生物技术实践简介吴成军

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1、普通高中课程标准实验教科书选修1 生物技术实践 简介吴成军 北京第15中学（100054） 2006年6月选修模块设计的指导思想课标中课标中“ “课程设计思路课程设计思路” ” “ “选修模块是为了满足学生选修模块是为了满足学生多样化多样化发展的发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能力。提高学生的实践和探究能力。” ”选修模块选修模块 w选修1 生物技术实践提高学生的提高学生的实践和探究能力实践和探究能力。侧重于实验操作w选修2 生物科学与社会

2、增进学生对生物科技与社会关系的理解。增进学生对生物科技与社会关系的理解。侧重于生物科 学与社会的联系w选修3 现代生物科技专题拓展学生的生物科技视野。拓展学生的生物科技视野。侧重现代生物科技的基本概 念和原理课程设计思路中的表述“选修1 生物技术实践”模块重在培养学生设计实验、动手操 作、收集证据等科学探究的能力，增 进学生对生物技术应用的了解。本模块适于继续学习理工类专 业或对实验操作感兴趣的学生学习。广义的生物技术指人类以经验为基础，广义的生物技术指人类以经验为基础， 改造生物及其功能的技术。如植物引种驯化改造生物及其功能的技术。如植物引种驯化 、动物良种培育、发酵食品的制作等。、动物良种

3、培育、发酵食品的制作等。 狭义的生物技术是指人类以现代生物学狭义的生物技术是指人类以现代生物学 、生物化学等特别是分子生物学为基础，在、生物化学等特别是分子生物学为基础，在 细胞水平和分子水平细胞水平和分子水平直接改造和利用生物及直接改造和利用生物及 其生命活动的技术，如组织培养技术，克隆其生命活动的技术，如组织培养技术，克隆 技术，技术，DNADNA重组技术等。重组技术等。这里所说的生物技术是广义的。这里所说的生物技术是广义的。什么是生物技术？什么是生物技术？w w传统生物技术：主要是通过微生物的初传统生物技术：主要是通过微生物的初 级发酵来生产商品。级发酵来生产商品。w w现代生物技术：现

4、代生物技术：19731973年，第一个年，第一个DNADNA重组重组 实验成功。此后，以实验成功。此后，以DNADNA重组技术为核心重组技术为核心 的现代生物技术兴起。的现代生物技术兴起。什么是生物技术什么是生物技术 ？生物技术与相关学科及研究目的生物技术与相关学科及研究目的作用对象动物、植物 、微生物知识基础生理生化遗传分子生 物学研究目的克隆细胞工程转基因动植物新品种发酵产物生物生物 技术技术教材中所涉及到的生物技术w w传统发酵技术，如传统发酵技术，如酿葡萄酒、制作腐乳酿葡萄酒、制作腐乳 和泡菜等和泡菜等w w微生物培养和分离技术微生物培养和分离技术w w酶的研究与应用酶的研究与应用w

5、w植物的组织培养技术植物的组织培养技术w w植物有效成分的提取技术植物有效成分的提取技术w w细胞的固定化、细胞的固定化、PCRPCR和蛋白质技术等现代和蛋白质技术等现代 生物技术生物技术一、课标的规定和教材内容的对照 二、本模块的特点 三、本模块的教育价值 四、本模块教材编写的特点 五、教材的具体内容简介、教材分析及教学教材的具体内容简介、教材分析及教学 建议建议 六、本模块的总体教学建议一、课标的规定和本模块的内容的对照一、课标的规定和本模块的内容的对照微生物的利用进行微生物的分 离和培养测定某种微生物 的数量研究培养基对微 生物的选择作用尝试利用微生物 进行发酵来生产 特定的产物专题2

6、微生物的培养与应用课题1 果酒和果醋的制作课题2 腐乳的制作课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量专题 传统发酵技术的应用课题1 微生物的实验室培养课题2 土壤中分解尿素的细菌的分 离与计数课题3 分解纤维素的微生物的分离酶的应用酶的应用研究酶的存在和研究酶的存在和 简单制作方法简单制作方法尝试利用酶活力尝试利用酶活力 测定的一般原理测定的一般原理 和方法和方法探讨酶在食品制探讨酶在食品制 造和洗涤等方面造和洗涤等方面 的应用的应用尝试制备和应用尝试制备和应用 固相化酶固相化酶专题4 酶的研究与应用课题1 果胶酶在果汁生产中的作用课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果课题3 酵母细胞的固定化一、课标的规

