教学 设计：人类面临的问题之一：粮食问题

人类面临的问题之一：粮食问题教学设计【教学过程】一、导入新课师：我国在近年来乃至今后一阶段都会遇到比较严重的粮食问题。但是，我国政府和人民都有信心解决好粮食问题，不仅解决人民的温饱问题，还要实现国家和社会的持续、和谐发展。那么，我们一起来回顾一下，我们在解决粮食问题究竟遇到了哪些困难呢？学生活动：自主思考、回答。生甲：中国农业资源人均占有量在世界上属于低水平，耕地和水资源不足是农业发展的最大制约因素。在这样的资源条件下，要创造出远高于世界平均水平的农业生产力，必须花大力气。生乙：中国农业基础设施薄弱，生产手段落后，抗灾能力差，需要坚持不懈地改善生产条件，提高抗灾能力。生丙：中国农户生产规模小，经营分散，在向社会主义市场经济体制转变的过程中，容易造成粮食生产的波动，需要进一步加强对粮食生产的调控。生丁：中国正处在工业化迅速发展的阶段，在资源分配上还存在不利于粮食生产的倾向，需要继续对农业特别是粮食生产采取有效的支持措施。师：那么，我们该制定怎样的对策，来有效解决粮食问题呢？生甲：加大农业投资，改善农村基础设施建设。如：加大用于农业发展的投资力度，改善农村生产和生活基础设施。生乙：加强农业科技研究，提高粮食生产中的科技含量。如：积极推广先进的耕作方法（例如综合害虫管理方法、综合植物营养系统管理方法、免耕方法等）；要积极引导科研机构培育出抗极端环境、抗害虫、抗病毒、抗杂草、高产、营养含量高、效益/成本比率高的粮食品种。生丙：提高现有耕地单位面积产量有潜力。目前，中国的粮食单产水平与世界粮食高产国家相比也是比较低的，中国要在短时间内达到粮食高产国家的水平，的确难度较大，但经过努力是完全可以缩小差距的。通过改造中低产田、兴修水利、扩大灌溉面积、推广先进适用技术等工程和生物措施，可使每公顷产量提高1500千克以上。师：我们还可以采用哪些方法进一步解决粮食问题呢？生:可以通过开发后备耕地资源、依靠农业生物科技、利用非粮食食物资源、节约粮食等途径解决粮食问题。师：这些途径与方法中，何种渠道与方法有可能比较有效地解决粮食问题呢？二、推进新课板书：二、科学合理地应用现代农业生物技术（一）转基因植物生：生物技术。师：除了在粮食问题的解决中具有重要价值外，生物技术还具有哪些价值呢？学生活动：阅读文本P3，思考上述问题。生:生物技术在彻底解决资源匮乏、环境恶化、疾病资料方面也具有重要的作用。师：那么，生物技术在粮食问题的解决中的作用主要表现在什么地方呢？课件展示：情景一：由于全球人口的增长和人口老龄化程度的提高，通过基因工程来改良作物已经成为发展的一个重要方向。情景二：20世纪70年代以来，现代生物技术的重要支柱——基因工程技术在世界范围内蓬勃兴起，为世界农业和粮食问题的最终解决展示了广阔的发展前景。情景三：自第一个转基因作物进入大田试验至1999年4月，世界各国已累计批准了4987个转基因作物释放于田间，其中有47个转基因作物产品已经进入市场。情景四：1999年转基因作物的种植面积已超过3990万hm2，比1996年增长了23倍，其产值约为15亿美元。情景五：在我国，转基因棉花1999年种植面积已达到16万hm2。学生活动：阅读上述信息，并思考问题。生:转基因植物的培育与栽培。师：现代农业生物技术诞生的标志是什么？生1983年第一个转基因植物的培育成功。师：世界首例转基因产品是什么？什么时候被批准上市的？具有怎样的优点呢？课件展示：展示转基因番茄与普通番茄的文字、图片或视频（也可以直接让学生阅读文本P3的相关图片）。