高中生物选修1“生物技术实践” 教材教法简介（1）

1、普通高中课程标准实验教科书选修普通高中课程标准实验教科书选修 1 1“生物技术实践生物技术实践” 教材教法简介教材教法简介 （一）（一） 上世纪50年代，生命科学研究进入到了分 子水平，这样的进展是伴随着生物技术的 迅猛发展而来的。 现在生物技术已经深入到我们社会生产和 生活的众多领域。这是生物学发展历史的 总趋势。 从高中教育来看，给一部分同学设置了这 门选修课程，体现了课程的时代性，也使 学生在进入社会的时候，能够对生物技术 有更多的关注。 在我们的科学教育里边不能没有技术的地 位。 事实上，在实施生物大纲教材的过程中就 有很多教师做了生物技术实践方面的尝试， 比如在研究性学习中，在校本选

2、修课程中。 一、研读新课标，对一、研读新课标，对“生物技术实践生物技术实践”的教的教 学准确定位学准确定位 （一）对课标的解读（一）对课标的解读 选修模块设计的指导思想选修模块设计的指导思想 “选修模块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。” （课标中“课程设计思路”） 可见，可见， 选修模块的设置体现了普通高中生物新课 程的选择性，其目的是促进学生在知识、 情感、能力等方面的继续学习和提升。 “本模块是实验课，所说的生物技术，是 指广义的生物技术，而不限于（甚至主要 不是）现代生物技术。内容包

3、括微生物的 利用、酶的应用、生物技术在食品加工中 的应用和生物技术在其他方面的应用四部 分。” “教师应根据本校的条件，指导学生选做 本模块中的57个实验。” 普通高中生物课程标准（实验）内容标准 “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。” 普通高中生物课程标准（实验）课程设计思路 定位：定位： “生物技术实践”模块是实验课； 是以学生为主体，通过实验设计和操作实 践来学习科学探究的选修实验课； 是在教师指导下，尊重学生的选择，由学 生自主、合作、探究完成的选修实验课

4、； 在课的进行中要渗透科学、技术、社会方 面的教育； 学校教师要为学生的选择实验提供指导和 相应的支持，使学生在“做”实验的过程 中提升实验探究的能力。 （二）课程标准要求的课程内容（二）课程标准要求的课程内容 微生物的利用微生物的利用 酶的应用酶的应用 生物技术在食品加工中的应用生物技术在食品加工中的应用 浅尝现代生物技术浅尝现代生物技术 微生物的利用微生物的利用 具体内容标准活动建议教材中实验 进行微生物的分离 和培养。 用大肠杆菌为材料进行平面培 养，分离菌落。 大肠杆菌的培 养和分离 测定某种微生物的 数量。 用土壤浸出液进行细菌培养， 仅以尿素为氮源，测定能生长 的细菌的数量。 分离

5、以尿素为 氮源的微生物 研究培养基对微生 物的选择作用。探 讨微生物的利用。 观察并分离土壤中能分解纤维 素的微生物 观察土壤中能 水解纤维素的 微生物 尝试利用微生物进 行发酵来生产特定 的产物。 观察该微生物能否分解其他物 质，讨论这类微生物的应用价 值。 具体内容标准活动建议 教材中对应 实验 研究酶的存在和简 单制作方法。 （必修教材 可体现） 尝试利用酶活力测 定的一般原理和方 法。 探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳 条件，检测果胶酶的活性，观察果 胶酶对果汁形成的作用。收集果胶 酶其他方面利用的资料。 果汁中的果 胶和果胶酶 探讨酶在食品制造 和洗涤等方面的应 用。 研究并试验将有油

6、渍、汗渍、血渍 的衣物洗净的办法。尝试应用脂肪 酶、蛋白酶的洗涤效果。用实验找 出在什么条件下使用加酶洗衣粉效 果最好。 加酶洗衣粉 的使用条件 和效果 尝试制备和应用固 相化酶。 制成固相化乳糖酶并检测牛奶中乳 糖的分解。通过此实验了解并探讨 固相化酶的应用价值。 -淀粉酶的 固定化及淀 粉水解作用 的检测 酶的应用酶的应用 具体内容标准活动建议教材中对应实验 研究从生物材 料中提取某些 特定成分。 设计一种简单装置，从芳香植物材料 （如橘皮、玫瑰花、薄荷叶等）中提 取芳香油。 用蒸汽蒸馏法从 芳香植物中提取 精油 运用发酵食品 加工的基本方 法。 利用酒酵母由果汁制酒，再利用乙酸 菌由酒制

