1、人类面临的问题之一：健康问题教学案教学重点1.尝试说出人类健康面临的新挑战。2.举例说出生物科学和人类社会的关系。教学难点1.通过对各种信息资料的收集与整理，提高学生获取与甄别有效信息的能力，培养学生的批判性思维。2.举例说出生物科学和人类社会的关系。3.举例说出人类健康面临的新挑战。教具准备教师通过网络等途径收集的一组有关“人类健康面临的挑战”“生物科学与人类社会的关系”的图片、文字信息(有条件的学校可以将相关信息做成多媒体网页，并与相关网站链接)。课时安排2课时三维目标 1.举例说出人类面临的健康问题。2.了解基因诊断与基因治疗的应用、价值与意义。3.能利用网络、报纸、杂志以及电视媒体等途
2、径收集资料，能根据材料写出一篇符合规范的研究报告。4.讨论“癌症的病因与预防措施”“2002年10种高发病率与引起高死亡率的传染病”，形成问题对比分析能力、数据分析等能力。5.经历“从某一方面收集生命科学的最新进展的资料并相互交流”的课题研究，初步形成“动手做科学”的能力、课题研究意识、信息的收集与甄别的能力、批判性学习的能力、交流与交往的能力。6.认同科学研究与技术进步的社会价值，了解生命科学的发展现状，关注生命科学的发展对人类未来的影响，学会辩证地看待生物技术的价值与意义。7.懂得利用所学的生物学知识，帮助自己进行各种抉择，并对今后的职业选择和学习方向有更多的思考，要健康、积极并且负责任的
3、生活。8.理解生物科学的发展得到了来自于物理、化学、哲学以及其他学科的巨大帮助，了解迅猛发展的生命科学对其他学科也有着巨大推动作用，从而树立一种泛学科的“大科学”思想。9.树立科学、社会、技术相统一的思想(STS)。10.通过小组学习过程中的合作与交往培养学生的协作意识与交往的态度。第1课时身边的生物科学教学过程 (注：本节设计为材料的研究性学习，教师可以通过网络、报纸、杂志等途径、渠道，收集、整理“身边的生物科学”的相关材料，分发给学生，或者在网络教室，将材料制成网络链接，让学生自主探究)导入新课师生物科学是研究生命现象和生命活动规律的科学。它是医药科学、农业科学、环境科学以及其他有关科学的
4、基础。目前，生物科学在微观和宏观两个方面都得到了迅速、令人瞠目结舌的发展，与工程技术、信息技术等领域的结合日益紧密。为了感受生命科学的发展及其给我们生活带来的影响，我们来回顾离我们不太遥远的2003年的世界科技取得了哪些成就：课件展示：资料一：2004年1月19日出版的美国科学杂志评出了2003年十大科学成就。这十大科学成就为： (1)发现宇宙大部分是由暗能量组成的新证据；(2)解开精神病之谜，研究人员发现了可增加精神分裂症和抑郁症等遗传疾病风险的特殊基因；(3)切身感受全球变暖；(4)小核糖核酸分子研究继续升温，科学家继续探索小核糖核酸分子如何影响从早期发育到基因表达等多种细胞行为；(5)单
5、分子研究工作取得进展；(6)天文学家证实，宇宙中伽马射线的爆发与超新星之间存在联系；(7)老鼠胚胎干细胞既能发育成精子又能发育成卵子；(8)科学家发现“左手”物质；(9)人类男性Y染色体中发现成对基因(即排列成镜像的对称物)；(10)在规模临床试验中表明传统化疗中使用的抑制血管生成药可延长结肠癌患者的生命。师:在2003年的全球十大科学成就中，哪几项是属于生命科学范畴所取得的成就？推进新课板书：一、人类面临的问题：健康问题(一)近年来生命科学取得的成就及其对社会发展的影响生:其中的(2)(3)(4)(5)(7)(9)(10)项属于生命科学范畴的巨大成就。学生活动：学生以学习小组为单位，讨论、交