生:世界首例转基因产品是转基因延熟番茄；是在1993年在美国被批准上市的；具有味道更佳、不易腐烂的特点。师：那么，在近年来，现代农业生物技术究竟取得了怎样的进展呢？课件展示：（1）20世纪末，转基因作物的应用迅速发展。全球种植转基因作物的国家数量已从1996年的6个增加到2000年的13个（其中8个是工业化国家，5个是发展中国家）。1994年，转基因的耐储藏番茄在美国实现商品化。在1995年，全球转基因作物的销售额就约有7500万美元，到1998年，其销售额达到12～15亿美元，种植面积达2780万hm2。（2）在种植的转基因作物中，抗除草剂作物占有的比例最大，1997年有690万hm2，占转基因作物总种植面积的63%；1998年有1980万hm2，占71%。其次是抗虫作物，在1997年和1998年分别有400万hm2和770万hm2。从1997年开始，既抗虫又抗除草剂的转基因作物也开始种植了。（3）种植面积最大的抗除草剂转基因作物是大豆。在1998年，抗除草剂转基因大豆占总的抗除草剂转基因作物种植面积的72%。2000年在全球转基因作物中唱主角的就是转基因大豆，其面积占总播种面积的58%。在阿根廷，960万hm2的大豆中有95%是转基因品种，美国、巴西的大豆绝大部分也都是转基因品种。英国的研究报告也显示该国超过7000种的婴儿食品、巧克力、面包、香肠、肉类产品等日常必需品，可能含有经过基因改造的大豆副产品。学生活动：阅读以上多媒体情景，并结合阅读P3表11。生甲：近年来，转基因作物在全球范围内被广泛栽培。生乙：在种植的转基因作物中，抗除草剂作物占有的比例最大，其次是抗虫作物。除草剂的使用一方面也会导致农作物减产，转基因抗除草剂的使用可以减少除草剂对农作物的伤害；病虫害对农作物的产量影响很大，而使用农药防治害虫，投入的生产成本很大，但效果不明显，并且容易造成环境污染，而转基因抗虫作物的栽培，可以有效解决农药过度使用带来的危害。生丙：就单独一种农作物的栽培面积而言，抗除草剂转基因作物是大豆的种植面积最大。说明大豆作为一种世界范围内的重要作物，在解决粮食问题中具有重要。生丁：转基因植物的生产已经初步实现了产业化，并且开始被普通消费者接受。师：（1）据国际农业生物技术应用署（ISAAA）的最新资料表明，2022年全球共16个国家种植转基因作物，种植面积达5870万公顷，比2022年的种植面积增加了12%。（2）在1996～2022年的7年内，全球转基因作物种植面积增加了35倍，从1996年的170万公顷增加到2022年的5870万公顷，发展中国家种植面积增加比例较大，2022年27%的转基因作物种植在发展中国家。（3）2022年，转基因作物栽培最主要的四个国家分别是美国、阿根廷、加拿大和中国，这些国家种植的转基因作物占全球转基因作物栽培量的99%。（4）转基因作物主要栽培类型为抗除草剂和抗虫作物。中国抗虫棉种植面积占中国棉花种植总面积的51%。师：那么现代农业生物技术具有怎样的经济效益呢？你可以通过数据来说明你的观点吗？板书：（二）现代农业生物技术的经济效益学生活动：阅读文本P3相关内容，思考、回答上述问题。生甲：现代农业生物技术的发展为社会创造了明显的经济效益。1995年全球转基因作物的销售额为亿美元，至2022年，全球转基因作物的销售额为425亿美元，相当于在这8年时间内，转基因作物的销售额增长了56倍。生乙：国际农业生物技术应用机构预测，至2022年全球转基因作物的销售额将增至600亿美元，至2022年全球转基因作物的销售额将增至2000亿美元。说明，全球范围内的转基因作物具有明显的经济效益。师：现代农业生物技术除了具有明显的经济效益外，还具有怎样的价值呢？