逍遥学能 2014-05-14 10:09
“现代生物科技专题”是高中生物学课程的选修模块。本模块的内容包括：基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程5部分。
1 学生学习本模块的目的及意义
1．1 开拓视野，为进一步学习现代生物科学奠定基础
20世纪是生物科学发展史上最为辉煌的时代，特别是20世纪50年代以来，随着数理科学的广泛而深刻地渗人到生物科学领域以及一些先进的仪器设备和研究技术的问世，生物科学已进入从分子水平研究生命活动过程及其规律以及生命体与环境相互作用规律的生命科学的新时代。由于应用先进技术，生命科学在微观和宏观两方面都取得了丰硕的成果：特别是生命科学的理论成就为自然科学的发展作出了巨大的贡献。遗传物质DNA双螺旋结构的阐明被认为是20世纪自然科学的重大突破之一。由于生命科学的进步向数学、物理学、化学以及技术科学提出了许多新问题、新概念和新的研究领域，生命科学已成为ZI世纪的主流科学之一。
通过“生物科技专题”的学习，将涉及到许多现代生物科学的理论研究成果，特别是与生物技术发展相关的理论基础。例如，基因工程操作必须理解DNA的理化性质、DNA在体内复制和体外扩增原理、基因重组、遗传信息的流动和基因表达的机制；克隆技术会涉及细胞的全能性、细胞的分化和脱分化机制、细胞的核、质相互作用等原理；胚胎工程会涉及精子和卵细胞发生过程及其激素调节、受精作用机制及胚胎发育过程。生态工程所涉及的相关原理更多，其中有系统论、生物间的共生、抗生理论、生物多样性及食物链理论，等等。这些原理的学习，不仅丰富了必修模块所学的知识，还可以让学生进一步了解现代生物科学技术一些重要领域的研究热点和发展趋势，开拓学生视野，为以后进一步学习现代生物学奠定基础。
1．2 增强科技意识，激发热爱生物科学的情感
随着生命科学基础研究的深入，必然与应用科学相结合。因为生命科学本身就与医学农学、环境科学有着不可分割的联系，它既是应用科学的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水，为理论研究提出重大的研究课题。例如，“人类基因组计划”的实施和深入发展，将有可能从更深层次上了解人体生长、发育、正常生理活动以及各种疾病的病因和发病机理，并为医学提供防治策略、途径和方法。“水稻基因组计划”的顺利开展，对ZI世纪农业的发展，解决粮食问题，将产生巨大的影响。当今人类面临的人口、食品、健康、环境、资源等重大问题都同生命科学有密切关系。由此看出，科学的目的在于认识世界，技术的目的在于利用、改造和保护自然，造福人类。生命科学要为人类造福转化为生产力，必然与技术相结合，才能在生产上发挥巨大作用。于是在20世纪70年代，随着生命科学理论的不断发展，与丁程技术相结合，开辟了生物技术（也叫生物工程）新领域。例如，通过基因重组技术，PCR技术、DNA和蛋白质序列分析技术、分子杂交技术、细胞和组织培养技术、细胞融合技术、核移植技术，等等，促进了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、染色体工程、组织工程、胚胎工程等生物工程的诞生与发展，已在工业、农业、医疗卫生和环境保护等方面得到了广泛应用，并取得了突破性进展。
通过“生物科技专题”的学习，学生将进一步认识科学与技术之间的关系，了解研究生物科学的重大意义，激发探索生命奥秘和热爱生物科学的情感，为规划人生提供帮助。
1．3 提高对科技进步与社会发展关系的认识，以适应现代社会和生活
从当今世界生物技术的发展来看，研究成果层出不穷、日新月异，其产业化的势头强劲，国际间的竞争日趋激烈。在 20世纪 70年代，生命科学领域取得了两项对人类生活和经济活动具有深刻影响的技术突破：一个是重组DNA技术，另一个是淋巴细胞杂交瘤技术。这两项革命性技术的出现，带动了生物技术的迅猛发展，初步形成了一个全新的现代生物技术群及新兴产业。所谓现代生物技术，是指人们利用生物体及其亚细胞结构和分子，研究、设计和制造新产品，或预期性地改变生物的特性乃至创造新的物种或品种，使之获得人们所期望的品质 它是一门以应用为主的综合性技术体系。在 20世纪 90年代，克隆羊多莉的诞生，体细胞克隆技术的重大突破，以及DNA扩增PCR技术的问世又进一步推动了生物技术革命性的发展。生物技术革命是20世纪末科技领域的重大事件，是蒸汽机和电能应用以来世界近代史上的又一个里程碑，也是世界新技术革命的重要组成部分。现代生物技术已经成为人类认识和改造自然界，克服自身所面临的人口膨胀、粮食短缺、环境污染、疾病危害。能源和资源匾乏、生态平衡破坏及生物物种消亡等一系列重大问题的可靠手段和工具。我国在ZI世纪也将面临着人日、资源和环境等一系列问题的严重挑战。加强生物技术的发展，有利于解决粮食等涉及国家经济安全的重大问题；有利于改善广大群众的健康状况，提高生活质量；有利于促进那些高污染、高耗能的传统产业改造和产业升级；有利于带动有效需求，产生新的经济增长点。发展生物技术将是对世纪我国实施可持续发展战略的重要手段，必将带动和促进国民经济的快速发展。正如信息技术支持着今天蓬勃发展的经济一样，生物技术也将成为经济发展的重要推动力。现代生物技术研究和产业将会成为21世纪重要的高技术领域和经济发展的重要支柱产业之一。许多科学家预言：生物经济时代即将到来。
