“植物細胞工程”一節的教學設計

摘要 敘述通過“植物細胞工程”一節的教學，讓學生初步了解和掌握植物細胞工程的基本技術手段，認識生物科學，了解生物科學發展前景和在實踐中的廣泛應用：培養學生小組合作和獨立解決問題能力。

關鍵詞 植物細胞工程 植物組織培養 植物細胞的全能性

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 教材分析及設計思路

“植物細胞工程”是蘇教版高中生物教材選修3第二章“細胞工程”的第二節，本節主要學習內容是植物細胞工程的技術手段之一：植物組織培養技術及依據的理論基礎、應用于農作物育種的廣闊前景。其中植物組織培養的原理和過程是教學的重點和難點，它承載著學生認識科學技術、了解生物科學發展的前景以及科學探究能力等科學素質的培養。

設計思路：依據細胞全能性原理可以進行植物組織培養，學生在必修I模塊已有了初步認識，讓學生通過回顧已掌握的知識，創設問題情景，激發學生積極思維，積極討論，共同協助，培養學生小組解決問題和提出問題的能力。在討論解決問題的過程中加深對知識的理解。本節知識起承上啟下的作用，所以通過回顧已有知識加深新舊知識的聯系，引出植物細胞工程的技術手段之一，植物的組織培養技術，并且這部分內容與人類生產、生活密切相關，所以應該緊密聯系生活實際，舉出相應的實例，加強對知識宏觀七的把握，要求學生用舉例方式說出植物組織培養技術在農，林業及瀕危植物的保護等方面的具體應用。

2 教學目標

2.1 知識目標

(1)簡述植物組織培養的概念和過程。

(2)捕述人工種子的結構和應用。

(3)植物組織培養在生產實際中的應用。

2.2 能力目標

(1)培養閱讀能力，觀察能力，思維能力，小組互助合作學習能力。

(2)嘗試植物組織培養技術，學會制作人工種子模型。

2.3 情感態度與價值觀

(1)形成生物體結構與功能，局部與整體相統一的觀點。

(2)認識生物科學的技術手段及生物科學的進展，正確理解科學、技術、社會之間的關系，激發樂于學習生物科學的興趣。

(3)體驗人工種子設計的科學性和巧妙性。

(4)培養學生對社會的責任感，并激發求知欲。

3 教學過程

3.1 課前準備

教師要求學生課前搜索現代生物技術在農業生產中的應用及成果(重點了解植物組織培養技術)。教師準備：馬鈴薯、人工胚乳、花生等實驗材料；多媒體課件：番茄一馬鈴薯圖片，植物組織培養的過程的視頻材料(胡蘿卜形成層培養過程)，人工種子圖片。

3.2 創設情景，引出新課

我國人口眾多，隨著人口快速增長與人均占有耕地面積逐漸減少之間的矛盾日益突出，因而糧食問題已成為人們亟待解決的緊迫問題，于是人們提出一個夢想：番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是經常食用的蔬菜，能否讓一株植株地上部分結番茄，地下部分長馬鈴薯呢?這個幻想可能實現嗎?(圖片展示番茄——馬鈴薯)現在已經被成功培養，就是應用植物細胞工程的技術手段(引入新課)。

問題討論：

①植物細胞工程的理論基礎是什么?通常采用的技術手段有哪些?

②植物組織培養技術的理論基礎是什么?

③什么叫做細胞全能性?

④為何已分化的細胞仍具有發育成完整個體的潛能?

⑤動物細胞具有全能性嗎?

⑥生物體所有細胞全能性都一致嗎?

教學意圖：教師設計的一系列問題，學生回顧原有的知識通過小組討論分析思考，在解決問題的過程中掌握知識；開展“自主、合作、探究”式學習活動，理出細胞全能性和植物組織培養的知識結構和層次；對必修I課中與上述兩知識點有關的內容進行全面、充分地復習；找出新舊知識之間的聯系與區別。

3.3 學習植物細胞的全能性

教師糾錯并歸納總結細胞的全能性概念、原因。

問題討論：

①具有全能性一定能表現出全能性嗎?(展示圖片：科學家利用菊花花瓣培養的菊花)

②為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株呢?

③為什么植物的花瓣在植物體內沒有能發育成完整的植株呢?

④怎樣才能由一塊組織通過培養得到一株完整植株，應該如何操作?

教學意圖：由一個知識點過渡到另一個知識點，在問題的積極探討中，充分激發學生思維。自然而然的過渡可以更好地激發學生求知欲。

3.4 學習植物組織培養技術：

概念：分析把握三個要點：①原理；②條件；③材料。

過程：請閱讀課本第46-47頁有關內容和圖示，分小組討論分析和回答以下問題：

①植物細胞表現出全能性的條件有哪些?

②在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作?

③為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養成小植株嗎?

④培養基的成分有哪些?

⑤請學生們根據上述過程概括出植物組織培養技術的流程圖，并與其他同學交流。

然后播放胡蘿卜形成層組織培養的有關視頻，總結歸納。

教學意圖：通過獨立閱讀，培養學生一定的自學能力，歸納總結能力；小組合作探討、相互啟發，實現優勢互補，對知識的理解更加深刻；視頻及圖片具有直觀、生動、形象等特點，能激發學生的探究欲望和學習興趣，使學生所學知識立足于實際，增強知識的可信度。

拓展：(1)離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養成完整的植物體?

(2)決定植物細胞脫分化、再分化的關鍵因素是什么?

3.5 強調幾個概念

教師需要強調愈傷組織、植物細胞的脫分化、植物細胞的再分化等概念。

教師設問：既然愈傷組織能發育成植物，那能不能把愈傷組織先保存起來，像種子一樣等需要時再用呢?可以制成人工種子。

3.6 學習人工種子

教師講述：這個設想最初是由英國科學家于1978年提出的。這一設想引起人們極大興趣。因為不少植物需要生長數年才能結出種子；優良雜種的后代因發生性狀分離而喪失其優良特性；種子的生產受季節、氣候和地域的限制；制種需要占用大量土地。(啟發學生回憶玉米、小麥等植物種子的結構)要求學生按這種思路，來研究人工種子的制備。(教師發給學生材料，由學生根據課本第47頁，制作“人工種子”模型。)

教學意圖：促進學生角色的轉變，由被動接受者轉變為主動的參與者，讓他們在實踐活動中體驗、領悟生物知識；培養學生動腦、動手的習慣，加深對知識的理解和掌握。

3.7 在輕松愉快的學習環境中歸納總結和拓展

植物細胞工程中應用到的技術手段包括植物組織培養、植物細胞培養、植物體細胞雜交，其中植物組織培養是基礎，它的應用在現代農林業中越來越廣泛，可以快速繁育無病毒的植株，并能保持母本的優良形狀。

3.8 布置課后作業

根據人工種子的制作要求，教師可進一步讓學生提供其他可以做人工種子模型的材料，并討論：

人工種子有哪些優點呢?

同時舉例說出植物組織培養在農林業及瀕危植物保護等方面有哪些應用。

4 課后反思

本節課引課新穎自然，激發學生對新知識極大的興趣，教師創設一系列問題情景，引導學生進行課堂回顧和談論，分小組解決。討論很激烈，充分調動了學生學習的主動性和積極性。以舊知識引出新知識，使學生在已有掌握知識水平上加深和拓寬；新知識點由學生閱讀后，根據教師所設計的問題，討論解決。在真正意義上做到把課堂還給學生，充分發揮教師的指導作用，學生通過討論對知識的掌握更加深入，并發揮小組合作學習的優勢，拓寬了知識面。