学生活动：阅读文本P4相关内容，思考、回答上述问题。板书：（三）现代农业技术的社会效益生甲：现代农业生物技术的发展为社会创造了明显的经济效益的同时，也为我们带来了巨大的社会效益。根据相关资料表明，我国栽培的抗虫棉花，可以大大减少棉花栽培中的农药使用，可以减少环境污染。生乙：转基因的农作物主要可以分为两类：一类是抗逆性转基因作物，如转基因抗虫棉等，主要栽培目的是提高农作物产量，减少化学农药的使用对环境的污染和人畜的危害；另一类是高产、优质的转基因的作物，如金大米、转基因向日葵等，其目的是提高农作物的产量和品质。师：事物往往具有两面性。科学技术在促进人类进步的同时，往往也给人类社会的发展带来了负面影响。现代农业生物技术也不例外。那么，现代农业生物技术可能给人类社会带来哪些负面影响呢？课件展示：（1）抗除草剂转基因作物的“杂草化”。抗除草剂转基因作物的“杂草化”包含两个方面：一是抗性作物自身“杂草化”，包括抗性作物逸生成杂草和自生苗对下茬作物的危害；二是抗除草剂转基因作物的抗性基因“漂移”到杂草上，导致抗药性杂草产生。（2）人类对转基因食品的安全性的担忧。人类目前对转基因食品的担忧基本上可以归纳为以下三类：转基因食品里加入的新基因可能会在无意中对消费者造成健康威胁；转基因作物中的新基因可能会给食物链其他环节造成无意的不良后果；人为强化转基因作物的生存竞争性，可能会对自然界生物多样性产生不良的影响。（3）公众的接受性以及社会伦理道德问题。由于社会伦理道德问题、公众的价值观与科学素养等方面的问题，使得一部分人无法接受转基因作物与食品。（4）转基因技术的本身的局限性问题。转基因技术目前取得了显著发展，但是，转基因技术不能解决所有问题，转基因技术也存在着技术局限性的问题。因此，需正确看待转基因技术。生:转基因农作物可能带来转基因食品的安全性、转基因生物的生态安全性、公众的接受性以及社会伦理道德问题、转基因技术的本身的局限性等诸多问题。师：（1）对于转基因技术，我们不仅要为科技工作者在基因制药、基因治疗以及转基因生物等领域所取得的巨大成就而感到自豪，同时也要正确认识转基因食品的安全性、转基因生物的生态安全性、公众的接受性以及社会伦理道德问题、转基因技术的本身的局限性等诸多问题。（2）或者过分夸大科学技术在人类文明进步中的作用与价值，认为科技能解决一切社会、经济与环境问题；或者过分强调科学技术的负面影响，从而试图否定科学技术对人类发展的巨大作用，都是不正确的。我们要正确认识科学技术的进步性与局限性，正确评价科学技术的正面作用与负面影响，发展科学技术的正面价值，减少科学技术的负面影响。（3）很多人预言，现代基因工程技术的发展，将会引起一场比“绿色革命”意义更为深远的“基因革命”。目前，科学家们还从生物安全性角度考虑，围绕转入的目的基因、标记基因、转基因的插入位点、表达产物对整体的效应及遗传工程产物有无致毒性、对生态环境的影响等问题，进行严肃认真的科学实验和全面细致的论证，使转基因产品快速健康发展。师：我国的农业生物技术在近年来取得了哪些进展？板书：（四）我国的农业生物技术的现状课件展示：（1）农业生物技术是中国现代生物技术发展的一个重要方面，中国在这一领域中取得了明显的进展，大大缩短了与发达国家的差距，使得现代生物技术得到了很大程度的普及，转基因水稻、大豆、小麦、棉花、番茄、烟草等多种转基因植物已培育成功，有些已被批准进行大田释放或试种。（2）1992年中国开始实施“水稻基因组计划”项目，目前中国科学家在构建水稻BAC文库的物理图谱方面取得了较大的突破。