高二生物 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用（教學(xué)設(shè)計(jì)）

1、“植物細(xì)胞工程的應(yīng)用” 教學(xué)設(shè)計(jì)(冀彥男 深圳市龍華中學(xué))【課標(biāo)分析】普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版 2020 年修訂）（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）中的內(nèi)容要求是舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。新課標(biāo)中的學(xué)業(yè)要求為：結(jié)合生活或生產(chǎn)實(shí)例，舉例說明植物細(xì)胞工程及相關(guān)技術(shù)的基本原理（生命觀念）；針對(duì)人類生產(chǎn)或生活的某一需求，在植物細(xì)胞工程中選取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，嘗試提出初步的工程學(xué)構(gòu)想，進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和制作（生命觀念、科學(xué)探究）；面對(duì)日常生活或社會(huì)熱點(diǎn)話題中與生物技術(shù)和工程有關(guān)的話題，基于證據(jù)運(yùn)用生物學(xué)基本概念和原理，就生物技術(shù)與工程的安全與倫理

2、問題表明自己的觀點(diǎn)并開展討論（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）。 【教材分析】“植物細(xì)胞工程的應(yīng)用”這一節(jié)內(nèi)容隸屬于人教版高中生物學(xué)選擇性必修3生物技術(shù)與工程第二章第一節(jié)第二課時(shí)的內(nèi)容。第一課時(shí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞的全能性、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)等三方面內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)主要學(xué)習(xí)植物細(xì)胞工程的三方面應(yīng)用，即植物繁殖的新途徑、作物新品種的培育，以及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等內(nèi)容。 【學(xué)情分析】本節(jié)是在學(xué)習(xí)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】舉例說出植物細(xì)胞工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。關(guān)注植物細(xì)胞工程的進(jìn)展。認(rèn)同植物細(xì)胞工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1

3、.教學(xué)重點(diǎn) 植物細(xì)胞工程在植物繁殖、育種方面的應(yīng)用。2.教學(xué)難點(diǎn) 植物細(xì)胞工程在植物育種方面的應(yīng)該?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】 通過網(wǎng)上查閱資料搜索關(guān)于植物細(xì)胞工程的圖片、視頻等資料，制備關(guān)于植物細(xì)胞工程的教學(xué)課件?！窘虒W(xué)過程】1.植物繁殖的新途徑教師活動(dòng)：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課簡(jiǎn)要介紹石斛和連翹的應(yīng)用價(jià)值，提出問題：經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持如何解決？引出植物快速繁殖。學(xué)生活動(dòng)：聯(lián)想到植物快速繁殖的實(shí)質(zhì)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，而植物組織培養(yǎng)技術(shù)的生殖方式是無性生殖，能分析出快速繁殖的優(yōu)點(diǎn)及相關(guān)事例。設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生思考微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組

4、織培養(yǎng)技術(shù)，實(shí)際上是無性生殖的一種。在繁殖過程中，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，因此親、子代細(xì)胞內(nèi)DNA相同具有相同的基因，因此能保證親、子代遺產(chǎn)特性不變。利用這種技術(shù)能高效快速實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。通過快速繁殖的例子，讓學(xué)生切身感受到科技對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用。展示生姜再生產(chǎn)上長(zhǎng)期采用無性繁殖，容易感染多種病毒，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮且減產(chǎn)，且沒有有效的防治辦法，病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。教師活動(dòng)：提出問題串，引導(dǎo)學(xué)生通過四個(gè)問題分析作物脫毒。1.我們可以用什么方式獲取無毒的作物呢？2.為什么作物要脫毒？3.該選取什么部位的材料進(jìn)行脫毒？4

5、.選擇該種細(xì)胞更易獲得脫毒苗的理由是什么？聯(lián)系植物組織培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)應(yīng)說出脫毒過程。教師再舉一些現(xiàn)實(shí)生活中常見的作物脫毒實(shí)例，例如草莓、土豆、菠蘿等。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生對(duì)第一個(gè)問題可以產(chǎn)生諸多聯(lián)想，例如可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得無毒作物，教師在這里引導(dǎo)學(xué)生想到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。作物脫毒的原因是無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。選用分生區(qū)的細(xì)胞，理由在于植物分生區(qū)細(xì)胞病毒少，甚至沒有病毒。學(xué)生小組討論分析脫毒的具體過程。完成當(dāng)堂檢測(cè)1、2題。設(shè)計(jì)意圖：利用圖片和文字資料，營(yíng)造情境，有助于激活學(xué)生的思維。通過對(duì)文字的分析，注重學(xué)生對(duì)社會(huì)責(zé)任和科學(xué)思維的培養(yǎng)。作物脫毒

6、是另一個(gè)植物組織培養(yǎng)取得實(shí)際應(yīng)用成果非常多的領(lǐng)域，學(xué)生通過學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容將進(jìn)一步領(lǐng)悟生物技術(shù)造福人類。2.作物新品種的培育教師活動(dòng)：教師進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)情境，若要用高桿抗病植株和矮桿感病植株獲得矮桿抗病純種植株，該如何獲得呢？除了雜交育種外，我們還學(xué)過一種更為簡(jiǎn)便的方式，即單倍體育種。在單倍體育種的全過程中哪里涉及到植物組織培養(yǎng)技術(shù)呢？而突變體的利用中實(shí)際上就是誘變育種，學(xué)生在必修二中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，在這里只做簡(jiǎn)單回顧和對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生回憶單倍體育種的方法，能快速反應(yīng)出單倍體育種的原理即染色體變異，后小組討論出在花藥離體培養(yǎng)的階段涉及到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。并能講出單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)，后簡(jiǎn)單跟隨

7、教師回顧突變體的利用并回憶誘變育種的相關(guān)知識(shí)，即為突變體的產(chǎn)生原理和優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)意圖： 3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)教師活動(dòng)： 教師介紹初生代謝物和次生代謝物的概念，學(xué)生要理解次生代謝物不是生物生長(zhǎng)所必需的一類小分子有機(jī)化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。實(shí)例為人參皂苷的工廠化生產(chǎn)，這個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)際也是運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。學(xué)生活動(dòng)： 生產(chǎn)過程：第一步，選擇人參根作為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙含量高的細(xì)胞株作為種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。第二步，將第一步選擇到的細(xì)胞株在發(fā)酵罐中得適合培養(yǎng)液中進(jìn)行液體培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量。第三部，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行破碎，從中提取人參皂甙。完成當(dāng)堂檢測(cè)3、4題。設(shè)計(jì)意圖：細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)與發(fā)酵工程技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)近年來發(fā)展迅速，我國(guó)在該領(lǐng)域取得了不少進(jìn)展。教材先介紹了次生代謝物的種類和作用；在學(xué)生具備這些基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，再闡述了進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的原因和意義，進(jìn)一步還通過細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)為紫杉醇的生產(chǎn)提供新思路的例子，深化學(xué)生對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，讓他們從中感悟生物技術(shù)在解決人類面臨的一些問題時(shí)發(fā)揮的重要作用。 4. 拓展應(yīng)用 讓學(xué)生嘗試制作“手指植物”，以及調(diào)查相關(guān)產(chǎn)品的銷售情況和經(jīng)濟(jì)效