6、流自己的观点。小组交流：第一组：2003年北半球酷热天气表明，全球变暖已不再是抽象的概念。全球变暖可能导致冰川融化，干旱蔓延，作物减产和动、植物行为异常等后果。第二组：在单分子研究工作取得的进展，可以揭示细胞内单分子的多种活动迹象，可以阐明细胞内的分子活动机理，为深入研究生命的本质奠定基础。第三组：在精神病研究领域取得的进展，该研究成果对于研制治疗这类疾病的新药意义重大。第四组：对小核糖核酸分子的研究，将有助于人类战胜诸如艾滋病和肝炎等疾病。第五组：老鼠胚胎干细胞的全能性研究，将使科学工作者在干细胞领域取得突破，这项技术可以用于医学器官移植等多种领域。第六组：人类男性Y染色体中成对基因(即排列
7、成镜像的对称物)的发现，对于人类自身的认识、疾病的预防等具有重要的意义。第七组：在规模临床试验中表明传统化疗中使用的抑制血管生成药可延长结肠癌患者的生命的研究，可以在癌症的治疗中被有效的应用，为人类最终攻破癌症这一难关奠定基础。师:2003年世界为生命科技的成就而喝彩，那么，2004年的世界科技又有哪些辉煌呢？课件展示：资料二：2004年1月13日，由584名中国科学院和中国工程院院士投票评选的“2004年世界十大科技进展新闻”，在京公布结果。这十大科技进展新闻为：(1)“勇气”号和“机遇”号火星车登陆火星并发现有水的证据；(2)超音速飞机创飞行时速新纪录；(3)“卡西尼”号飞船成功进入土星轨
8、道；(4)首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞，实验显示，利用这种办法获得的胚胎干细胞具有多能性，可分化成骨骼细胞、肌肉细胞和未成熟的脑细胞等多种细胞类型；(5)首次利用核磁共振技术观测到单个电子；(6)利用核反应堆大规模制氢技术；(7)开发出世界最快光通信技术；(8)发现太阳系最遥远的大天体；(9)艾滋病病毒抗体研究获得重要进展：法国巴斯德研究所科学家成功地在兔子身上获得可以阻止多种艾滋病病毒入侵的抗体；(10)停止或暂停的分子马达制成。那么，在最近的10年来，有关诺贝尔化学奖的获得者在相关领域取得了哪些成就呢？课件展示：资料三：根据诺贝尔基金会提供的资料，以下是最近十年诺贝尔化学奖获得者名单
9、及研究领域。(1)2005年：瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔化学奖授予一名法国科学家和两名美国科学家。三位获将者分别是法国石油研究所的伊夫肖万、美国加州理工学院的罗伯特格拉布和麻省理工学院的理查德施罗克。他们获奖的原因是在有机化学的烯烃复分布反应研究方面作出了贡献。烯烃复分解反应广泛用于生产药品和先进塑料等材料，使得生产效率更高，产品更稳定，而且产生的有害废物较少。瑞典皇家科学院说，这是重要基础科学造福于人类、社会和环境的例证。(2)2004年：以色列科学家阿龙西查诺瓦、阿弗拉赫尔什科和美国科学家伊尔温罗斯，表彰他们突破性地发现了人类细胞如何控制某种蛋白质的过程，具体地说，就是人类细胞对无
10、用蛋白质的“废物处理”过程。(3)2003年：美国的彼得阿格雷和罗德里克麦金农，表彰他们在细胞膜信道(水信道与离子信道)方面作出的开创性贡献。(4)2002年：美国的约翰芬恩、日本的田中耕一、瑞士的库尔特维特里希，表彰他们发明了对生物大分子进行确认和分析的方法。(5)2001年：美国的威廉诺尔斯、巴里夏普莱斯、日本的野依良治，表彰他们在更好地控制化学反应方面所作出的贡献。这为发明治疗心脏疾病和帕金森综合症的药物铺平了道路。(6)2000年：美国的阿兰黑格和阿兰麦克迪尔米德、日本的白川秀树，表彰他们发现了导电的塑料和研发具有传导性能的聚合体。(7)1999年：美国的阿米德泽维尔，表彰他在基本化学