（3）在家畜胚胎工程方面，中国已跻身于国际先进行列，获得了首例核移植山羊的产羔成果。（4）而植物组织培养、原生质的培养、染色体工程、花药育种、体细胞杂交等已成为现代分子育种的重要手段。（5）在动物基因工程方面，中国也取得了许多可喜的成果，目前已获得了转基因鱼、兔、鸡等多种转基因动物。1998年2月中国科学家又获得了可在乳腺中表达生产药用蛋白凝血因子X的转基因山羊。学生活动：阅读上述信息以及文本P4相关内容，小组讨论。师：我国在“七五”“八五”“九五”期间，在农业转基因作物栽培领域分别取得了怎样的成果？生：……三、课堂小结（1）我国乃至全球范围内都遇到了严重的粮食问题。（2）粮食问题的解决是一个复杂的、需要多方面协作的系统工程。现代农业生物技术的发展，为解决粮食问题提供了可能。（3）中国人能自己解决自己的粮食问题；中国的发展将更有助于世界经济的繁荣与稳定。（4）解决粮食问题。总之，中国政府将正视困难，在经济布局和工作指导上，继续严格执行保护耕地和生态环境的基本国策，实施科教兴农和可持续发展两大战略，推动农业经济体制和农业增长方式的根本性转变，以促进粮食综合生产能力的稳步提高。（5）中国立足国内解决粮食供需平衡问题，并不排除利用国际资源作为必要补充，但这只起品种、丰歉调剂和区域平衡的作用。这是因为：第一，粮食是安定天下的产业。对一个拥有12亿多人口的大国来说，必须保持较高的粮食自给率，这是保持安定的必要条件，否则，就难以保证国民经济持续、快速、健康发展。第二，粮食安全。中国每年粮食消费量占世界粮食消费总量的五分之一，如果进口过多，不仅国际市场难以承受，也会给低收入国家购粮带来不利影响。第三，农村劳动力就业。目前中国有4亿多农村劳动力，发展粮食生产是解决农村就业、增加农民收入的主要渠道之一。过多进口粮食，必然打击国内粮食生产，影响农民就业。中国立足国内解决粮食问题，只会有利于改善世界粮食安全状况，增强世界粮食贸易中的稳定因素。【板书设计】二、科学合理地应用现代农业生物技术（一）转基因植物（二）现代农业生物技术的经济效益（三）现代农业技术的社会效益（四）我国的农业生物技术的现状【活动探究】调查我国公民对转基因食品的认同程度活动建议：1．课题研究的准备（1）复习：为了使学生明确课题的研究范围，便于课题研究工作的开展，教师：在布置课题任务之前，应让学生全面复习一下“粮食问题、转基因植物、现代农业生物技术”所包括的内容，形成生物科学与社会的知识体系。（2）学生分组：分组原则在兼顾学生兴趣、便于开展工作的前提下，应进行各种学习类型的活动者之间的分组搭配。（3）确定子课题：为了尽可能减少学生的重复性劳动，教师再将该课题分成若干子课题，协调合作小组成员间的分工合作。开展调查活动前，教师首先应使学生明确活动目的和要求，引导学生以小组为单位制定调查计划，包括设计调查问卷、调查方式、调查的人群、调查步骤等。（4）学生选择子课题：抽样的类型有多种，如简单随机抽样、系统抽样、分层抽样、整群抽样、多段抽样。本次调查可采用分层抽样。因为调查的人群应有广泛性和代表性，所以可按年龄段或按职业类别来抽样，这样由样本推断总体，从特殊到一般，对所研究的某地区的人群才有可能作出合乎逻辑的推论。（5）调查的问题或调查问卷需要事先精心设计，如问题中可以包括转基因食品对人体健康的安全性问题的认识，转基因食品与市场销售常规食品的营养成分比较的信度认识。2．确立研究方案与时间：进行课题调查研究之前，每个子课题组应设计一个大致的调查方案，以便减少调查的盲目性；为了及时进行总结交流，我们可以统一规定社会调查完成的时间（如一周）。3．社会调查的开展：（略）4．