7、醋。设计并安装简单的生产 果汁酒以及生产醋的装置。 制作腐乳，并分析制作过程的科学原 理及影响腐乳品质的条件。 果酒及果醋的制 作腐乳的制作 测定食品加中 可能产生的有 害物质。 制作泡莱，尝试用比色法测定其亚硝 酸盐含量的变化，并讨论与此相关的 食品安全问题。 泡菜的腌制和亚 硝酸盐的测定 生物技术在食品加工中的应用生物技术在食品加工中的应用 具体内容标准活动建议教材中对应实验 尝试植物的组织 培养。 用组织培养法培养花卉 等幼苗，并进行露地栽 培。 植物组织培养 尝试蛋白质的提 取和分离。 以动物血清为材料，提 取其中的乳糖脱氢酶并 分离其同工酶。 乳酸脱氢酶同 工酶的分离 尝试pcr（

8、dna 多聚酶链式反应） 技术的基本操作和 应用。 用某一dna片段进行、 pcr扩增。 dna片段的 pcr扩增 生物技术在其他方面的应用生物技术在其他方面的应用 （三）（三）“生物技术实践生物技术实践”模块的意义和价值模块的意义和价值 高中生物课程设置了“生物技术实践”选 修模块，这种专门开设以技术实践为主题 的课程在我国高中生物学教学史上是前所 未有的 , 其意义在于全面提高学生的科学 素养和技术素养，满足学生多样化发展的 要求。 1、较全面、真实地培养学生的科学探究能力 学生拥有从选择课题，了解背景知识、理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，规范操作到评顺研

9、究思路，设计实验流程，规范操作到评 价结果的独立自主权，并且最终要获取产品，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或寻求答案。而不是仅仅为了验证结论或寻求答案。 2、集中培养学生的技术设计能力 理解技术设计基本过程：发现和明确问理解技术设计基本过程：发现和明确问 题题制定设计方案制定设计方案实施设计方案实施设计方案结结 果分析和评价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 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

10、例 3、较严格地、多方位地培养学生的实际操作 能力 各课题的操作对象和方法技能多种多样，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操作上的差之毫厘，会导致结果的失之千 里。还有操作不当引起的安全问题，需要：里。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，了解操作对象和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。察和分析结果，杜绝安全事故。 4、拓展和加深对生物科学技术知识的理解 生产和生活中与课题研究有关的背景知生产和生活中与课题研究有关的背景知 识，实

11、验的生物学原理，操作的原理，识，实验的生物学原理，操作的原理， 有关的理化知识。有关的理化知识。 与必修模块不同的是，本模块是为了应与必修模块不同的是，本模块是为了应 用去获取知识，在实践过程中去理解知用去获取知识，在实践过程中去理解知 识，目的性更强。识，目的性更强。 5、领悟科学、技术、社会的相互关 系，凸显科技价值观的教育 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

12、肢体的延伸，大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加强人类干预自然的能力 6、砥砺科学精神，强化科学态度，张扬创 新精神。 实做过程中，需要一丝不苟，百折不挠，实做过程中，需要一丝不苟，百折不挠， 埋头苦干；求真务实，谦虚谨慎，严格埋头苦干；求真务实，谦虚谨慎，严格 要求；从课标中具体内容标准所用的目要求；从课标中具体内容标准所用的目 标行为动词可以看出，本模块为学生自标行为动词可以看出，本模块为学生自 主创新留出极大空间。主创新留出极大空间。 二、课程教材特点二、课程教材特点 技术性、实践性技术性、实践性 基础性、时代性基础性、时代性 多样性、选择性多样性、选择

