选修1教学指导意见解读

《选修1：生物技术实践》教学指导意见解读
宁波市教育局教研室 王秀红
《生物技术实践》，是我国普通高中首次开设的一门实验课。但并非实验指导手册那
样简单。单纯从操作层面上分析本模块的实验教学是有难度的，认真学习课程标准，真正理解本模块的教育意义，才能在思想上克服畏难情绪，从行动上克服困难，创造条件，以积极的心态和行动来完成该模块的教学任务，从而保证课程标准的基本理念顺利落实。
教科书的编写指南和评价依据是《普通高中生物课程标准（实验）》，是在课程标准基础上的一次再创造。课标是国家颁发的指导学科教学的纲领性文件。就从这个角度来认识本模块。
一、对本模块的认识
《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称《课程标准》）中的有关描述和解读。
1．课程设计思路
（1）模块价值
“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。
（2）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。这就是说，本模块并非只要学生埋头于实验操作，还要求学生了解生物技术在社会生活、生产、发展中的应用，对学生进行STS教育，并对选择学业（或职业）方向提供帮助。因为“继续学习理工类专业或对实验操作感兴趣的学生”这一群体，其学业志向和职业选择还将经历复杂的分化。
2．内容标准
在对本选修模块的说明中指出：“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。”这就是说，这是一门以学生为主体，通过实验设计和操作实践，学习科学探究的选修课程。36学时，2学分。
《课程标准》还说：“教师应根据本校的条件，指导学生选做本模块中的5～7个实验。”
这就是说本选修模块的学习还存在着模块内部的选择性。
简言之，本选修模块既是一门学习科学探究的实践课程，又是一门生物科学技术应用
于社会的STS课程，还是一门在教师指导下尊重学生各取所需、各展其长的课程。
二、教材特点和《教学指导意见》
翻开《生物技术实践》这本书，我们会发现它跟传统的教材有一个明显的不同，即没有章和节，而是由专题和实验组成的。意在体现课程标准对本模块的要求。课程标准明确指出，“本模块是实验课”，“对学生的要求是在自学有关知识的基础上，在教师的指导下自己设计并进行实验，然后收集和整理资料，写出报告，进行口头交流，相互讨论。”
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。教材的内容共有四个部分，依次是：微生物的利用，酶的应用，生物技术在食品加工中的应用，浅尝现代生物技术。四个部分之间相对独立，没有严格的顺序关系。每个部分下设3-4个实验，大体上也相对独立，以利于师生选择性完成本模块的学习。
实验目的 设备及用品 材料 步骤 小资料 思考与练习 建议活动
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
知识背景、 理清思路制定方案 补充知识 实验分析 实验的拓展
原理，为设计实验打基础
高中生物课程开设《生物技术实践》模块的主要目的如下：一是生物技术迅猛发展，与人类的生活和生产联系非常紧密，学生有必要有所了解，二是希望有助于克服中学理科生物教育存在的重知识传授，轻动手实验，重讲授，轻自学的弊端，强化学生设计实验、动手操作、收集证据、分析结果等科学探究的能力的培养，强化实践能力和创新精神的培养，强化科学、技术与社会关系的教育，为将来学生进一步学习奠定必要的基础。
浙江省新课程专业指导委员会生物学科组以《课程标准》为依据，结合我省实际情况和预测的可能出现的情况，还考虑实验本身的操作层面的问题，从教科书中的13个实验中筛选出7个实验为必做，分别是：考虑到方方面面
实验 课时建议 学分
