现代生物技术的发展与前景——选修模块3：现代生物科技专题一、本模块的设计思想本模块为进一步学习生物科学类专业的学生设计。
生物科学在微观和宏观两方面迅速发展，产生了生物技术产业，深刻影响人类社会的生活、生产和发展。
本模块以专题形式介绍现代生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景，以开拓学生视野、增强科技意识，激发学生探索生命奥秘和热爱生物科学的情感，为适应现代生活和进一步学习生物学奠定基础。
二、本模块的主要特点：1. 专题形式呈现，从微观到宏观本模块不同于必修模块，是以专题的形式呈现，各专题间无内在联系，但专题的顺序是按微观到宏观的次序安排的。
由于基因工程是现代生物技术的核心内容，是生物工程中发展最迅速、应用最广泛的技术之一，因此《课标》中首先介绍基因工程，从微观上介绍生物工程；然后从细胞水平上介绍细胞工程的主要内容——克隆技术和胚胎工程；最后从宏观上介绍生态工程。
2. 注意技术的原理与应用的结合本模块以生物技术中四大工程为主体，侧重于介绍技术的生物学原理而不是介绍生物技术的操作方法为重点；生物技术的学习中，可将技术生物学原理、科学家的创造性思维、科学方法与这些技术的发展历程有机地结合起来，从而使学生树立正确的科学思维方法，激发学生探索生命的奥秘。
本模块注重介绍生物技术的发展趋势和应用前景，开拓学生视野，使学生增强科技意识，激发学生热爱生物科学的情感。
3. 讲述为主，活动为辅本模块属于高科技的内容，实验操作技术复杂，要求实验设备、精密仪器和试剂较多，限于目前大多数学校的设备条件和资金，《标准》除安排“DNA的粗提取和鉴定”外，没有安排实验内容。
由于这些技术的发展日新月异，新的成果不断涌现，任何教材都无法收集最新的成果，因此，在每一部分内容的“活动建议”中安排了收集和分析有关资料、交流或讨论有关生物技术的热点问题等可行的活动内容，这些内容的安排不但锻炼了学生搜集、分析资料乃至撰写专题论文的能力，同时使学生密切关注生物技术的发展动态，激发学生热爱科学的情感。
4. 注意培养批判性思维能力科学技术的发展是人类文明的重要标志。
任何新的技术都是一把“双刃剑”，有利也有弊，生物技术也不例外。
现代生物技术的推广与应用对推动社会科技进步、提高人民生活水平方面起到了积极的作用，但生物技术（如：转基因技术、克隆技术等）本身存在安全性问题，同时会带来一系列的社会伦理道德等问题。
因此，《课标》中除了重点介绍生物技术在推动社会发展中的积极作用外，还要说明生物技术可能带来的负面影响。
《课标》中增加了“讨论转基因生物的利与弊”、“生物技术的安全性和伦理问题”等内容，其目的在于培养学生明辨是非，对事物具有分析、判断、决策的批判性思维能力，提高学生生物科学素养。
三、本模块的主要内容以及与原《大纲》的比较1. 主要内容：现代生物技术是以分子遗传学为核心的现代生物科学技术，是用先进的科学原理和工程技术手段，按照人们预先的设计，对生物材料进行加工、改造和模拟生物及其功能，为人类生产有益的生物制品、培育优良生物品种或提供社会服务的新兴技术领域。
其内容主要包括：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、胚胎工程、脑科学技术、生物信息学技术等。
本模块介绍了生物工程中的基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程等五部分，主要内容及活动建议包括：6. 1 基因工程6. 2 克隆技术6. 3 胚胎工程6. 4 生物技术的安全性和伦理问题6. 5 生态工程2. 与原《大纲》的比较《课标》中虽然仍保留原《大纲》中的部分生物技术，如：基因工程、细胞工程和蛋白质工程，但增加了这些生物技术的原理，使生物技术的生物学原理与科学家在研究这些技术时的创造性思维有机地结合起来，激发学生学习生物科学的兴趣。
《课标》中将原《大纲》中的“细胞工程”内容改为“克隆技术”。
尽管所涉及的内容没有改变，但这种改变不是因为“克隆”一词有感染力，而是强调了植物组织培养与动物体细胞克隆间的本质联系，即细胞的全能性。
《课标》中将“细胞的全能性”放入必修模块中学习，因为细胞的全能性是细胞分化、克隆技术（细胞工程）的生物学基础，是所有高中学生都应该掌握的知识，因此将该部分内容放入必修模块中学习。
由于我国是农业大国，畜牧业是农业的重要组成部分，调整畜牧业产业结构，增加农民收入，是国家切实关心农民利益的行动之一。
我国是畜牧业比较落后，其主要原因是家畜品种较差，家畜品种改良是提高畜牧业效益的最根本措施。
利用传统的杂交育种进行品种改良周期长，见效慢，解决这一问题最有效的方法是利用胚胎工程技术，部分技术（如：人工授精与胚胎移植技术）已得到广泛应用，成效显著。
为了提高学生的生物学素养，适应时代的需要，《课标》中增加了“胚胎工程”单元。
生物技术成果在医药和农业生产上的推广和应用，对人类的生产和生活产生了极大的影响。
与其他高新技术一样，生物技术也具有“双刃剑”效应：它既可以造福与人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。
如转基因技术可以制造优良新品种农作物，也可以用来生产出生物武器；克隆技术可以用来复制优良品种家畜，也可以用来制造克隆人，等等。
可见，生物技术迅速发展的同时，也带来了众多生物安全及生物伦理，这已引起科学界、社会公众和各国政府的普遍关注。
