选修模块3现代生物科技专题的教学建议

选修模块3《现代生物科技专题》的教学建议广大附中洪丽亚一、本模块内容及其目标概述本模块的内容包括基因工程、细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全和伦理问题、生态工程五部分，以专题的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。本模块的核心知识关系图如下:根据“课程标准”，选修3的内容及其教学目标如下表：现代生物科技专题基因工程的诞生蛋白质工程基因工程应用基因工程的原理及技术基因工程胚胎工程应用胚胎工程理论基础动物胚胎发育基本过程胚胎干细胞移植胚胎工程植物组织培养动物细胞培养动物体细胞核移植细胞工程应用细胞融合与单克隆抗体细胞工程生态工程原理生态工程实例生态工程生态工程建设转基因生物的安全性生物技术中的伦理问题生物武器对人类的威胁上表小结如下：关注生态工程的建设关注转基因生物的安全性问题讨论生物技术中的伦理问题举例说出生态工程的实例简述生态工程的原理举例说出生物武器对人类的威胁举例说出胚胎工程的应用举例说出胚胎干细胞的移植简述胚胎工程的理论基础简述动物胚胎发育的基本过程举例说出细胞融合与单克隆抗体简述动物的细胞培养与体细胞克隆简述植物的组织培养简述蛋白质工程举例说出基因工程的应用简述基因工程的原理及技术简述基因工程的诞生关注生态工程（建设）17关注转基因生物（安全性问题）情感216讨论生物技术（伦理问题）（基因工程、克隆、干细胞、生物武器…）情感115举例说出生态工程（实例）14简述生态工程（概念、原理）13举例说出生物武器（危害）12举例说出胚胎工程（应用）11举例说出胚胎干细胞（概念、移植）10简述胚胎工程（概念、理论基础）9简述动物胚胎发育（基本过程）8举例说出细胞融合（方法）单克隆抗体7简述动物细胞培养（过程）核移植和体细胞克隆6简述植物组织培养（概念、一般过程）5简述蛋白质工程（概念）4举例说出基因工程的（应用、动、植物）3简述基因工程的原理技术（工具、技术环节）2简述基因工程（概念）诞生（主要事件）知识11可以看出，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，主要是调查、资料收集和处理以及实践操作等。鉴于课程标准中的目标要求大多是了解水平，教学中要避免教学内容过深过专。二、教学建议课程标准提出了七条教学建议──深化对课程理念的认识、全面落实课程目标、组织好探究性学习、加强实验和其他实践活动的教学、注意学科间的联系、注重生物科学史的学习。这七条建议十分重要，适用于高中生物课程的所有模块。对这七条教学建议的具体内容，这里不再重复，我只是提出教学过程中的一些体会，供老师们参考。（1）鉴于课程标准中要求大多是了解水平，教学中要避免讲得过深过专。（2）重视现代生物科技的基本概念和原理的教学，避免变成泛泛的科普介绍。如基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程和生态工程的基本概念和原理等。（3）有些内容较难理解，教师要想办法将这些内容深入浅出、通俗生动地呈现给学生。如结合教材中“重组DNA分子的模拟制作”，帮助学生准确理解限制酶的切割部位和DNA连接酶的连接部位，理解两种酶的作用。（4）注意建立起各模块相关知识间的联系，以达到知识的融汇贯通、加强知识的理解与应用。例如在结合细胞结构和功能、细胞的全能性和分化、基因突变及其他变异在育种中的应用以及内环境与稳态等知识基础上进行细胞工程的学习。（5）在教学中，要注意不同知识的比较与综合。例如比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同；分析基因工程与蛋白质工程的差异；细胞工程中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；胚胎工程中精子和卵子的产生过程的比较等。（6）充分利用活的教学资源和多媒体的教学手段。活的教学资源是指实际生活中的鲜活事例。如以1999年4月23日，在广州中山医科大学第一附属医院出生一健康试管女婴的资料，引入“体外受精和早期胚胎培养”的学习。利用多媒体展示图片、播放有关的影像资料和一些动态的操作过程。例如播放植物组织培养过程的录像；在教学“利用PCR技术扩增目的基因”这部分内容时，结合PCR动画让学生回忆选修1学过的PCR反应原理。2114选修3(17)情感（内化）情感（认同）情感（经历）技能（独立）技能（模仿）知识（应用）知识（理解）知识（了解）（7）要积极引导和组织学生查阅有关资料，围绕生物科技与生活实际的关系，组织好资料搜集分析、讨论和辩论等活动；并指导学习撰写综述报告1~2篇；同时通过科学实例，实现了教学中的情感目标。（8）要结合高考要求，强化有效训练和阶段性考试。可以从各种资源中精选习题，或者改编、自编。这些习题必须包括知识间的内在联系，而且应该理论联系实际，以提高学生综合运用知识的能力。以下是我对各个专题的教学策略和教学活动的建议：1基因工程必修课有关基因工程的知识为本专题的学习打下了一定的基础，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内容。教学中要重视设计问题情境，积极引导学生在思索中学习新知识。例如，在学习载体必须具备的条件时，设置“假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？”“作为载体没有切割位点会怎样？”“你怎么知道目的基因是否进入了受体细胞？”等问题，引入该部分知识的学习。这样，比采用直白的讲授更有利于调动学生的积极性，并帮助学生理解载体必须具备的条件。在分析基因工程表达产物时，可通过天然蛋白质是不同生物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。其次，要重视与学生已有知识经验的联系。例如理解两种工具酶的作用，必须重温DNA的结构、DNA复制等基础知识（展示以前课件中的相关图片和动画），并比较DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同和不同点。