11、反应领域所作出的先驱性研究。他将毫微微秒光谱学应用于化学反应的转变状态研究。(8)1998年：美国的沃尔特科恩，表彰他在20世纪60年代提出密度泛函理论。英国的约翰波普，表彰他发明了测验化学结构和物质特性的计算机技术。(9)1997年：美国的保罗博耶、英国的约翰沃克、丹麦的詹斯斯科，表彰他们在发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶所取得的成果。(10)1996年：英国的哈诺德克奥托、美国的小罗伯特荷尔、理查德斯发现了碳元素的新形式富勒氏球(也称布基球)C60。那么，近年来的诺贝尔生理学或医学奖的获得者又在关注哪些问题呢？课件展示：资料四：据美联社2004年10月4日报道，根据诺贝尔基金会提
12、供的资料，以下是20041994年诺贝尔生理学或医学奖获得者名单及他们所从事的研究领域。他们是：(1)2005年：澳大利亚科学家Barry J.Marshall和J.Robin Warren，表彰他们发现幽门螺杆菌属细菌及该菌在治疗胃炎和胃溃疡病方面的作用而获此奖。(2)2004年：美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克，人能够分辨和记忆约1万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？这二位科学家通过自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙，清楚地阐明了人类嗅觉系统的工作方式。(3)2003年：美国科学家保罗劳特布尔和英国科学家彼得曼斯菲尔德，表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。这项
13、技术使人们可以详细了解大脑和人体内部器官的状态。(4)2002年：英国的约翰劳尔斯顿和悉尼布雷内、美国的罗伯特霍维茨，表彰他们在研究基因如何控制器官发育和细胞死亡过程方面所作出的贡献。(5)2001年：美国的利兰哈特韦尔、英国的蒂莫西亨特、保罗纳斯，表彰他们发现在细胞裂变中的重要控制物质，这可以使人们找到癌症治疗的新方法。(6)2000年：瑞典的阿尔维德卡尔森、美国的保罗格林加德、埃里克埃德尔，表彰他们在脑细胞是如何传递信号方面的研究成果。这使人们进一步加深了大脑是如何工作的理解，并为治疗神经和精神紊乱提供了更好的方法。(7)1999年：美国的布洛伯尔，表彰他在蛋白质研究方面所取得的成果，这为
14、人们了解疾病的形成提供了新的知识，其中包括囊肿性纤维化和肾积石疾病。(8)1998年：美国的费里德慕拉德、路易斯伊格纳罗和罗伯特佛契哥特，表彰他们发现了一氧化氮中的生物组成要素。(9)1997年：美国的史坦利布鲁希纳，表彰他发现数种大脑疾病中的致病物质。(10)1996年：澳大利亚的彼得杜赫提和瑞士的沃尔夫辛克纳吉，表彰他们发现免疫系统是如何识别被病毒感染的细胞。世界在进步，中国在发展，那么中国科技界，尤其是医药科技领域在做些什么呢？课件展示：资料五：据中新社报道，中国医药科技十大新闻评选活动于十二月十五日在搜狐网健康频道推出，共得到一万三千四百五十二张网络投票，评选出2003年中国医药科技十
15、大新闻：(1)国家人类基因组南方研究中心钩端螺旋体基因组研究；(2)同济大学发现家族性房颤致病基因；(3)复旦大学肝癌转移预测研究；(4)中山大学附一院捕获帕金森病关键基因；(5)国家人类基因组南方研究中心检测日本血吸虫不同发育阶段的基因片段；(6)中国医科院肿瘤所对食管癌、肺癌遗传易感基因的多态性研究；(6) 解放军三二医院发现中国汉族人两个基因与白种人HIV抗性基因遗传突变频率和多态性方面有所不同；(7)中科院昆明植物所成功研制出世界上第一个通过严格科学验证的抗艾滋病中药复方制剂；(8)两种肿瘤基因药物获国家一类新药证书：深圳赛百诺基因技术有限公司采用基因工程方法研制出用于头颈部肿瘤基因治