13、性 1917年匈牙利工程师karl ereky首次提出， 指用甜菜大规模养猪，即利用生物将原材料 转变为产品。 1982年，国际合作及发展组织重新定义：是 应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、 动物、植物体作为反应器，将物料进行加工 以提供产品来为社会服务的技术。 传统生物技术：主要是通过微生物的初 级发酵来生产商品。 现代生物技术：1973年，第一个dna重组 实验成功。此后，以dna重组技术为核心 的现代生物技术兴起。 生物生物技术技术的的构成构成 本模块是实验课，这里所说的生物技术是 广义的。 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。如植物引种培育、 动物良种选育、

14、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、 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， 克隆技术，dna重组技术等。 教材中所涉及到的生物技术教材中所涉及到的生物技术 传统发酵技术，如酿葡萄酒、制作腐乳和 泡菜等 微生物培养技术 植物的组织培养技术 植物有效成分的提取 细胞的固定化、pcr和蛋白质技术等现代生 物技术 微生物？ 微生物是形体微小、单细胞或个体结 构简单的多细胞或无细胞结构的低等 生物的通称，它不是分类学上的名词。 微生物包括的范围也不能仅以体形大 小来论。 微生物是地球上最古老的生命 地球的年龄

15、为46亿年。 发现了32亿年前的细菌化石，如铁细 菌、蓝细菌等。 岩石层中发现远古细菌活动痕迹，从 地质年代推算，最早的细菌在35亿年 前已经出现，直到现在。 10亿年前才有了原生动物和植物。 走近生物技术 专题1 传统发酵技术的应用 专题2 微生物的培养与应用 专题3 植物的组织培养技术 专题4 酶的研究与应用 专题5 dna和蛋白质技术 专题6 植物有效成分的提取 （二）本套教材的呈现方式（二）本套教材的呈现方式 由专题和课题组成，意在体现课程标准对 本模块的要求。 本模块的主要特点是突出了科学探究和操 作实践，兼顾了背景知识和科学原理的介 绍。 体现学生的选择、自主、合作、探究。 渗透科

16、学思维、科学方法的训练 归纳、演绎、类比等思维的方法 重复和对照的设计 通过引导学生设计实验来训练科学方法， 正文和旁栏中的思考题大多围绕科学方 法来设计 实验室工作的有关规定或相关资料集于附录 生物学实验室基本安全规则 生物学实验中常用的国际单位 常用培养基的配方 常用的消毒灭菌方法 常用化学抑制剂 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 自我评

17、自我评 价、相价、相 互评价、互评价、 教师评教师评 价价 实验实验 流程流程 示意示意 图和图和 参考参考 资料资料 纵向拓展纵向拓展 横向联系横向联系 课题结构简析课题结构简析 课题背景：课题背景： 从生产和生活出发，突出了与学 生生活经验的联系，并高度注意 某项生物技术与社会生活、或生 产、或发展的关系，让学生明白 研究此课题的意义并调动学生探 究的积极性。 课题结构简析课题结构简析 融基础知识、实验设计和操作提示于一 体，实际上提示学习过程（或教学过程） 应关注知识和能力的统一，思维和实践 的统一，学科学、做科学、用科学的统 一。 基础知识：阐明引课题的科学原理和基本方 法 实验设计：

18、提供实验流程图和参考资料，引 导学生自主设计 操作提示：操作层面的指导性建议 课题结构简析课题结构简析 结果分析与评价：结果分析与评价： 分析结果，得出结论。以评价为杠杆，引 导学生总结和反思，倾听不同意见，不断 进取。评价又以学生自我评价和教师评价 相结合，最终确定是否获得了该课题应得 的学分，使考核落到实处。 课题结构简析课题结构简析 课题延伸和相关链接课题延伸和相关链接 体现了学习的开放性，鼓励有兴趣、 有相应潜质的学生，得到进一步的 发展。 课题延伸：纵向拓展 相关链接：横向联系 （一）通过教学要实现的目标（一）通过教学要实现的目标 1、多方位地培养学生的探究能力和实际操作多方位地培养