信息分析、撰写课题报告：调查完毕，应及时组织学生整理资料等，并完成子课题的调查报告。报告的形式可以不做统一规定，以鼓励学生发挥自己的聪明才智。例如文字报告、图片、照片、录像网页等形式。5．课题报告的交流和展示：可以根据本校的条件自行安排。如出黑板报、举办报告或展览、召开小型“新闻发布会”或小型“学术报告会”等。6．组织学生交流调查研究的收获体会、获得信息的方法、调查研究中克服困难的办法等。【习题详解】1．解析：此题属于识记性问题。答案：①世界人口的迅速增长以及粮食生产的地域不平衡性，导致了粮食问题日益凸显出重要性。②粮食问题是保障人类生存的重要问题。2．解析：教师可以让学生联系目前当地与全国范围内的粮食问题，利用报纸、杂志、书籍、电视节目、广播节目、互联网等手段，通过走访、调查、收集、咨询等方法，整理有关我国面临的粮食问题的相关资料，并写成调查报告，在一定范围内交流、展示。答案：略（该题可举教材中的例子，但是建议学生能举出一个新的例子，不拘一格）。3．解析：本题是一道开放性试题，可让学生联系生产、生活实际，发散思维，进行广泛、深入的交流。例如：转基因的抗虫棉的种植，一方面减少了农药的使用，保护了环境；另一方面，也提高了棉花的产量，具有重要的经济与社会效益。答案：略（该题可让学生联系生产生活实际举例说明）。4．解析：与常规育种技术高度随机过程相比，转基因技术在应用上更高效方便，一些转基因作物具有高产、稳产、具有优良品质等优点，另一些转基因植物具有抗逆性的优点。但转基因作物中有可能出现一些在常规育种中不曾遇到过的新组合、新性状。人们对这些新组合、新性状会不会影响人类健康和生态环境还缺乏足够的认识和经验。答案：转基因食品的安全性问题、转基因植物的生态安全性问题、转基因技术的成熟性问题等需要我们慎重思考。【备课资料】1．英国科学家认为转基因生物利大于弊英国皇家学会在发表的一份研究报告中呼吁更多地使用转基因动物进行医学研究。报告指出，培育转基因动物可能会对人类和环境带来潜在危害，但同时也可帮助人们攻克许多疑难病症，而且从总体上讲，其利益大于潜在的负面影响，因此，希望公众对这方面研究予以支持。报告称，转基因动物是研究人类疾病本质和潜在治疗方法的重要手段。自人类在20世纪80年代培育出第一只转基因鼠后，截至目前，科学家已培育了大量转基因动物用于人类疾病研究，其中包括改变、删除或在实验动物体内植入其他动物基因，以改变其物理化学特性等。科学家将这一技术比喻为目标更明确的选择育种。他们说，实际上，数千年来，人类培育新的动物品种，就是在用“非技术”的方式改变动物的基因。因此，转基因动物并非一些人想象的那样可怕。针对部分公众对转基因动物的忧虑，报告称，只有进一步增强公众对科学的信任，才能充分利用转基因动物为医学研究带来的好处。近年来，英国使用动物进行科学实验的数量虽有所下降，但培育转基因动物的数量却提高了14%，其中98%为实验鼠，主要用于帕金森氏症等疑难病症的研究。皇家学会认为，要真正实现转基因动物的商业化繁殖，至少还需10年时间。2．转基因作物会变成超级杂草吗？科学家经研究发现，转基因作物在野外不能很好的存活。该结论减轻了对这种“超级杂草”可能的疯狂生长存有的疑虑。从1990年开始起，科学家便对转基因作物在野外的生存能力进行了实验研究，被研究的转基因作物主要是第一代转基因作物，如玉米、甜菜、油菜和马铃薯。科学家通过对比种植实验发现，除一块马铃薯外，其他所有的转基因作物，在不到四年内都自然死亡了，这种状况过去十年都是如此，而能存活的马铃薯都是非转基因品种。研究人员在英国科学周刊《自然》上撰文指出，“从来没有发现转基因作物比传统的非转基因作物有更强的耐受力或繁殖性”。