16、疗的腺病毒载体；(9)第四军医大学生物技术中心将重组改构肿瘤坏死因子正式用于临床；(10)中科院上海神经科学研究所关于大脑胶质细胞与学习记忆关系、大脑对视觉信号识别模式、疼痛相关基因表达谱以及神经递质传递和神经发育调控机制等取得重大进展。 如何降低发病率，使社会公众远离癌症呢？板书：(二)癌症的病因与预防措施学生活动：以问题为目标指向，阅读课本P2“癌症的病因和预防措施”，并在小组内交流自己的观点，由学习小组记录员记录。第一组：目前，癌症依旧是人类的“第一大杀手”，大多数的癌症仍然是不治之症。第二组：物理因素、化学因素与生物因素会导致癌症的发生。例如：大剂量的紫外线、X射线会导致癌症的发生；腌
17、制食品中的亚硝酸盐也会导致癌症的发生；某些病毒会导致癌症的发生。第三组：与20世纪70年代相比，20世纪90年代我国范围内的癌症发病率呈现不同的态势，部分癌症的发病率下降，部分癌症的发病率上升。发病率下降的癌症主要是宫颈癌、鼻咽癌、食管癌与女性的乳腺癌；发病率上升的癌症主要是胃癌、肝癌、肺癌与白血病。其中发病率上升最快的是肺癌，其次是肝癌。同时，死亡率增长了11.56%。第四组：从数据可以看出，农村的癌症发病率上升速度高于城市，这可能与农村的医疗条件、卫生保障制度、农民的生活习惯以及发现癌症之后未能及时、有效的得到治疗有关。第五组：根据世界卫生组织的统计，世界范围内的癌症患者，2003年与19
18、90年相比，发病率与死亡率均明显增长。第六组：癌症的发病率增长的原因可能是多方面的，如环境污染、吸烟、人口老龄化、工作压力大、不注意体育锻炼以及其他不健康的生活方式等。第七组：要降低癌症的发病率，首先要避免接触物理、化学、病毒等各种致癌因子，其次要注意积极参加体育锻炼以增强体质，保持心态健康，养成良好的生活习惯，当然我们还要倡导健康积极的生活方式；对于癌症，目前只能做到早检查、早治疗，对于中晚期癌症患者的治愈率是比较低的，因此建议每年做例行身体检查，有病及时就医，同时加强社会医疗保障体系。课件展示：(1)2003年春夏之交，非典型性肺炎在我国流行爆发，部分城市出现了学校停课、工厂停产、商场停业
19、的现象，很多与非典患者共同工作和生活的人被隔离在家。为什么人们对非典型性肺炎这么恐惧呢？这是因为它具有较高的传染性和致死率，而这一切都是由SARS病毒造成的。(2)展示与SARS病毒有关的录像，也可展示SARS病毒的结构示意图、SARS患者肺部的X光照片等。师:除了癌症，我们的健康还面临着很多的挑战，非典、疯牛病、禽流感、心血管疾病与糖尿病等等字眼，时常出现于电视、报刊与网络等传媒中，成为我们生活中不应有的一部分。那么，除了上述疾病之外，还有哪些传染性疾病在困扰着我们的健康呢？学生活动：阅读课本相关内容，并对自己了解的某种传染性疾病阐述自己的见解，与同学们分享自己的感受。板书：(三)传染病威胁
20、人类健康师:与2001年相比，2002年的各种传染性疾病的发病率与死亡率呈何态势？其中发病率与病死率较高的传染病分别是哪几种？生:与2001年相比，2002年的各种传染性疾病的发病率与死亡率基本稳定；发病率较高的传染病是病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病与麻疹；病死率较高的传染病依次是狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风和流脑。课堂小结(1)“社会就是科学，生活就是哲学”，现代科学的主要目标之一，就是关注社会，关注公众，关注人类社会的过去、现在与将来。在当今社会不断进步、科学技术与公众的科学素养不断发展的同时，一些严重威胁全人类生存和可持续发展的问题也日益加剧，引起了许多有识之士的关注和深深的忧虑。
