資源簡介

選修3 “現代生物科技專題”模塊的解讀
“現代生物科技專題”是高中生物學課程的選修模塊。本模塊的內容包括：基因工程、克隆技術、胚胎工程、生物技術的安全性和倫理問題、生態工程5部分。
1 學生學習本模塊的目的及意義
1．1 開拓視野，為進一步學習現代生物科學奠定基礎
20世紀是生物科學發展史上最為輝煌的時代，特別是20世紀50年代以來，隨著數理科學的廣泛而深刻地滲人到生物科學領域以及一些先進的儀器設備和研究技術的問世，生物科學已進入從分子水平研究生命活動過程及其規律以及生命體與環境相互作用規律的生命科學的新時代。由于應用先進技術，生命科學在微觀和宏觀兩方面都取得了豐碩的成果：特別是生命科學的理論成就為自然科學的發展作出了巨大的貢獻。遺傳物質DNA雙螺旋結構的闡明被認為是20世紀自然科學的重大突破之一。由于生命科學的進步向數學、物理學、化學以及技術科學提出了許多新問題、新概念和新的研究領域，生命科學已成為ZI世紀的主流科學之一。
通過“生物科技專題”的學習，將涉及到許多現代生物科學的理論研究成果，特別是與生物技術發展相關的理論基礎。例如，基因工程操作必須理解DNA的理化性質、DNA在體內復制和體外擴增原理、基因重組、遺傳信息的流動和基因表達的機制；克隆技術會涉及細胞的全能性、細胞的分化和脫分化機制、細胞的核、質相互作用等原理；胚胎工程會涉及精子和卵細胞發生過程及其激素調節、受精作用機制及胚胎發育過程。生態工程所涉及的相關原理更多，其中有系統論、生物間的共生、抗生理論、生物多樣性及食物鏈理論，等等。這些原理的學習，不僅豐富了必修模塊所學的知識，還可以讓學生進一步了解現代生物科學技術一些重要領域的研究熱點和發展趨勢，開拓學生視野，為以后進一步學習現代生物學奠定基礎。
1．2 增強科技意識，激發熱愛生物科學的情感
隨著生命科學基礎研究的深入，必然與應用科學相結合。因為生命科學本身就與醫學農學、環境科學有著不可分割的聯系，它既是應用科學的基礎，也能從應用學科中獲取基礎研究的源頭活水，為理論研究提出重大的研究課題。例如，“人類基因組計劃”的實施和深入發展，將有可能從更深層次上了解人體生長、發育、正常生理活動以及各種疾病的病因和發病機理，并為醫學提供防治策略、途徑和方法。“水稻基因組計劃”的順利開展，對ZI世紀農業的發展，解決糧食問題，將產生巨大的影響。當今人類面臨的人口、食品、健康、環境、資源等重大問題都同生命科學有密切關系。由此看出，科學的目的在于認識世界，技術的目的在于利用、改造和保護自然，造福人類。生命科學要為人類造福轉化為生產力，必然與技術相結合，才能在生產上發揮巨大作用。于是在20世紀70年代，隨著生命科學理論的不斷發展，與丁程技術相結合，開辟了生物技術（也叫生物工程）新領域。例如，通過基因重組技術，PCR技術、DNA和蛋白質序列分析技術、分子雜交技術、細胞和組織培養技術、細胞融合技術、核移植技術，等等，促進了基因工程、蛋白質工程、細胞工程、發酵工程、酶工程、染色體工程、組織工程、胚胎工程等生物工程的誕生與發展，已在工業、農業、醫療衛生和環境保護等方面得到了廣泛應用，并取得了突破性進展。
通過“生物科技專題”的學習，學生將進一步認識科學與技術之間的關系，了解研究生物科學的重大意義，激發探索生命奧秘和熱愛生物科學的情感，為規劃人生提供幫助。
1．3 提高對科技進步與社會發展關系的認識，以適應現代社會和生活
從當今世界生物技術的發展來看，研究成果層出不窮、日新月異，其產業化的勢頭強勁，國際間的競爭日趨激烈。在 20世紀 70年代，生命科學領域取得了兩項對人類生活和經濟活動具有深刻影響的技術突破：一個是重組DNA技術，另一個是淋巴細胞雜交瘤技術。這兩項革命性技術的出現，帶動了生物技術的迅猛發展，初步形成了一個全新的現代生物技術群及新興產業。所謂現代生物技術，是指人們利用生物體及其亞細胞結構和分子，研究、設計和制造新產品，或預期性地改變生物的特性乃至創造新的物種或品種，使之獲得人們所期望的品質 它是一門以應用為主的綜合性技術體系。在 20世紀 90年代，克隆羊多莉的誕生，體細胞克隆技術的重大突破，以及DNA擴增PCR技術的問世又進一步推動了生物技術革命性的發展。生物技術革命是20世紀末科技領域的重大事件，是蒸汽機和電能應用以來世界近代史上的又一個里程碑，也是世界新技術革命的重要組成部分?，F代生物技術已經成為人類認識和改造自然界，克服自身所面臨的人口膨脹、糧食短缺、環境污染、疾病危害。能源和資源匾乏、生態平衡破壞及生物物種消亡等一系列重大問題的可靠手段和工具。我國在ZI世紀也將面臨著人日、資源和環境等一系列問題的嚴重挑戰。加強生物技術的發展，有利于解決糧食等涉及國家經濟安全的重大問題；有利于改善廣大群眾的健康狀況，提高生活質量；有利于促進那些高污染、高耗能的傳統產業改造和產業升級；有利于帶動有效需求，產生新的經濟增長點。發展生物技術將是對世紀我國實施可持續發展戰略的重要手段，必將帶動和促進國民經濟的快速發展。正如信息技術支持著今天蓬勃發展的經濟一樣，生物技術也將成為經濟發展的重要推動力?，F代生物技術研究和產業將會成為21世紀重要的高技術領域和經濟發展的重要支柱產業之一。許多科學家預言：生物經濟時代即將到來。