7、定和本模块的内容的对照一、课标的规定和本模块的内容的对照生物技术在食品加工生物技术在食品加工 中的应用中的应用研究从生物材料中研究从生物材料中 提取某些特定成分提取某些特定成分运用发酵食品加工运用发酵食品加工 的基本方法的基本方法测定食品加工中可测定食品加工中可 能产生的有害物质能产生的有害物质专题1 传统发酵技术的应用课题2 腐乳的制作课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量一、课标的规定和本模块的内容的对照一、课标的规定和本模块的内容的对照专题6 植物有效成分的提取课题1 植物芳香油的提取课题2 胡萝卜素的提取生物技术在其他生物技术在其他 方面的应用方面的应用尝试植物的组织尝试植物的组织 培养培

8、养尝试蛋白质的提尝试蛋白质的提 取和分离取和分离尝试尝试PCRPCR（DNADNA多多 聚酶链式反应）聚酶链式反应） 技术的基本操作技术的基本操作 和应用和应用专题5 DNA和蛋白质技术课题1 DNA的粗提取与鉴定课题2 多聚酶链式反应、扩增DNA片段课题3 血红蛋白的提取和分离专题3 植物的组织培养技术课题1 菊花的组织培养课题2 月季的花药培养一、课标的规定和本模块的内容的对照一、课标的规定和本模块的内容的对照二、本模块的特点二、本模块的特点w w是实验课，以做为主，实验所需要时间长是实验课，以做为主，实验所需要时间长 。w w具有选择性。不同学校可以根据条件开设具有选择性。不同学校可以根

9、据条件开设 不同的实验，每个学生选做不同的实验，每个学生选做5757个实验即可个实验即可 。w w实验的类型多样。实验的类型多样。有的是以了解基本原理或基本知识为主有的是以了解基本原理或基本知识为主 的，如微生物的分离和培养、的，如微生物的分离和培养、PCRPCR技术等；技术等； 有的是偏重实际应用的，如酶在洗涤中的有的是偏重实际应用的，如酶在洗涤中的 应用，发酵食品的加工等。应用，发酵食品的加工等。目目 录录w走近生物技术 w专题1 传统发酵技术的应用 w专题2 微生物的培养与应用 w专题3 植物的组织培养技术 w专题4 酶的研究与应用 w专题5 DNA和蛋白质技术 w专题6 植物有效成分的

10、提取三、本模块的教育价值三、本模块的教育价值1 1、提供丰富的科学探究的素材，较提供丰富的科学探究的素材，较 全面、系统地培养了学生的科学探究全面、系统地培养了学生的科学探究 能力能力学生拥有从选择课题，了解背景知识、学生拥有从选择课题，了解背景知识、 理顺研究思路，设计实验流程，规范操理顺研究思路，设计实验流程，规范操 作到评价结果的独立自主权，并且最终作到评价结果的独立自主权，并且最终 要获取产品，而不是仅仅为了验证结论要获取产品，而不是仅仅为了验证结论 或寻求答案。或寻求答案。理解技术设计基本过程：理解技术设计基本过程：发现和明确问题发现和明确问题制定设计方案制定设计方案实施设计实施设计

11、 方案方案结果分析和评价结果分析和评价表达和交流表达和交流技术流程图的制作技术流程图的制作技术装置的设计和评价技术装置的设计和评价对技术系统及技术控制的理解对技术系统及技术控制的理解 2 2、集中培养学生的、集中培养学生的技术设计技术设计能力能力挑选 葡萄 冲洗榨汁酒精 发酵 醋酸 发酵 果 酒果 醋 技术流程图示例各课题的操作对象和方法技能多种多样，操作上的差之毫厘，各课题的操作对象和方法技能多种多样，操作上的差之毫厘， 会导致结果的失之千里（提取亚硝酸盐实验）会导致结果的失之千里（提取亚硝酸盐实验） 。还有操作不当引起的安全问题，需要：认清操作的目的和原理还有操作不当引起的安全问题，需要：