21、(2)总体而言，全球化进程加速，社会、经济、环境问题愈发严重，三者如何和谐发展的矛盾不断加剧，当今社会正进入抉择性发展的新阶段。(3)具体而言，当今世界，人类面临的全球性问题诸多，主要包括粮食问题、人口问题、资源问题、生态环境问题、能源问题、贫困问题、疾病问题、技术的局限性问题等等。(4)生命科学将与其他学科一起共同关注社会发展和人类进步，我们为已取得的辉煌成就而自豪，更为灿烂的明天而欢欣鼓舞。板书设计 第一章生物科学和我们第一节身边的生物科学一、人类面临的问题：健康问题(一)近年来生命科学取得的成就及其对社会发展的影响(二)癌症的病因与预防措施(三)传染病威胁人类健康第2课时基因诊断与基因治
22、疗教学过程 导入新课课件展示：(1)假如某地区正在流行“非典型性肺炎”(SARS)，一个患者突然出现不明原因的发热、咳嗽，假如你是科技工作者，你该怎样对该患者进行诊断？(2)在东南亚某地区，突然发现大量家禽不明原因的死亡，怀疑是感染了禽流感，假如你是科技工作者，你该怎么办？(3)一个母亲患有一种遗传病，现她怀有一胎儿，怀疑也患有该遗传病，该如何对该胎儿进行检测，以确认他(她)是否患有该遗传病呢？学生活动：阅读课本P3相关内容，并以小组为单位，讨论上述问题并阐述自己的观点，小组记录员记录并整理本组观点。生:对于“非典型性肺炎”(SARS)、禽流感与遗传病检测的方式有很多种，如通过病理学等手段进行
23、检测；而现代生物技术中的基因诊断技术可以使得上述疾病的检测更加快速、灵敏、简便，使得疾病的防治更为有效。师:第一例基因诊断技术应用于临床实践是在什么时候？诊断的是何种疾病？推进新课板书：二、基因诊断与基因治疗(一)基因诊断通过多媒体呈示以下情景，教师对相关问题进行描述、分析。基因诊断的对象主要有：病原微生物的侵入：一般侵入体内的病原微生物可通过显微镜检查及免疫学方法进行诊断。但是，直接检测病原微生物的遗传物质可以大大提高诊断的敏感性。而在无法得到商业化抗体时，基因诊断就成为检测病原微生物感染，尤其是病毒感染的唯一手段。此外，由于基因碱基配对原理的基因诊断可直接检测病原微生物的遗传物质，所以诊断
24、的特异性也大为提高。目前，基因诊断已在病毒性肝炎、艾滋病等传染病的诊断中发挥了不可代替的作用。先天遗传性疾病：目前，大多数遗传病还缺乏有效的治疗手段，因而可对胎儿进行产前基因诊断。对确诊患病的胎儿实施人工流产是避免遗传病患儿出生的有效措施。已有多种传统的遗传性疾病的发病原因被确定为特定基因的突变。例如：苯丙氨酸羟化酶基因突变可引起苯丙酮尿症；腺苷脱氨酶基因突变可引起重症联合免疫缺陷症(SCID)；而淋巴细胞表面分子CD40或其配体(CD40L)基因突变则可引起无丙种球蛋白血症。这类疾病的诊断除了仔细分析临床症状及生化检查结果外，从病因角度作出诊断则需要用基因诊断的方法检测其基因突变的发生。用基
25、因诊断的方法检测这些位点的改变，不仅对临床诊断，而且对疾病的病因和发病机理的研究都具有重要的意义。后天基因突变引起的疾病：这方面最典型的例子就是肿瘤。虽然肿瘤的发病机理尚未完全明了，但人们可以初步认为肿瘤的发生是由于个别细胞基因突变而引起的细胞无限增殖。无论是抑癌基因发生突变还是癌基因发生突变，如果确定这些改变的发生，都必须进行基因诊断。其他：如DNA指纹、个体识别、亲子关系识别、法医物证等。板书：(二)基因治疗师:你了解重症联合免疫缺陷症(SCID)的疾病机理吗？这种疾病在医生的指导下服用一些抗生素或抗病毒类药物，多喝白开水，注意休息，几天之后可痊愈吗？学生活动：阅读课本P4基因治疗的相关知
