易理解的容。教学中特别要注意，通过一些社会中环境污染或环境资源受到破坏的现实，或组织学生调查水体富营养化等环境恶化的现状，使学生耳闻目睹现实生活和生产中存在的环境污染和资源的不合理利用所造成的危害性.。引导学生利用所学的生物学原理参与社会实践活动，思考生物科学和技术在环境保护方面的应用。如利用DNA探针检测饮用水中病毒的含量，利用生物膜进行污水处理。对生物性污染的防治，要搞清造成生物性污染的原因，理解生物净化的原理，如，人类向水体中排放过多的氮和磷，使水体富营养化，导致水华、赤潮的爆发。引导学生根据所学的防治生物性污染的方法去查找资料、研究和分析一些针对性的预防和防治措施。例如，在日常生活中提倡用无磷洗衣粉，控制化肥的使用量，减少有机废水的产生。在生物净化方面，利用微生物来分解土壤和水体中的有机污染物；种植特殊植物，去除土壤中的重金属污染物；通过植树造林净化大气中的各种污染物；综合运用物理法、化学法和生物法使污水得以净化。

教学中，还可以引导学生收集一些国外有关环境和资源利用的具体事件，使学生认识人类的活动是导致环境污染和生物资源出现危机的重要原因，认识倡导绿色消费的重要意义。倡导绿色消费，要从身边的小事做起，如用手帕代替纸巾，就餐时尽量选用消过毒的可多次重复使用的餐具，拒绝食用饭店兜售的野味等。

选修3 现代生物科技专题

本模块目标概述

本模块的容包括基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全和伦理问题、生态工程五部分，与选修2相比，是以专题形式介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景。

通过本模块的学习，可以让学生开拓视野，增强科技意识，激发探索生命奥秘和热爱生物科学的情感，为进一步学习现代生物学奠定基础。

根据“容标准”，本模块的知识性目标以了解水平为主，情感性目标以经历（感受）水平为主，技能性目标体现在活动建议中，主要是参观、调查、资料收集等。教学以专题讲座和学生讨论为主.由于课程容多属于生物科学前沿领域，进展迅速，教学过程中需要及时补充最新进展的资料。学生活动以搜集资料和讨论为主。鉴于课标中的目标要求大多是了解水平，教学中要注意避免讲得过深过专。

6.1 基因工程

（1）学习要求

（2）教学建议

本部分容要求在必修课有关基因工程的基础上，理解基因工程的基本原理和技术流程，关注基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景，关注蛋白质工程的原理。其中基因工程的原理及其操作程序、基因工程的应用、蛋白质工程的原理是本专题教学的重点容。

教学中要重视设计问题情境，积极引导学生在思索和探究中学习新知识。例如，通过大肠杆菌生产出胰岛素、酵母菌生产乙肝疫苗、牛的乳腺生物反应器制造出蛋白质类药物、植物体含有了某

种药物蛋白等容激发学生对基因工程原理、基本操作及其应用前景产生探索的欲望，并展开丰富的联想。在分析基因工程表达产物时，可通过生物产生的天然蛋白质是在长期进化过程中形成的，它的结构、性能不能完全满足人类生产和生活的需要等问题，分析蛋白质工程的诞生及原理。

按照循序渐进的原则，重视调动学生已有的知识经验，理解两种工具酶的功能，理解基因工程原理及操作程序，都必须重温DNA的结构、复制及遗传信息的传递的基础知识。理解基因工程应用时，应联系基因与性状的关系，联系抗原、抗体、激素、某些营养品的化学本质及功能。比较转基因动物培育过程及转基因植物的培育过程时，联系细胞的全能性、动植物细胞全能性的差异、动物细胞工程、植物细胞工程等相关容。

基因工程的操作程序及基因工程的应用是本专题教学的重点容。教学时，可将相关应用进行简单的分类，如培育转基因微生物、转基因植物、转基因动物、转基因细胞等，在理解一般操作程序的基础上，分析差异及其原因。蛋白质工程是基因工程的延伸和发展。教学中应重视分析基因工程与蛋白质工程的差异，结合蛋白质的结构、蛋白质的合成等基础知识，加强对蛋白质工程原理的理解。

充分利用图片、动画等直观教学手段，结合动手实际操作，准确理解限制酶的切割部位和DNA 连接酶的连接部位，理解“黏性”的涵；利用多媒体教学课件，模拟演示基因工程操作技术的连续性和过程性，展示蛋白质结构的多样性与特异性等。

此外，要重视本专题与生产生活实际的联系，关注基因工程的发展。基因工程的产品早就渗入我们的生活，通过“观看基因工程的影像资料”、“调查基因工程产品在社会中的应用情况，讨论转基因生物的利与弊”等活动，既加深了基因工程的操作程序及其应用的理解，又提高学生收集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。

6.2克隆技术

（2）教学建议

本部分容是从细胞水平和分子水平了解植物细胞工程和动物细胞工程。细胞的全能性是植物细胞工程的基础，植物组织培养技术是植物细胞工程的基本技术手段，是植物体细胞杂交与单倍体育