面對新技術革命的今天，讓學生初步了解現代生物科技研究的進展和展望，以及對現代社會和生活的影響，對他們直面人生，發展批判性思維，提高辨別是非和決策能力，以適應現代社會和生活是非常有益的。
綜上所述，在高中生物學課程中設置“現代生物科技專題”模塊，不僅是科技發展的需要，也是社會進步的要求，是適應現代生活的必備知識，它對進一步提高學生的科學素質具有不可或缺的作用。
2 本模塊的特點
2．1 以專題的形式呈現
本模塊不同于必修模塊，是以專題的形式呈現，各專題之間無內在聯系，但專題的排序是按從微觀到宏觀安排的。由于基因工程是現代生物技術的核心內容，所以《課程標準》首先介紹基因工程的原理及其應用，先從基因水平介紹生物工程；然后再從細胞水平和組織水平介紹體細胞克隆技術和胚胎移植與分割技術，講述細胞工程和胚胎工程的原理、方法和應用前景；最后從生態水平介紹生態工程。
2．2 注意技術的原理與應用的結合
本模塊是以生物技術中的四大工程為主體，本應以介紹生物技術的操作方法為重點，但是由于本模塊是生物學教材，不是生物技術讀本，所以在講述各種生物技術時側重于技術的生物學原理，從中貫穿一些生物學的基本知識。例如，在胚胎工程中要求簡述動物胚胎發育的基本過程和胚胎工程的理論基礎，在基因工程和生態工程中都要求介紹該工程的基本原理。關于各工程的具體操作技術可以從簡，不做重點，只讓學生作為一般性的了解。
2．3 以講述為主，活動為輔
本模塊是屬于高科技的內容，實驗操作技術復雜，要求實驗設備、精密儀器和藥品較多，限于目前學校的設備條件和資金的限制，《課程標準》沒有安排實驗的內容，在“活動建議”中只安排了一些搜集和分析有關資料，交流或討論有關生物技術中的熱點問題等可行的活動內容。不過，對于一些設備條件比較好的學校，也可以自行安排一些實驗活動，或與科研單位、大專院校協作開展有關基因重組、質粒提取、組織培養等實驗活動，豐富本模塊的教學內容。
2．4 注意培養批判性思維能力
科學技術的發展是人類文明的重要標志。新的科學技術成果在社會生活中的推廣應用往往具有“雙重”作用。任何新的技術都是一把“雙刃劍”，生物技術也不例外，有利也有弊。無論是轉基因技術還是克隆技術都有安全性問題，同時會帶來一系列的倫理道德等問題。由此，在《課程標準》中除了重點介紹生物技術在推進社會發展中的積極作用以外，還要說明可能帶來的負面影響。為了進一步說明這個問題單列一章“生物技術的安全性和倫理問題”，其目的在于培養學生明辨是非，對事物具有分析、判斷、決策的批判性思維能力，提高他們的生物科學素養。
3 本模塊的內容要求
本模塊選擇的學習內容，由于學時的限制只確定了當今人們普遍關注的生物技術中的4項工程技術。這4項技術都是與當今農業、工業以及醫療事業緊密相關的生物技術。目前一些轉基因作物已廣泛應用于農業生產；一些基因工程藥物已開始投放市場；生態工程的崛起，正在改善著人類生產和生活環境；植物的組織培養已開始實現工廠化栽培；動物體細胞克隆技術逐漸成熟……所有這些技術成果正在改變著人們的生產和生活面貌。由此，人們普遍關注的熱點問題：轉基因產品和克隆動物的安全性、克隆人的危害。胚胎干細胞的移植、生物武器對人類的威脅等等，都列入了《課程標準》的學習內容。
由于本模塊安排的學習內容都是高新技術內容，在高中學習階段，不是專業技術人員的培訓，因此涉及的學習內容，在理論原理上不應講解過深，在操作技術上不應介紹過細，只要求學生一般性了解即可。本模塊設計的目的不在于讓學生掌握多少專業知識，而重在開拓學生視野，理解科學技術與社會發展的關系，增強科技意識，激發學生熱愛生物科學技術的情感，為進一步學習奠定基礎。
4 本模塊的教學建議
4．1 本模塊的教學以專題講座和學生討論為主要教學形式。在專題講座過程中仍要注意啟發式教學，激發學生積極思考，善于動腦，主動探索有關問題，注意提高他們的批判性思維能力。
4．2 由于本模塊所涉及的領域進展迅速，教師不僅在教學主要不斷更新教學內容，補充新的研究成果和進展，也可以增設新的專題內容。在教學中要積極引導和組織學生查閱有關資料，讓學生練習撰寫專題綜述報告，并組織開展口頭交流、辯論等活動，
4．3 充分利用課程資源。有條件的學校可組織學生到有關研究單位或工廠參觀現代生物技術研究實驗室或生產車間；請有關生物技術研究專家做專題報告；有條件的學校還可以組織學生到種植轉基因作物或養殖轉基因動物的農場進行訪問、調研等活動，以開拓學生眼界，拓寬知識領域。
《生物學通報》2004.9

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