实验1 大肠杆菌的培养和分离 2 20 2
3
实验5 加酶洗衣粉的使用条件和效果 3
实验6 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 3
实验8 果酒及果醋的制作 3
实验10 泡菜的腌制和亚硝酸的测定 3
实验11 植物的组织培养 3
复习 12
实验室守则 1
生物技术概述 3
相对容易做些，实际教学中可以将这些课时安排与其他模块统筹考虑。每个实验都有基本要求和发展要求。兼顾。例如实验4 果汁中的果胶和果胶酶基本要求是1.得出制作果汁的最佳条件。2.检测果胶酶的活性，观察果胶酶对果汁形成的作用。发展要求是收集果胶酶在其他方面利用的资料。发展要求要另外收集资料的。
三、学习本模块的意义和价值
1.较全面、真实地培养学生的科学探究能力
“倡导探究性学习”作为新课程理念之一是贯穿于全部必修和选修模块之中的。然而比之其他模块中的科学探究活动，本模块展现的是更加真实、丰富和完整的科学探究情景，学生拥有从了解、分析背景知识，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，具有很强的实战演练的性质。
2.较严格地、多方位地培养学生的实际操作能力
本模块教材中的实验，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。在我们的生物学课程中，过去对操作技能的要求相对狭窄，要求的精确性也不高，而本模块各课题，操作对象、方法技能多种多样，有许多都会因操作上的差之毫厘，导致结果的失之千里；有些还会因操作的失误而引发安全问题。
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，
3.拓展和加深对生物科学技术知识的理解
探究需要相关的背景知识，这些背景知识常常是跨学科的。操作需要了解相关的原理，不应该是“照方抓药”。对于过程和结果的总结和反思，形成一份科学的、有价值的实验报告，更反映了撰写者的科学知识水准和思维的周严。
本模块的教学内容，并非实验指导手册那样简单。对于中学生来说，尽管很多是新的知识内容，但是也需要复习有关的基础知识。因此，本模块仍具有获取知识的教育价值。即使是技术操作，本质上也是知识、原理的应用。
拓展和加深对生物科学技术知识的理解，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获取知识，在实践过程中理解知识，目的性更强，也因此会理解得更透彻，掌握得更牢固。
4.砥砺科学精神，端正科学态度，鼓励创新
这是一个以科学探究实践为主的学习模块，在“做”科学中，需要一丝不苟，百折不回，埋头苦干的精神，需要求真务实，谦虚谨慎，严格要求的态度。对学生来说，是砥砺科学精神，端正科学态度的难得的锤炼机会。
本模块的实验只是给出了实验目的、设备及用品、材料、步骤操作的简略框架，给学生留有创造的空间，学生完全可以遵循基本的原则和要求，对实验方法或予以改进，或独辟蹊径，可谓“条条大路通罗马”。因此，这也是一门鼓励创新的课。双刃剑。难也难在这里。
四、教学建议
在《教学指导意见》中每个实验都有相对具体的实验建议。
1、制定切实可行的教学计划
本模块由于涉及的都是实验，而且大部分可能是教师不太熟悉的实验，因此有必要加强学习和实践。学习课标，了解课标中关于本模块的具体要求；熟悉教材，了解教材的组织形式和呈现方式，提前做好知识上的贮备；购买相应的实验仪器、药品以及实验材料，等等。其中，在开课之前制定好一个切实可行的教学计划尤为重要，以下为制定的教学计划的重要组成部分：（1）本模块计划完成的实验顺序怎样安排？哪几个实验可以穿插进行？本模块的有些实验不能在一节课或两节课内全部完成，部分实验所需要的时间相对较长，下表为时间跨度较长的实验:
课题名称 时间跨度
果酒及果醋的制作 约1个月或3个月
泡菜的腌制和亚硝酸的测定 约1个月
