STC理念下《植物細胞工程的基本技術》教學設計

劉夢月

一、教材分析及教學策略

《植物細胞工程的基本技術》是人教版高中生物選修3專題2第1節的內容，本節包括“植物組織培養技術”和“植物體細胞雜交技術”兩部分內容，其中“植物組織培養技術”在必修1及選修1中都有介紹，屬于學生的已有知識，而“植物體細胞雜交技術”是一個全新的領域，對學生是一個考驗。

教學策略：1.本節課以STC（Science and Technology for Children），即孩子們的科學與技術，教學理念為核心指導， 利用教材中的圖片引入本節內容，提出問題。在教學過程中，不斷利用圖片的新穎性和直觀性，通過關鍵問題的層層設疑，引導學生觀察、分析并得出結論，使學生在積極參與的基礎上強化科學思維，提高科學探究能力。2.小組合作學習，在教師的指導下，學生有目的、有選擇地閱讀教材，小組積極討論，對實驗過程自學、分析、歸納，使學生主動地參與到學習中，同時培養學生的合作精神。學生拋開課本，大膽想象，充分調動學生的積極性及創造性。

二、教學目標

1.知識目標

（1）理解植物細胞的全能性，并能說出實現細胞全能性的條件；

（2）掌握植物體細胞雜交的流程及原理。

2.能力目標

（1）嘗試自主學習及小組合作學習；

（2）學會比較、分析、歸納的科學方法。

3.情感態度、價值觀目標

（1）感受生物科學的價值；

（2）參與小組合作學習，體驗合作的樂趣。

三、教學重點和難點

1.教學重點

（1） 植物組織培養的原理和過程。

（2） 植物體細胞雜交的原理。

2.教學難點

植物組織培養的實驗。

四、教學過程

引課：你知道嗎？用一根嫩枝條就可以培育出10萬株以上的幼苗，這是如何實現的？你想打破物種的界限，創造出全新的物種嗎？本節課我們將暢游在《植物細胞工程的基本技術》的世界里，體驗科學家的實驗過程。

（一）細胞的全能性及分化

展示圖2-1：利用菊花花瓣培養出的菊花圖片。

提問：為什么植物的一個花瓣就可以培育出完整的植株？

生：細胞的全能性！

師：正確，我們一起回顧細胞的全能性。

幻燈片展示問題：

1.什么是細胞的全能性？

2.為什么運用植物組織培養技術能把植物離體器官、組織或細胞培養成完整植物體？

3.對于受精卵、生殖細胞和體細胞及動植物細胞的全能性大小有什么差異？

4.生物體內的細胞為什么沒有表現出全能性，而是分化成不同的組織器官？

5.植物細胞表現出全能性的必要條件是什么？

教師啟發學生將題目讀懂弄透，對新舊知識進行必要的加工和整合，再得出結論。

教師根據學生回答情況，及時給予贊揚或糾正。

師；剛才我們回顧了細胞的全能性及分化，解決了“為什么”，下面我們來解決“怎么做”。

（二）植物組織培養技術

1.過程。

請同學們看書，自學“胡蘿卜的組織培養”的方法步驟。

小組合作學習完成課本討論題1，2，3。

小組展示：植物組織培養技術的流程圖：

離體的組織、器官、細胞 愈傷組織 根芽→植株

2.概念。

小組根據剛才的合作學習歸納總結：植物組織培養的概念。

要求：明確脫分化、再分化的概念及愈傷組織的特點。

幻燈片展示問題：

（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？

學生思考并回答。

教師對學生的回答積極給予肯定，如：回答得不錯。這位同學已經注意到P36“小知識”中培養基的組成。引導學生關注教材細節。

3.應用。

（1）快速繁殖，培育無病毒植株；

（2）用大規模細胞培養來生產藥物、食品添加劑、香料、色素、殺蟲劑等；

（3）植物組織培養方法形成胚狀體，包裹上人造種皮，制成人工種子，解決繁殖能力差、發芽率低等問題。

（三）植物體細胞雜交技術

同學們都知道，馬鈴薯塊莖生長在地下，番茄在地上生長，那我們是否想象過培育出一種地上長番茄、地下結馬鈴薯的“超級作物”？

生：當然想，可是用傳統的有性雜交的方法不可能。

師：為什么？

生：因為不同的兩種生物之間，存在著生殖隔離。

師：生物學知識掌握得非常好！那科學家采用何種美妙的方法最終得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株呢？

下面請大家帶著以下問題認真閱讀教材P36～P37，了解植物體細胞雜交技術，小組合作解決問題。

1.你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？

2.有沒有一種溫和的去壁方法呢？

3.為什么兩個原生質體能發生融合，這與細胞膜的什么特性有關？融合的具體操作方法如何？

4.如果兩個來源不同的原生質體發生了融合，下一步該做何處理？

學生埋頭認真閱讀教材相關內容，小組展開討論，教師巡視。

師：同學們看書非常仔細，你們能否預測一下細胞融合后會出現哪些組合類型？

生：番茄—馬鈴薯雜種細胞。

師：只有一種可能嗎？

生：還有番茄—番茄細胞、馬鈴薯—馬鈴薯細胞。

師：對！然后再從中可篩選出所需的番茄—馬鈴薯雜種細胞，如何將雜種細胞培育成雜種植株？

生：應讓雜種細胞再生出細胞壁，利用植物組織培養技術，將雜種細胞培養成雜種的植株。

師：剛才同學們的回答非常到位，說明同學們能夠積極思考，充分做到了合作學習，取得了良好的學習效果。

師生一起歸納植物體細胞雜交技術的過程。

師：通過剛才的學習，請同學們總結出植物體細胞雜交技術的概念。

師：同學們能否“異想天開”，想出其他有利于人類的各種雜交方法？

學生七嘴八舌地說出各種細胞的雜交及其美妙的結果。

師：雖然科學家歷盡艱辛，終于實現了兩個物種間的雜交，那么這株同時具有兩個物種遺傳物質的超級植物真的就如人們所愿，地上長番茄，地下結馬鈴薯呢？這項技術有意義嗎？

生：能夠克服遠緣雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的、具有優良品質的新品種。

師：科學家們已培育出，白菜—甘藍，煙草—海南煙草，胡蘿卜—羊角芹，白菜—甘藍同普通的菜相比，具有生長期短，耐熱性強和易于貯藏的優點。

師：目前，植物體細胞雜交還有許多理論和技術問題沒有解決，這項技術仍然處在研究階段，距離推廣應用還有一定差距。但是我們相信經過科學家的不懈努力，讓“番茄—馬鈴薯”在地上結番茄、地下長馬鈴薯的愿望一定會實現。

課后反思：本節課以STC教學理念為指導，教學中盡量為學生提供探究的機會， 讓學生直接探索科學概念和現象， 思考他們的觀察， 通過小組合作學習與同學分享， 將學到的東西應用于新情境，如：植物體細胞雜交技術需要植物組織培養技術，讓學生通過關注、探索 、思考，最終會應用。

教學中問題的解決形式主要是小組合作學習，如果學生在自主合作學習中有困難，教師應該及時給予幫助指導；或是改變教學策略，結束討論，教師整體講解等。學生在表述時，教師應該及時給予評價，并對生物專業術語進行規范性引導。