《课标》中增加了“生物技术的安全性和伦理问题”单元，目的在于使学生正确理解生物技术，培养正确应用生物技术为人类服务的道德情操。
《课标》删除原《大纲》中“人与生物圈”的单元，因为初中新教材的主题就是“人与生物圈”，初中教材中对各类生态系统都有所介绍，高中教材中增加了“生态工程”单元，目的在于使学生认识到人类社会为了实现生态环境保护与社会经济协同发展（可持续发展），必须应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则、物质分层多级利用原则，对人类赖以生存的环境进行保护和综合治理，对人工生态系统、人类社会环境和资源进行综合性保护、改造、治理和调控。
原《大纲》只注重生态系统的叙述，未能很好地体现生态学理论为人类服务的意识，《课标》增加“生态工程”，其目的就在于让学生了解生态学不是纯描述性的学科，运用生态学理论同样可以为人类服务。
四、本模块课程内容的要求1. 基因工程基因工程是现代生物技术的核心，基因工程诞生30多年来，在理论和实际应用方面都取得了惊人的成绩，它使人类能够在一定程度上可以按照自己的意愿改变生物的形状，产生对人类更有价值的物种。
抗虫棉、转基因番茄、转基因动物等日新月异的转基因生物的出现，它不仅使整个生命科学领域发生了前所未有的深刻改变，而且将为解决世界面临的能源、粮食、人口、资源以及污染等严重问题开辟新的途径，对世界经济发展产生巨大而深远的影响。
蛋白质因工程的发展使人类能够按照自身的需要，对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的地改造，从而创造出新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
由于蛋白质工程时在基因工程的基础上发展起来的，因此蛋白质工程也称为第二代基因工程。
本单元的内容是在了解基因工程的历史、原理和主要操作过程的基础上，认识基因工程在现实生活中的应用；并通过调查基因工程产品的应用情况，讨论转基因生物的利与弊。
在学习基因工程的基础上，认识基因工程的延伸——蛋白质工程的原理和应用，了解蛋白质工程的进展。
进行DNA的粗提取和DNA 性质的鉴定。
2. 克隆技术植物组织培养和动物体细胞克隆是细胞工程的重要组成部分，这两项技术为生物的无性繁殖技术，其共同的生物学原理是细胞的全能性。
由于克隆的水平不同，克隆可以分为分子、细胞和个体三个水平上的克隆；分子水平的是基因工程的重要组成部分，动物细胞培养是细胞水平的克隆，而植物组织培养和动物体细胞克隆是生物个体水平的克隆。
本单元的主要内容有：植物组织培养的生物学理论、主要操作过程、应用；动物体细胞克隆的生物学理论基础、发展历程、主要操作过程；搜集动物体细胞克隆的成果和应用，并讨论克隆技术产生的社会影响；动物细胞培养的主要操作过程；细胞融合和单克隆抗体的制备方法、单克隆抗体的应用。
3. 胚胎工程胚胎发育过程中的受精、卵裂、胚胎诱导、细胞决定以及细胞分化是胚胎工程的理论基础。
本单元的主要内容是在学习动物发育基本过程的基础上，了解动物胚胎工程的主要内容，包括：胚胎移植、人工授精与体外受精、胚胎分割、转基因动物技术、胚胎干细胞技术和细胞核移植技术等；了解这些技术在人类医学和畜牧业生产中的应用；通过互联网搜集有关干细胞研究的最新进展。
4. 生物技术的安全性和伦理问题生物技术的发展带来了新的社会问题，大量转基因生物的不断涌现，胚胎干细胞技术的发展，克隆技术的推广和应用，所有这些都带来了不可忽视的生物技术安全问题和伦理问题。
认识生物技术的“双刃性”，认识生物武器的危害，树立正确的价值观，正确运用生物技术，提倡对生物技术的判断性思维，是学习生物技术的一个重要方面。
认识转基因生物的安全性问题、克隆技术的安全性与伦理问题、人工授精与体外受精的伦理问题、胚胎干细胞的伦理问题，以及认识生物武器对人类的威胁，这些是本模块的主要内容。
搜集国内外在生物技术研究与开发中的有关政策和法规，展开生物技术伦理问题的讨论。
5. 生态工程20世纪以来，生态学作为生命科学的一个分支，对人类生存的大环境进行研究,已成为生命科学中最为活跃的研究领域之一。
由于人类对环境的肆意破坏，对森林乱砍滥伐，随意开垦草原，对野生动物乱捕滥杀，废物和有毒物质任意倾倒和排放，致使人类赖以生存的环境遭到严重破坏和污染，人类的生存面临严峻的挑战，由此使人们认识到人类的生存和发展离不开地球的环境条件和其他各种生物，因此，爱护地球、关爱其他生物，才能保持人与自然和谐发展。
随着人类认识自然和影响自然过程的能力不断提高，人们越来越深刻地认识到简单地“征服自然”、“向大自然索取”会给人类带来许多困扰，如目前面临的人口、环境、能源、污染和水土流失等一系列问题，必须运用生态学和其他学科的理论，对环境进行保护和综合治理，对人工生态系统、人类社会环境和资源进行综合性保护、改造、治理和调控。
本单元的主要内容是在学习生态工程理论的基础上，认识生态工程的意义，了解我国目前采取的大的生态工程（如：三北防护林体系工程、沙漠综合治理、太湖水污染综合治理、退耕还林还草等）的意义，关注生态工程的建设，树立环保意识。
五、教学策略、教学活动的建议1.本模块的教学以专题讲座为主要形式，在专题讲座过程中注意将生物学原理、科学方法与技术的发展历程相结合，从而使学生树立发现问题、解决问题的正确科学思维方法，激发学生积极思考，善于动脑；激发学生探索生命奥秘的兴趣。
如：“克隆技术”的生物学原理是细胞具有全能性。