大肠杆菌的培养和分离 约3天
植物的组织培养 约1个月至4个月
从表中可出看出，部分实验需要统筹安排，最好在开学之初就应制定一个实验进度表，避免教学过程中出现混乱的情况。
（2）各个实验需要的课时。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）？哪些仪器和药品必须提前购买？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）如何评价学生的学习情况？等等。
2．进行预实验
预实验是成功开展本模块教学的重要前提之一，预实验可以帮助我们分析教学过程以及学生实验活动过程中可能遇到问题和困难，找到解决的方法和途径，为正常的课堂教学提供直接的经验和素材。这几个实验大多数老师不太会做，教师指导作用的发挥不是一件轻松的事情。我们做过几个实验的经验看教师的知识储备和操作技能储备是非常重要的，要经得起学生的提问和求助。可能会碰到一些困惑与老师们探讨
（1）实验条件的困惑
本模块为实验课，重在实践，重在做，衡量教师教学效果的标准不是看教师讲课讲得如何精彩，而是在引导学生完成实验。教师在进行本模块教学时，首先必须克服畏难情绪，不要一上来就觉得这个模块没办法实施，或者只讲不做。
实验课总是需要很多的仪器设备。目前各学校仪器的装备情况确实制约了本模块的实施，致使许多老师把做实验变成了讲实验。即使没有条件完成实验的操作部分，也必须让学生进行自主研习和设计出可行的实验操作方案，并对实验结果进行预期和分析讨论。希望教师能着眼于学生全面发展和终身发展的需要，勇于实践，尽量创造条件努力完成实验，不要打退堂鼓。
如果所涉及的仪器没有见过的话，可以看看人教版本模块教师教学用书后所附的实验光盘。有些仪器有些教师确实没有见过，但我们不能说因为没有可调式移液器就不能进行实验了：可用移液管来代替可调式移液器。同样，没有超净工作台，我们可以在酒精灯旁边进行操作。全省至少有15所学校基本配齐了。尽量创造条件吧。
（2）对教材提供的粗线条的操作步骤进行细化有一定的难度。例如：实验6α-淀粉酶的固定化中用到石英砂，是用颗粒大小为0.5-1mm的，还是0.25-0.4mm石英砂好，还是无所谓。吸附柱或者叫反应柱用静脉滴注的注射器进行洗涤时会发生石英砂堵住气门芯的现象。后来查资料才知道要加一个滤网。又如实验4果汁中的果胶和果胶酶，沸水浴或酒精灯上加热，温度高到多少？100℃？酶失活吗？
收集其他版本教材或大学教材，比照参考，取长补短。
（3）对实验现象的分析和评价可能会心中没底
烧杯号 试管号 处理 加酒精（或沸水浴）前现象（理论上） 加酒精（或沸水浴）后现象
A 5g苹果匀浆+10ml酶溶液 12 加热不加热 沉淀被浓缩成一小团，分层十分明显分层 果汁被稀释
B 5g苹果匀浆+10ml水 34 加热不加热 沉淀被浓缩成一小团，分层十分明显，液体部分澄清度基本无变化分层，液体部分混浊 产生白色絮状沉淀
（4）对设备及用品的使用
设备新又缺少到位的操作培训，怎样正确使用是一个问题。
实验1：大肠杆菌的培养和分离 灭菌锅的高压蒸气灭菌法、接种环的使用、超净台 ↓
除了看说明书，还请教了学校医务室的医生
高压蒸汽灭菌锅的操作过程与注意事项
　　(1)准备。将灭菌锅通电，将准备灭菌的培养基及空玻璃器皿用牛皮纸包好，装入锅内套层中，物品放置不宜过多，过挤，锅内应留出三分之一空间。然后盖严锅盖，采用对角式均匀拧紧锅盖上的螺旋，关闭锅盖上的气阀。
　　(2)加热。点燃热源，开始加热。当锅盖上的压力表达到0.5千克/厘米2时，打开放气阀，排净锅内冷空气，直到压力表回降到“0”时，关闭气阀，继续加热。当压力表上升到所需压力时（一般为1千克/厘米2），开始计算灭菌时间。此时使压力始终维持在所需数值上，达到保压时间后，停止加热，使灭菌锅内压力自然下降。
　　(3)结束。待压力表降至“0”时，拧松螺旋，半开锅盖，用锅内余热烘干盖纸，10分钟后取出灭菌物品。
