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1、2011年山东省高中生物学科远程研修视频课程文字稿专题名称：基因工程主创人员：朱正威（课程专家），赵京秋（参与成员），冯晓灵（参与成员）参加拍摄人员及角色分派：朱正威（嘉宾），冯晓灵（嘉宾），赵京秋（主持）课程概要：课程目标：主要内容：基因工程教学及课例分析。时间安排：第一课时：对基因工程专题的整体解读； 对本专题具体内容的分析及教学建议。第二课时：对本专题具体内容的分析及教学建议。作业： 第一课时：利用科学史素材，设计“基因工程的诞生”中15分钟教学片段；第二课时：设计完成基因工程技术流程图。第1学时：视频课程赵京秋：大家好!参加我们这期录制的嘉宾有：北京师范大学教授，朱正威先生；北京师范大
2、学附属实验中学，冯晓灵老师；还有我是北京西城区教育研修学院赵京秋。基因工程是新的高中课程标准里选修模块的一个内容，这一讲最开始的阶段我们想先请朱先生给我们介绍一下在制定新的高中生物课程标准的时候为什么要设置一个选修的模块，就是选修三的这样一个模块。朱正威：各位老师好！我想简单地介绍一下吧，因为我们高中生物课程按照课程改革，所有课程都有必修和选修之分。必修模块，大家都已经很熟悉了，那么今天，我们讲其中的一个选修模块。选修模块在课程设计思路上，是为了满足学生多样化发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野，增进学生的生物科技与社会关系的理解，提高学生的实践和探究能力。这一段话，实际上是包括我
3、们目前的三个选修模块，一个是生物技术实践，选修一，还有一个是生物科学与社会，再有一个是现在生物科技专题。这三个选修模块都是这样一种思想，但是三个选修模块，它本来设计的时候是对着三类学生来设计的。生物技术实践这个模块称之为选修一，从选修一上看，实际上是对着所有理工类学生来设计的，它都是要直接动手，作为一个实践活动来培养其独立的进行科技研究、实践的能力，所以所有理工类学生都要学习的；选修二，生物科学与社会本来是为文科学生设计的，他将来不读理科课程，但他一生也会涉及许多生物科学问题，所以让他知道生物科学与社会的关系；我们今天需要研究的是第三个模块，即现代生物科技专题，是一个个的专题，本来它是为选修学
4、生物科学、环境科学、医学、农学、林学这样的学生来设计的，但是很遗憾，课程是这么设计的，我们的高考改革并没有和课程改革同步，所以现在时机情况，大家都知道，学理工科的学生都需要去学选修一和选修三，因为高考的考试大纲是这么规定的。这是一个这样的情况，我们回过头来说，不管怎么说，这三个选修模块总的意思是这么三句话，有助于拓展学生的生物科技视野，增进学生的生物科技和社会关系的理解，提高学生的实践和探究能力。我想第一句话，不需要解释，就是拓展，现在生物科技专题有哪些，我们这里选的有基因工程、克隆技术、胚胎工程、生化工程这样一些，因为带工程就不单单是科学，还是个技术。第二句话，很重要，因为它是增进学生的生物
5、科技与社会关系的理解，也就是科学技术和社会的相互关系。从课标制定到现在可能都已经发生了变化，就像现在讲，已经不是STS，而是STSE，就是科学、技术、社会、环境。那么在这些课题里，由于是工程技术问题，科学很大程度是一个工程、是一个技术问题，所以在整个课程里面，这几个专题里边，都要很注意科学、技术和社会以及与环境的相互关系，这应该是贯穿整个课程的一个很中心的问题。至于说提高学生的实践和探究能力，探究能力可能会有所提高，实践能力别指望太多，因为这些他都做不了。因为它这段话是对三个模块来说的，第一个选修是生物技术实践，那明摆的是实践探究能力，所以真正到了第三个选修模块，真正拓展生物视野，知道STS和