19、学生的探究能力和实际操作 能力能力 本模块教材中的课题，能否出色地完成， 既依赖于实验方案设计的正确，还需一丝 不苟的、精确而细致的操作。 为此，应注意 在以下方面，教师对学生应严格要求，这 将有利于提升学生的实际操作能力，并保 证课题的完成。 认清操作的目的和原理 了解操作对象和工具的性质 熟悉操作的顺序和要领 观察和分析操作的效果 多次练习操作的要领，熟能生巧 杜绝操作中的安全事故 教师应充分发挥指导和示范作用，并把操 作能力细化为形成性评价的一部分。 2 2拓展和加深对生物科学技术知识的理解拓展和加深对生物科学技术知识的理解 本模块的教学内容，并非实验指导手册那 样简单。例如微生物的培养

20、、纯化、分离 和应用，对于中学生来说，完全是新的知 识内容；植物组织培养、酶的固定化、 dna片段的pcr扩增等包涵着现代生物科 学技术的基础知识；植物有效成分的提取 中有许多物理和化学知识的应用；即使是 与生活密切相关的传统发酵技术和酶制剂 的应用，也需要复习有关的基础知识。技 术操作的本质也是知识、原理的应用。 拓展和加深对生物科学技术知识的理解，拓展和加深对生物科学技术知识的理解， 其教育价值仍不应忽视。与其他必修、选其教育价值仍不应忽视。与其他必修、选 修模块不同，本模块的学习是为了应用去修模块不同，本模块的学习是为了应用去 获取知识，在实践过程中理解知识，目的获取知识，在实践过程中理

21、解知识，目的 性更强，也因此会理解得更透彻，掌握得性更强，也因此会理解得更透彻，掌握得 更牢固。更牢固。 3.3.从实际出发选择课题从实际出发选择课题 生物技术实践中的课题从传统发酵技术 到现代分子生物技术都有所涉及，可谓“基 础”与“现代”并重。但应明确，无论课题 针对的是哪项具体技术，它都同样能够培养 学生的科学探究能力。课题的教育价值并不 因为技术是现代技术或是传统技术而提升或 降低。教师在选择课题时，不要追求时髦， 应该结合本地教学资源的实际情况做出合理 取舍。 4.“4.“学学”围绕围绕“做做” 生物技术实践与所有其他生物课程的 一大区别在于，几乎每个课题都要求制作 产品。除个别情况

22、外，产品均为物质实体， 如葡萄酒等。每个课题应围绕怎样做、怎 样做得更好进行，即使是科学原理和实验 技术的学习，也应围绕着“做”进行。教 师在教学中要摆脱传统教学习惯的影响， 将“做”摆在核心位置，让“学”围绕 “做”。 5 5自学为主，指导为辅自学为主，指导为辅 生物技术实践强调学生的自主性，提 倡自学和探究。教师在教学过程中需要保 证学生的主体地位，在基础知识、实验设 计、实验操作等各环节都要让学生动起来， 同时又要发挥好指导作用，注意进程控制， 及时给予提示和指导，避免学生陷入无助 或盲动的困境。 6.6.确定有效评价体系确定有效评价体系 生物技术实践要求学生积极参与实验 的全过程，主要

23、包括实验操作、结果分析、 方法改进等多个环节。如何对学生的学习 情况进行合理评价是一个值得深入研究的 问题。在教学实践中，教师应根据实际情 形确定准确和可操作的评价体系。 （二）制定切实可行的教学计划制定切实可行的教学计划 教学计划应该包含以下的主要内容： 1本学期计划完成哪几个实验？（结合当地的实 际情况和学校已有的实验条件考虑） 2各个实验需要多少课时完成？每个课时应该安 排哪些内容？（教师应提前将这些实验做一遍） 3各个实验需要准备哪些实验仪器和实验材料 （包括实验药品）？哪些仪器必须提前购买？购 买的数量为多少？ 4哪些实验需要教师提前做好准备？需要做好哪 些准备？ 5各个实验教学的顺序怎样安排？ 6如何评价学生的学习情况 1.让学生先自学有关基础知识，弄清原理， 再设计实验。设计实验过程中需要通过各 种途径收集资料。 2.教师对实验设计方案进行审核，提出修改 意见。 3.由学生进行实验，记录结果，获得产品， 写出实验报告，在班上交流。 4.教师要帮助学生准