　　(4)注意事项。在灭菌过程中，应注意排净锅内冷空气，锅内冷空气如排放不净，会影响灭菌效果，达不到彻底灭菌的目的。由于高压蒸汽灭菌时，要使用温度高达120℃、两个大气压的过热蒸汽，操作时，必须严格按照操作规程操作，否则容易发生意外事故。
高压灭菌的原理是：在密闭的蒸锅内，其中的蒸汽不能外溢，压力不断上升，使水的沸点不断提高，从而锅内温度也随之增加。在0.1MPa的压力下，锅内温度达121℃。在此蒸汽温度下，可以很快杀死各种细菌及其高度耐热的芽孢。
对高压灭菌后不变质的物品，如无菌水、栽培介质、接种用具，可以延长灭菌时间或提高压力。而培养基要严格遵守保压时间，既要保压彻底，又要防止培养基中的成分变质或效力降低，不能随意延长时间。
实验4：果汁中的果胶和果胶酶 微量可调移液器的标准操作：①按到第一档，垂直进入液面几毫米。②缓慢松开控制按钮，否则液体进入吸头过速会导致液体倒吸人移液器内部吸人体积减少。③打出液体时贴壁并有一定角度，先按到第一档，稍微停顿1s后，待剩余液体聚集后，再按到第二档将剩余液体全部压出。
（5）材料来源和使用
实验1：大肠杆菌的培养和分离中的大肠杆菌，实验8：果酒及果醋的制作中的醋化醋杆菌。市场上基本没有菌种可买。是否可以从当地大学的生物系获得菌种。将一瓶醋盖子打开，几天后醋表面长出一层白色的东东就可用了。
实验4：果汁中的果胶和果胶酶中，果胶酶保存在冰箱中，做时取出，制备果胶酶溶液，浓度多少适宜？我们配成2％的果胶酶溶液中果胶酶无法溶解，0.2%的果胶酶溶液中果胶酶溶解的也不好，仍有不少酶沉淀下来。
实验5：加酶洗衣粉的使用条件和效果，未加酶的普通洗衣粉好像比较难买。加酶洗衣粉教材p36页推荐的是奥妙洗衣粉，但是实际上有的品牌的比他效果好。
实验10：泡菜的腌制和亚硝酸的测定 泡菜汁的选择 超市里买来的所谓韩国泡菜的汁，还不知道效果如何。咸菜汁肯定是不行的。
实验11：植物的组织培养 MS培养基母液P60：大量元素母液（10×）（混合定容时，必须最后加入氯化钙，因为会与磷酸二氢钾形成磷酸钙之类不溶于水的沉淀）;
微量元素母液：（100×）微量元素中的铁盐应单独配成母液，防止与其他元素混合形成三价铁，植物无法吸收；有机成分母液（100×）；激素母液等
（6）学生兴趣的维持
实验11：植物的组织培养进行菊花幼苗组织培养时，在日光灯下保持18－25OC的温度培养，每天的光照不少于14.5小时.2-3周后将生长健壮的丛状苗在无菌条件下转入生根培养基中,继续培养.……整个组织培养和操作需要将近3周4周甚至更长时间，实验时间拖的很长.学生起初实验积极性很高，但是由于实际操作要比想象中复杂的多，到实验后期学生可能会比较疲惫。
另外由于时间跨度过大，而学生平时课时紧张，也可能导致中途实验的连续性很难保证。这个问题在实验10：泡菜的腌制当中同样遇到。合理安排，什么和什么穿插进行要有统筹安排。走一步看一步可能在时间上会来不及。
建议组织课外活动小组，激发和保护学生学习的积极性。本模块的实验课题需要教师在课下完成大量的准备工作，例如，微生物实验室培养需要课前制备一个班用于接种的平板，课间需要管理、观察和记录微生物的生长状况；植物组织培养的准备工作更加繁锁。除大量的准备工作外，课间和课后还有一些后续实验需要部分学生完成，这就需要教师组织一些课外活动小组的学生参与进来，既满足了部分同学喜欢动手实验的好奇心，保护他们的学习热情，提高了他们的实验操作能力，又可以帮助教师完成一些课堂内无法由全部学生完成的部分实验，例如，制作果酒和果醋需要课间管理和记录；植物组织培养中的MS培养基所用的母液的配制，等等。另一方面，课外活动小组的同学还可以和老师一起完成课题的后续实验和一些未选入课堂教学的一些实验，实验过程和结果可以在课堂上展示和交流，以激发学生的学习兴趣，同时增加教师对实验的感性认识，为将来调整实验课题和教学内容打基础。
3．“学”围绕“做”