12、认清操作的目的和原理 ，了解操作对象和工具的性质，熟悉操作的程序和要领，观察，了解操作对象和工具的性质，熟悉操作的程序和要领，观察 和分析结果，杜绝安全事故和分析结果，杜绝安全事故3 3、较严格地、多方位地培养学生的、较严格地、多方位地培养学生的 实际操作能力实际操作能力 基本的实验操作。基本的实验操作。 学科内的实验操作。例如：微生物的培养、分离、接种、计数；组学科内的实验操作。例如：微生物的培养、分离、接种、计数；组 织培养技术操作、微生物的固定化技术操作、蛋白质的提取和分离织培养技术操作、微生物的固定化技术操作、蛋白质的提取和分离 技术操作等等。技术操作等等。 生活实验操作。例如：果酒和

13、果醋的制作；腐乳生活实验操作。例如：果酒和果醋的制作；腐乳的制作；泡菜的制 作等等。生产和生活中与课题研究有关的背景生产和生活中与课题研究有关的背景 知识，实验的生物学原理，操作的原知识，实验的生物学原理，操作的原 理，有关的理化知识。理，有关的理化知识。与必修模块不同的是，本模块是与必修模块不同的是，本模块是为了为了 应用去获取知识，在实践过程中去理应用去获取知识，在实践过程中去理 解知识，解知识，目的性更强。目的性更强。4 4、拓展和加深对生物科学技术、拓展和加深对生物科学技术 知识的理解知识的理解深入体会科学和技术的性质深入体会科学和技术的性质深入体会科学和技术的价值和局限性深入体会科学

14、和技术的价值和局限性深入体会科学与技术的相互支持深入体会科学与技术的相互支持深入体会技术是科学应用于社会的桥梁深入体会技术是科学应用于社会的桥梁深入体会技术是人的感官和肢体的延伸深入体会技术是人的感官和肢体的延伸 ，大大加强人类干预自然的能力，大大加强人类干预自然的能力5 5、领悟科学、技术、社会的相互、领悟科学、技术、社会的相互 关系，凸显科技价值观的教育关系，凸显科技价值观的教育在做实验的过程中，需要一丝不苟，百在做实验的过程中，需要一丝不苟，百 折不挠，埋头苦干的精神；折不挠，埋头苦干的精神；求真务实，谦虚谨慎，严格要求的态度求真务实，谦虚谨慎，严格要求的态度 ；从课标中具体内容标准所用

15、的目标行从课标中具体内容标准所用的目标行 为动词可以看出，本模块为学生自主创为动词可以看出，本模块为学生自主创 新留出了极大空间。新留出了极大空间。6 6、培养科学态度，渗透科学精、培养科学态度，渗透科学精 神、鼓励创新。神、鼓励创新。四、本模块教材编写的特点四、本模块教材编写的特点1 1、以研究专题和课题的形式编排、以研究专题和课题的形式编排（1）不同于传统教材的章节体系，分为若干研 究专题，每个专题下设23个研究课题。 （2）专题和课题式编排的优势 突出本模块是实验课的特点，以培养学生动 手实践和探究能力为重点。 专题之间相对独立，同一个专题下的课题在 内容、方法和教育价值上相似或相近，这

16、样 便于学生从中选择57个课题进行研究。2 2、构建便于教和学的课题结构构建便于教和学的课题结构 学习本模块的目的不仅是掌握基本的 生物技术，更主要的是培养科学探究 能力，特别是创新和实践能力。因此 ，课题的编写一是要体现科学探究的 一般过程，二是要给学生的自主探究 留出空间，避免写成简单的实验指导 。四、本模块教材编写的特点四、本模块教材编写的特点课题背景课题背景基础知识基础知识实验设计实验设计操作提示操作提示结果分析结果分析 与评价与评价课题延伸课题延伸相关链接相关链接生物生物 技术技术 与生与生 产生产生 活的活的 联系联系科学科学 原理原理 基本基本 方法方法操作操作 层面层面 的指的指 导性导性 建议建议自