6、相互关系是最重要的。我想基本的设计思想是这样的。赵京秋：谢谢朱老师。那根据这样的设计思想，我们先说我们这个专题的主要内容就是基因工程，那基因工程在课标上的要求有这样几项，请老师们看一下屏幕上所显示的内容。课标要求当中的具体的内容标准包括：简述基因工程的诞生；简述基因工程的原理及技术；举例说出基因工程的应用；简述蛋白质工程。其中的活动建议给了这样几项，一个是有实际操作意义的，就是DNA的粗提取和鉴定，另外两项都是属于资料调查，像刚才朱先生说的是属于拓展视野方面的活动，像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，这都是活动建议当中给我们的一些建议。刚才朱先
7、生在谈课程标准设置思想的时候，特别是我们基因工程这个专题当中，其实挺突出的一个观点就是科学、技术、社会，或者说科学、技术、社会、环境。那科学、技术、社会的关系怎么在我们的课程当中能够体现出来?我想先请老师们看一段短的视频，十几分钟，这个老师的视频，主题是基因工程的诞生，但是在整个他讲课的过程当中，他突出体现了科学、技术、社会的理念。我们先看这段录像。插播视频：（101学校周斌10分钟）“工具酶发现和基因工程的诞生”赵京秋：好，我们刚才看的是北京市第101中学周斌老师上的“基因工程诞生”的十几分钟的片段。通过刚才的片段，我想跟我们的朱老师和冯老师来探讨一下，就这个片段它所想体现的理念，科学、技术
8、、社会的理念是怎么表达出来的？冯老师先说一下吧。冯晓灵：我们刚才看了周老师的课，首先导入非常的好，从抗虫棉导入，紧密地联系现实，导入这个问题之后，接着说明这种抗虫棉能够产生一种毒蛋白，这种毒蛋白实际上是苏云金芽孢杆菌进行表达的产物。由此就提出问题，这个基因是怎么进入到棉花细胞的，那么要就去需要什么样的工具，科学家是怎么发现这个工具的。那么带着这样一个问题，实际上是引领学生进行一个探秘的过程，让学生有兴趣知道这一步步是怎么解决的。在这个过程中，需要提供一系列的科学历程当中的一些关于工具的重大发现和一些理论的突破。比如说，刚才提到的限制酶的问题，限制酶的发现，这个发现对整个基因工程技术的解决提供了
9、很大的帮助。在讲课的当中，把限制酶发现的科学历程中的一些重要资料提供给学生，让学生能够体会到技术的重要作用。这是课堂上他能够让学生在分歧的过程中，带着学生探究的过程去逐渐体会，技术如此重要，它推动科学的发展，他们之间的这种互动关系就可以让学生慢慢地体会到了。这是我的看法。赵京秋：朱先生，您认为呢？朱正威：我就做点补充吧，因为山东的老师可能不太熟悉这份教材。赵京秋：我们刚才101老师用的是？朱正威：用的是浙科版的教材。浙科版的教材基因工程的第一节课的题目叫做工具酶的发现和基因工程的诞生。实际上把这两个合起来了，因为基因工程能够实现是与工具酶紧密联系的，是与限制性内切酶、质粒、连接酶这些联系的。教
10、材内容的定位是这样的。教师的特点，在讲工具酶的发现和基因工程的诞生的时候，就注意从我们现实生活中间可以有的、非常好的生产实践的例子来引入的。实际上是他贯彻这个精神的体现。那么。引入这个例子，直接利用新闻联播的材料，那就是一个很真实的、现实的材料，比我们自己举的例子要更强烈些，这样的引入就把社会生产、社会发展中间利用生物技术获得的成果来引入。因为标题没有讲这个，是说工具酶的发现和基因工程的诞生，所以也有些老师将这个作为基因工程的应用作为一节专门的课来讲。其实，他并没有详细地讲这个过程，但是将其作为引子引入，让大家关注这个问题，我觉得这是很好的。比如说，相比较起来，我们这么引入，我们完全按照基因工
11、程发展的历史来引入的话，比如1986年，第一只转基因鼠成功了，1983年用农杆菌的方法来培育转基因烟草植株新品种，这是国际上最早的，但是这个最早和我国的生产实践没有直接关系，从科学史上在讲课里还要补充道这个，但是从引入这个角度来看，关注科学技术与社会的关系，这是很突出的，现实也具体，而且是我们独立自主完成的工作，具有思想教育意义，而且实质上，在我们国家转基因生物能够推广地如此广的主要是抗虫棉，因为它不影响人的健康。如果我们有转基因玉米、转基因水稻，转基因水稻我们有好几十个品种在等待鉴定、通过，但是因为它是食用的问题，比较麻烦，很难通过，包括转基因大豆、转基因油菜，因为风险比较大。这个因为没有风