《生物技术实践》与所有其他生物课程的一大区别在于，几乎每个实验都要求制作产品。除个别情况外，产品均为物质实体，如果酒、果醋、泡菜等。每个实验应围绕怎样做、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”。只讲不做恐怕难过高考一关。曾经和宁波中学的老师们一起做了几个实验，深深地感觉到看看容易说说也容易做做难。例如实验5 加酶洗衣粉的使用条件和效果，可能是最简单的一个实验了，但是做了半天实验结果加酶洗衣粉和普通洗衣粉效果差不多，我们想问题可能还是出在洗衣粉上。普通的可能也加了酶。
4.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，具有很强的实践性。每个实验不限于1个或2个学时。有的实验需要连续进行若干天，但每天所需时间不一定很长。这些实验中有的是使学生了解基本原理或获得基本知识的，有的是偏重于实际应用的。本模块对学生的要求是在自学有关知识的基础上，在教师的指导下自己设计并进行实验，然后收集和整理资料，写出报告，进行口头交流，相互讨论。教师的主要任务不是详细讲解，而是给学生提供实验条件及必要的参考资料，指导学生设计和进行实验，参加和辅导学生的讨论。根据实验内容和实验室条件，每个实验可以1人、2人或多人1组，原则是使每个学生都有充分的动手机会。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。
5.确定有效评价体系
《生物技术实践》要求学生积极参与探究的全过程，包括实验设计、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，教材中恰恰缺乏这方面的内容。过程性评价是实验教学的重要环节，课堂教学效果表明，实验过程中的操作态度对实验结果有重要的影响，在实际的教学过程中，学生往往注重于操作形式、操作过程和实验现象，而忽视操作本身的科学和严谨性，这就需要教师不时地提醒学生，对学生的操作过程给予及时的评价，切不可教师讲完实验的原理、步骤和操作需要注意的事项后，就放任学生自己动手操作，以至于操作步骤的科学、严谨性，实验结果的分析等都轻轻放过。
过程性评价可从以下几个方面进行：（1）是否能够很好地设计实验方案；（2）是否能够自主或与他人合作动手操作；（3）是否能够对实验过程和结果进行客观地分析；（4）是否能够准确地表达自己的实验结果和观点；（5）是否能够及时完成实验报告。等等。
除过程性评价外，教师还应该事先制定对学生学分认定的方案，以下方案可供参考：
项目 分值(权重) 说明
课堂表现 10 主要指课堂教学和实验参与程度
实验操作 10 对实验操作进行抽查
实验报告 10 实验报告的完成情况
平时的阶段性测试 20 可以进行两到三次的阶段性纸笔检测
学业水平测试 50 完成5～7个实验课题后进行的统一纸笔测检
说明：以上五项相加，只要分值超过60，就可以获得2个学分。
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。建议把操作能力细化为形成性评价的一部分。
6．利用已有资源，促进学生更好地参与到课堂教学之中
本模块实验的特殊性决定了课堂教学的特殊性。例如，果酒和果醋、泡菜的制作过程需要较长的时间，而且由于卫生条件的限制等其他原因，教师不可能在实验室中让每位学生制作泡菜，但只讲制作原理和进行演示实验，显然不符合课程标准的要求，这时我们可以让学生在家和其父母一起尝试制作泡菜，要求学生一段时间后带着成品、制作报告、幻灯（照片）或者摄制的视频在课堂上交流，可能更能激发学生的学习兴趣。
除家庭资源外，还可利用一些社会资源。例如，当地的大学、园林处等等。
本模块教材的编撰，既是尝试，也是创新。期盼在教学实践中，能得到老师们的认可，更欢迎老师们提出宝贵的意见，共同建设好这门课程。
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