学习基因工程的应用时，应联系基因控制性状的过程，联系抗原、抗体、激素、某些营养品的化学本质及功能。在教学“利用PCR技术扩增目的基因”这部分内容时，让学生回忆选修1学过的PCR反应原理，并结合动画进行补充讲解。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。教师要加强教学媒体（插图、动画等）的运用，结合教材中的模拟制作，准确理解限制酶的切割部位和DNA连接酶的连接部位，理解两种酶的作用；紧密结合质粒载体结构模式图，便于学生直观地掌握理解，也更容易学习第二节中构建载体的有关内容。利用多媒体教学课件，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。在介绍基因工程的应用时，通过收集资料和小组讨论等活动，既加深了基因工程的操作程序及其应用的理解，又提高学生收集和处理信息、合作学习的能力。2细胞工程本专题内容是从细胞水平了解植物细胞工程和动物细胞工程两个方面。细胞工程看似抽象、神奇，但其实生活中从各种媒介可以看到相关的介绍，比如“克隆”算是家喻户晓的了。本专题的学习是在必修中的细胞结构和功能、细胞的全能性和分化、基因突变及其他变异在育种中的应用以及内环境与稳态等知识基础上进行的。教学中要重视设计问题情境或以实例激发学生学习兴趣，同时导入新内容的学习。例如，可用教材中的菊花图和问题“为什么用菊花的一个花瓣就可以培育出菊花呢？”引入细胞的全能性及其分化，并在学生回顾这部分知识的基础上进行讲解。再如设问：“菊花的花瓣要长成一株完整的菊花植株，应该如何操作呢?”结合实验和已学知识引入植物组织培养技术。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拓展得过深，对克隆技术的操作不必介绍得过细。教师可通过设计启发性问题来引导学生联系学过的知识进行技术流程的学习，做到扩展和深化。如“植物组织培养技术”的教学，展示必修中胡萝卜细胞组织培养的示意图和文字流程，同时提出问题（1）植物细胞表现全能性的必要条件是什么？（2）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植株？（3）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？（4）在植物组织培养过程中，为什么要进行一序列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？如何进行消毒、灭菌？（5）脱分化和再分化需要的营养物质、激素和光照条件有何异同？为什么？（6）移栽时还需要加有机营养物质吗？为什么？（7）表现出细胞的全能性的阶段是什么？这些问题引导学生在原有知识基础上做进一步的思考。再例如“植物体细胞杂交技术”的教学，可提出问题（1）两个来自不同植物的体细胞进行融合，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去壁方法呢？（联系酶的专一性）（3）两个来源不同的原生质体发生融合，下一部该如何处理？（4）诱导原生质体融合的方法有哪些？(5)原生质体和原生质层的区别？（6）如何将杂种细胞培育成植株？（7）杂种植株已不是原有物种，那么它属于哪种变异类型？此外，动物细胞的培养也是利用类似的方法进行教与学。教师要充分利用相关科学史，实现教学中的情感目标。例如，可布置学生搜集有关动物体细胞核移植进行克隆动物的历史、成果，以及克隆动物的安全性和伦理性问题等资料，课堂上进行交流。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。3胚胎工程本专题是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。这部分内容对教师和学生来说比较陌生，因此教师要注重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。其中第一节是学习本专题的基础，教师要重点阐述精子和卵的发生过程、受精过程；对哺乳动物的早期胚胎发育，教师不仅要简述其过程，更要突出卵裂期的特点（包括细胞分裂方式、细胞总体积的变化、每个细胞体积变化、细胞内总DNA量变化和有机物总量的变化等）、桑椹胚细胞的全能性以及囊胚内细胞团的分化能力。至于第二节的学习，我是以一则试管婴儿的资料引入，并让学生根据资料思考有关问题，接着便很自然地引入体外受精的学习。本节内容图文并茂，可以让学生通过阅读来知记，教师只需做简单的说明和总结。有关第三节的教学，是在第二节的基础上，以问题：“当我们在体外获得了早期胚胎,下一步应怎样做才能得到幼体呢?”引入，结合教材插图介绍胚胎移植的定义、现状和意义；结合教材讨论题帮助学生理解胚胎移植的生理学基础。关于胚胎分割的教学，让学生阅读教材后讨论问题，如（1）什么是胚胎分割？（2）来自同一胚胎的后代性状一样吗？为什么？（3）对囊胚进行分割要注意什么？为什么？（4）为什么说胚胎分割技术也是动物克隆方法之一?最后，让学生在阅读教材的基础上，通过各种媒介收集有关胚胎干细胞的资料（课后完成），在课堂上以小组形式进行汇报和交流。4生物技术的安全性和伦理问题本部分内容的教学目的是让学生通过学习，了解当今社会有关生物技术的安全性和伦理等热点问题，并引领他们科学地、理性地看待这一问题。在教学“关注转基因生物安全问题”的内容时，教师可通过组织学生收集资料、讨论和交流等活动，让学生充分认识和了解转基因生物安全性问题的重要性和复杂性。关于“生物技术中的伦理问题”的教学处理与第一节类似。对“禁止生物武器”等内容，教师可以播放与生物武器有关的影像资料，并利用教材插图或其他资料，让学生了解生物武器的种类及其给人类带来的威胁，从而形成坚决禁止生物武器的明确而鉴定的态度。5生态工程本专题的教学，教师可以组织学生调查当地生态工程的实例，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。这样学生就会对本专题产生浓厚的兴趣。关于对生态工程原理的了解，教师应注意结合必修中生态系统结构、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