12、险，而且已经有很好的生产效果，所以选例很好，这是一个特点。另外来看，我想他这个例子进入的时候逐渐要把这几种工具讲清楚，在讲清楚的过程里，虽然没有完全放这个录像，只放了一部分，他还有个特点，他很注意和必修模块学过的相关知识的联系。怎么办呢？为什么会这样呢他都是把必修模块的相关知识联系起来，作为一个整体的知识来介绍它们。所以，他和必修模块相关知识的联系和构建，这是他很有意思的一个特点。当然我们只是看了一个开头，我想他在课的最后，他可能会回到这个问题上来，回到他开头科学技术和社会的相互关系上来。我就补充这些。赵京秋：其实朱先生说的挺一针见血，评价很准确。我觉得咱们老师在设计课的时候，要想突出一种，不
13、是说纯讲知识，而是要突出知识的应用这样一个价值，我觉得这种设计的思想和理念应该是始终贯穿在我们的教学过程当中的，特别是选修三，现代生物科技专题里边，因为应用体现的特别多，而且是在对社会的影响，在社会生活中的作用。其实刚才周老师这节课里还有一个小的片段，我还想给老师们放一下，就是他要关注到这种技术它对社会的一个插播视频。赵京秋：这一小段视频，实际上是周斌老师在介绍基因工程在诞生过程中遇到的问题或者说是困惑，因为有人提出质疑了，质疑两不同的基因合在一起会不会对社会、对人类造成影响，所以他提到了一个科学家的做法。其实，我觉得从这个视频当中也体现出来了科学、技术和社会这三者是紧密联系在一起的，是不可分
14、割的。我们刚才在讨论前一段视频的时候也说到周老师在上课的时候，他在引入到每一个基因工程的工具、操作诞生的时候，他都提到了我们必修学到的一些内容。下面我们想继续跟老师们研讨的内容就是，基因工程操作的基本原理是什么？我们先请冯老师来说一说，就是我们在教学过程中，是怎么来处理基因工程原理分析的一个内容。冯晓灵：说到原理，其实，有老师会表示困惑，什么是原理？如何表述基因工程原理？我就谈一下我自己的认识。我认为，原理应该指的就是一种理论的依据，一般来讲，比如说，基因工程的原理，它的原理更多的是涉及必修内容中的一些基本概念。比如说，在说到基因工程原理的时候，首先总的原理，我觉得应该带领学生从基因的概念上进
15、行分析，我们知道基因是一个独立的遗传单位，正因为有这样一个基本的认识，人们才能够想到把一种生物的基因导入到另外一种生物中去表达。这是一个总的原理，在具体操作当中，还有一些具体操作依据的原理。比如说，能够把目的基因和运载体进行重组，那么两个不同的DNA分子能够重新组合在一起，这个它依据的原理又是什么呢，可以带领学生从基因结构的共性上去分析。因为不同的DNA分子在结构上具有很多的共性，都是双螺旋结构，基本组成单位都是脱氧核苷酸，碱基都是遵循碱基互补配对的原则，正因为有这么多结构上的共性，人们才能够想到将不同的DNA分子进行拼接。那么，具体到为什么一种生物的DNA能够到另一种生物内去表达出相同的蛋白
16、质，这个又是依据什么原理呢，这个可以从基因的功能的共性上去分析。作为基因来讲，它们在表达的时候，转录和翻译基本上嗾使遵循的中心法则，并且更重要的一点是，在表达的时候，所用的密码子是通用的。这样的话，从总的原理的分析到各个操作环节的分析都紧密地和必修二学过的遗传内容结合在一起，这样也使学生能够体会到基因工程整个技术所依据的科学的原理到底是怎样的，这是我们的一种理解。朱正威：我补充一些。因为课标上讲的是简述基因工程的诞生，刚才周老师的课就是在讲工具的过程里就把诞生融合在里面。简述基因工程的原理和技术，然后举例说出基因工程的应用，后面还有简述蛋白质工程。从要求层次上看，用这样的行为动词，都应该是一种了解水平。我稍稍想补充一点，一是课标所用的行为动词我们要尊重它，但是在课标的理解中，课标是一种基本要求，就是所有学校，所有的高中学生，不管你是青海的，还是新疆的，还是江苏的，上海的，这个要求你都得达到，是最基本的