3．转基因作物的风险生物技术作为21世纪的希望，为农业和社会的发展产生了巨大的效益，同时也不能忽视其对生态环境产生的潜在影响。生物技术与其他任何一项技术一样，对生态环境也存在着不利的方面，尽管目前还没有发生因生物技术的应用而诱发的严重的生态危机，但就目前的认识而言，生物技术对生态环境的潜在威胁是存在的，且这种威胁随生物技术的日益发展，特别是转基因作物的商品化大规模释放，生态风险的可能性也与日俱增。由转基因作物的释放而产生的生态风险主要有：（1）转基因作物本身成为杂草；（2）转基因作物使其亲缘野生种成为杂草或超级杂草；（3）转基因作物可能产生新的病毒或疾病；（4）转基因作物对非目标生物的危险；（5）转基因作物作为外来种对新生境的入侵，使生物多样性受到威胁；（6）转基因作物对生态系统及生态过程的影响；（7）其他一些不可预计的风险。对于转基因作物释放而引起的生态风险，过去都是预见性的评估或定性的研究。在1996年，Mikkelsen等人在Nature等著名杂志上刊登了转基因生物释放的风险的文章，证实了一部分风险，说明生物安全问题的确要引起人们足够的重视。对于转基因作物风险已引起人们的极大关注，但是对于转基因作物的产品对于人类及其环境的影响，虽也有报道，并引起极大争议，但目前仍对转基因作物的产品（如转基因作物生产的粮食、棉花、油料）是否对人体健康及其环境构成危害，即利用转基因作物的产品是否有风险，仍缺乏大家公认的科学依据。4．生物技术与生物工程的含义是什么？（1）生物技术是指“用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术”。（2）生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术等，其中，基因工程是现代生物工程的核心。根据技术方法的不同，生物工程还可具体分为：给药方法、基因治疗、基因组学、基因工程、重组化学、检测技术、试剂、单克隆抗体、光激活制癌、发酵等。5．欧盟重新接受转基因食品2022年2月，欧盟执行委员会敦促以法国为首的七国，尽快促成解除欧盟对转基因食品的禁令。欧盟执委会负责消费事务的委员伯恩说，法律允许利用转基因技术，且有充分的科学依据证明转基因食品的安全性，欧盟完全可以通过严格的标识管理措施规范转基因食品以及动物饲料等的销售和使用。虽然不乏争议，但转基因作物仍在全球范围内迅速普及。转基因技术能够通过提高作物产量、减少杀虫剂用量等降低生产成本，具有重要的社会效益和经济效益。转基因作物从1996年开始商业化种植，到1998年欧盟七个国家（法国、意大利、比利时、希腊、丹麦、卢森堡、奥地利）因对转基因食品的安全性存有疑虑，宣布禁止转基因产品的进口，美国种植转基因作物的农民因此每年受到3亿美元的损失。6．生物科学不会带来恐怖时代生物科学，尤其是生命科学将直接改变人类自身，它是否会把人类导向灾难？几年前，美国学者理查德·奥利佛写了一本名为《生物技术时代的来临》的书，他在书中预言，生物技术的崛起，可能在未来几十年内使科技和经济进入一个以往任何时代的增长速率都无法比拟的发展阶段。他把这一时代称为“生物物质时代”。（1）生命科学改变的是人类本身美国《时代》周刊预言：2022年世界将进入生物经济时代。到21世纪中期，生物应用技术将渗透到我们生活中许多原本与生物无关的角落，包括能源化工、冶金采矿、环境保护等。中国科学院副院长陈竺院士在接受本刊记者采访时说，和IT时代相比，生物时代对人类产生的影响将更为深刻，因为它将直接改变人类自身，而