26、识，并思考上述问题。生:患有重症联合免疫缺陷症(SCID)的个体，其体内腺苷脱氨酶基因突变，不能正常合成腺苷脱氨酶，而该酶对于降解毒素是关键的，因此患者将出现免疫缺陷。由于是基因突变导致的疾病，因而不能用治疗流感的方法来治疗重症联合免疫缺陷症(SCID)。师:假如某人患了重症联合免疫缺陷症(SCID)，该如何进行治疗？生:可以通过基因治疗技术来治疗该疾病。师:什么是基因治疗？基因治疗的原理(基因治疗的两种途径)是什么？学生活动：阅读课本P4中“基因治疗的两种途径”图群，并思考上述问题。生:基因治疗(gene therapy)是指采用转基因技术将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异
27、常引起的疾病，以达到治疗目的。基因治疗(gene therapy)的原理是指采用转基因技术将目的基因导入患者的某种细胞中，体外培养使其增殖，然后输回患者体内，这样重组受体细胞因导入正常的基因，可以纠正或弥补缺陷基因带来的影响；或将带有治疗作用的基因通过载体直接送入患者的某些细胞中，从而达到治疗疾病的目的。师:基因治疗技术能有效治疗疾病、提高人类健康水平，那么目前来说，是否所有的遗传性疾病都可以采用基因治疗？生:不可以，例如神经细胞不能以基因治疗技术进行治疗。师:进行基因治疗必须具备哪些条件？师:进行基因治疗必须具备下列条件：选择适当的疾病，并对其发病机理及相应基因的结构功能了解清楚；纠正该病的
28、基因已被克隆，并了解该基因表达与调控的机制与条件；该基因具有适宜的受体细胞并能在体外有效表达；具有安全有效的转移载体和方法，以及可供利用的动物模型。课堂小结(1)复合免疫缺陷综合征的基因治疗：1991年美国批准了人类第一个对遗传病进行体细胞基因治疗的方案，即将腺苷脱氨酶(ADA)导入一个4岁患有严重复合免疫缺陷综合征(SCID)的女孩。采用的是反转录病毒介导的间接法，即用含有正常人腺苷脱氨酶基因的反转录病毒载体培养患儿的白细胞，并用白细胞介素(IL2)刺激其增殖，经10天左右再经静脉输入患儿。大约12月治疗一次，8个月后，患儿体内ADA水平达到正常值的25%，未见明显副作用。此后又进行第2例治
29、疗获得类似的效果。(2)我国复旦大学等单位对乙型血友病的基因治疗也进行了有意义的探索，他们在兔模型的基础上，将人第因子基因通过重组质粒(pcmvix)或重组反转录病毒(N2CMVIX)导入自体皮肤成纤维细胞，获得可喜的阶段性成果，相信不久的将来，基因治疗会在我国取得成功。(3)总体来说，目前已批准治疗的病例约120例，其中约110例为肿瘤，遗憾的是，除黑色素瘤有些端倪外，全都未能成功。治疗了10余例单基因病，除ADA缺乏症和乙型血友病有一定疗效外，其余都还在实验阶段。但人们再也不怀疑基因治疗不仅可能办到，而且指日可待。板书：(三)研究性学习交流活动主题：以学习小组为单位，交流关于“现代生命科学
30、的发展热点是什么”的研究性学习成果。给活动的组织者与交流者几点建议：(1)我们一定要本着“求是唯真、崇文扬善、创新臻美”的态度去做科学，注意每一个细节，以使我们第一次的研究成果经得起别人的推敲。(2)我们要从“小”处做“大科学”，不要从“大”处做“小科学”。(3)若以图片、表格等形式来反映研究成果，会让你的研究成果更容易被听众所接受。(4)研究性学习需要提出自己的研究报告，同时也要让听众看到研究过程中的第一手资料，以增加研究成果的说服力。(5)不妨向别人介绍一下自己在这个研究过程中亲历的一些事情以及自己的感受，这容易引起别人的共鸣。(6)研究性学习的交流时间设置要合理，要给汇报者提供展示自己成果的机会，也要给听众提出问题、质询的机会。板书设计 二、基因诊断与基因治疗(一)基因诊断(二)基因治疗(三)研究性学习交流