面对新技术革命的今天，让学生初步了解现代生物科技研究的进展和展望，以及对现代社会和生活的影响，对他们直面人生，发展批判性思维，提高辨别是非和决策能力，以适应现代社会和生活是非常有益的。
综上所述，在高中生物学课程中设置“现代生物科技专题”模块，不仅是科技发展的需要，也是社会进步的要求，是适应现代生活的必备知识，它对进一步提高学生的科学素质具有不可或缺的作用。
2 本模块的特点
2．1 以专题的形式呈现
本模块不同于必修模块，是以专题的形式呈现，各专题之间无内在联系，但专题的排序是按从微观到宏观安排的。由于基因工程是现代生物技术的核心内容，所以《课程标准》首先介绍基因工程的原理及其应用，先从基因水平介绍生物工程；然后再从细胞水平和组织水平介绍体细胞克隆技术和胚胎移植与分割技术，讲述细胞工程和胚胎工程的原理、方法和应用前景；最后从生态水平介绍生态工程。
2．2 注意技术的原理与应用的结合
本模块是以生物技术中的四大工程为主体，本应以介绍生物技术的操作方法为重点，但是由于本模块是生物学教材，不是生物技术读本，所以在讲述各种生物技术时侧重于技术的生物学原理，从中贯穿一些生物学的基本知识。例如，在胚胎工程中要求简述动物胚胎发育的基本过程和胚胎工程的理论基础，在基因工程和生态工程中都要求介绍该工程的基本原理。关于各工程的具体操作技术可以从简，不做重点，只让学生作为一般性的了解。
2．3 以讲述为主，活动为辅
本模块是属于高科技的内容，实验操作技术复杂，要求实验设备、精密仪器和药品较多，限于目前学校的设备条件和资金的限制，《课程标准》没有安排实验的内容，在“活动建议”中只安排了一些搜集和分析有关资料，交流或讨论有关生物技术中的热点问题等可行的活动内容。不过，对于一些设备条件比较好的学校，也可以自行安排一些实验活动，或与科研单位、大专院校协作开展有关基因重组、质粒提取、组织培养等实验活动，丰富本模块的教学内容。
2．4 注意培养批判性思维能力
科学技术的发展是人类文明的重要标志。新的科学技术成果在社会生活中的推广应用往往具有“双重”作用。任何新的技术都是一把“双刃剑”，生物技术也不例外，有利也有弊。无论是转基因技术还是克隆技术都有安全性问题，同时会带来一系列的伦理道德等问题。由此，在《课程标准》中除了重点介绍生物技术在推进社会发展中的积极作用以外，还要说明可能带来的负面影响。为了进一步说明这个问题单列一章“生物技术的安全性和伦理问题”，其目的在于培养学生明辨是非，对事物具有分析、判断、决策的批判性思维能力，提高他们的生物科学素养。
3 本模块的内容要求
本模块选择的学习内容，由于学时的限制只确定了当今人们普遍关注的生物技术中的4项工程技术。这4项技术都是与当今农业、工业以及医疗事业紧密相关的生物技术。目前一些转基因作物已广泛应用于农业生产；一些基因工程药物已开始投放市场；生态工程的崛起，正在改善着人类生产和生活环境；植物的组织培养已开始实现工厂化栽培；动物体细胞克隆技术逐渐成熟……所有这些技术成果正在改变着人们的生产和生活面貌。由此，人们普遍关注的热点问题：转基因产品和克隆动物的安全性、克隆人的危害。胚胎干细胞的移植、生物武器对人类的威胁等等，都列入了《课程标准》的学习内容。
由于本模块安排的学习内容都是高新技术内容，在高中学习阶段，不是专业技术人员的培训，因此涉及的学习内容，在理论原理上不应讲解过深，在操作技术上不应介绍过细，只要求学生一般性了解即可。本模块设计的目的不在于让学生掌握多少专业知识，而重在开拓学生视野，理解科学技术与社会发展的关系，增强科技意识，激发学生热爱生物科学技术的情感，为进一步学习奠定基础。
4 本模块的教学建议
4．1 本模块的教学以专题讲座和学生讨论为主要教学形式。在专题讲座过程中仍要注意启发式教学，激发学生积极思考，善于动脑，主动探索有关问题，注意提高他们的批判性思维能力。
4．2 由于本模块所涉及的领域进展迅速，教师不仅在教学主要不断更新教学内容，补充新的研究成果和进展，也可以增设新的专题内容。在教学中要积极引导和组织学生查阅有关资料，让学生练习撰写专题综述报告，并组织开展口头交流、辩论等活动，
4．3 充分利用课程资源。有条件的学校可组织学生到有关研究单位或工厂参观现代生物技术研究实验室或生产车间；请有关生物技术研究专家做专题报告；有条件的学校还可以组织学生到种植转基因作物或养殖转基因动物的农场进行访问、调研等活动，以开拓学生眼界，拓宽知识领域。