种的基础。动物细胞培养技术是体细胞克隆、细胞融合与单克隆抗体等技术手段的基础。本部分容以必修1中的细胞学、必修2中的遗传学以及必修3中的环境与稳态等知识为基础，为后面“胚胎工程”、“生物技术的安全性和伦理问题”的后续学习打下了基础，共同构成一个相对完整的知识体系。

在教学中，要注意不同知识的比较与综合，如植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系，动物细胞培养与体细胞克隆的区别与联系，植物组织培养与动物细胞培养条件的区别等。对克隆技术的原理不必讲解得过深，对克隆技术的操作不必介绍得过细。

教师要充分利用相关科学史，实现教学中的情感目标。如在进行克隆技术的专题讲座前，可让学生搜集有关动物体细胞核移植进行克隆动物的历史、成就，以及克隆动物的安全性和伦理性问题等资料。通过科学实例，拓展学生的视野，激发求知热情，从中得到启迪而产生科学畅想，并进一步培养学生认识、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等。

在教学中，教师还应充分利用课程资源。如可以组织学生到附近高校参观克隆技术的实验室，增强感性认识。也可以邀请克隆技术的研究专家到学校作专题报告，以丰富这部分的教学容，开拓学生眼界，拓宽知识领域。与此同时，还要说明克隆技术可能带来的负面影响。以此来培养学生明辨是非，对事物具有分析、判断、决策的批判性思维能力，全面提高学生的生物科学素养。

6.3 胚胎工程

（2）教学建议

本部分容的教学要在动物生殖与发育的基础上，了解动物早期胚胎发育的规律，理解胚胎工程的操作流程，关注胚胎工程在生物学基础研究、医疗、畜牧业等方面的应用及其发展前景，关注胚胎干细胞的研究对人类社会发展的影响。其中胚胎工程的理论基础和操作流程、胚胎工程的应用以及对人类社会的发展所产生的影响是本专题教学的重点容。

在教学中，要从学生已有的生活经验和理论基础出发，激发学生的学习兴趣。胚胎工程是生物

技术四大工程之一，在容的呈现方式上侧重于与技术相关的生物学基本原理，在此基础上贯穿相关的生物学基础知识。本部分容的教学应侧重于胚胎工程的理论基础以及胚胎工程的应用前景，对胚胎工程的操作技术可以从简，只让学生作为一般性的了解。同时，在教学过程中还应通过收集胚胎工程方面的相关资料，组织形式多样、容丰富的讨论，让学生对胚胎工程的研究和发展有进一步的了解，关注胚胎工程特别是胚胎干细胞研究对人类生产生活产生的正负面影响。

要充分利用课程资源，通过介绍我国科技工作者在胚胎工程领域的研究成果，激发学生爱祖国、爱科学的思想情感，对学生进行卓有成效的情感态度价值观的教育。有条件的学校可组织学生到有关研究单位或工厂参观胚胎工程研究实验室或生产车间，请有关胚胎工程技术研究专家做专题报告，到附近的畜牧养殖农场进行访问、调研等活动，以开拓学生视野，拓宽知识领域，全面提高学生的科学素养。

6.4 生物技术的安全性和伦理问题

（2）教学建议

本部分容的教学主要是要求学生通过学习，加深对转基因生物和生物武器的关注和认识，参与生物技术的伦理问题的讨论和交流。为此，对“关注转基因生物安全问题”的容，教师可通过组织学生收集资料、讨论、交流、辩论等活动，让学生充分认识转基因生物技术带来巨大成果的同时，理性看待生物技术对生物、食物和环境的影响。

在组织学生参与转基因生物的安全问题讨论时，教师可引导学生在收集资料的基础上，通过梳理、分析和思考，形成一定的观点和证据后，再展开一定的讨论。对“举例说出生物武器对人类的威胁”等容，教师可以从我国深受侵华日军细菌战灾难的事实入手，让学生认识生物武器对人类的巨大危害。

关于“讨论生物技术中的伦理问题”容，教师首先要组织学生收集我国和国外有关的法律和法规，这样可以丰富讨论的容。此外，教师可利用当地的资源，安排一定的时间，组织学进行转基因生物或转基因食物的调查，由此让学生深切感受生物技术给人类的生产和生活带来的变化。

6.5 生态工程

（1）学习要求

（2）教学建议

生态工程的建设，在我省各地都是比较常见的，尤其是农村学校，这部分的教学资源十分丰富。本专题的教学，教师可以组织学生收集当地生态工程建设或生态工程的例，让学生充分体验到生态工程的建设与我们每个人关系非常密切。有了这份关注，学生就会对生态工程的原理产生浓厚的兴趣。

关于对生态工程的原理的了解，学生必须具有扎实的生态系统结构、生态系统能量流动和物质循环、生态系统信息传递、生态系统稳定性等方面的知识。学生对这些容的学习间隔时间较长，因此，在教学时，教师应注意有机结合相应的生态系统方面的知识。生态工程的实例较多，教师除了要帮助学生分析清楚教材列举的实例外，也要积极引导学生去关心身边的实例，使所学到的知识真正能够与具体的实践相结合，体验到生态工程的价值。教师要精心指导学生收集资料、参观和调查等活动，尽量让学生参与实践活动，以此来深化学生对生态工程建设的认识，培养学生对生态工程建设的情感。