STC理念下《植物细胞工程的基本技术》教学设计

刘梦月

一、教材分析及教学策略

《植物细胞工程的基本技术》是人教版高中生物选修3专题2第1节的内容，本节包括“植物组织培养技术”和“植物体细胞杂交技术”两部分内容，其中“植物组织培养技术”在必修1及选修1中都有介绍，属于学生的已有知识，而“植物体细胞杂交技术”是一个全新的领域，对学生是一个考验。

教学策略：1.本节课以STC（Science and Technology for Children），即孩子们的科学与技术，教学理念为核心指导， 利用教材中的图片引入本节内容，提出问题。在教学过程中，不断利用图片的新颖性和直观性，通过关键问题的层层设疑，引导学生观察、分析并得出结论，使学生在积极参与的基础上强化科学思维，提高科学探究能力。2.小组合作学习，在教师的指导下，学生有目的、有选择地阅读教材，小组积极讨论，对实验过程自学、分析、归纳，使学生主动地参与到学习中，同时培养学生的合作精神。学生抛开课本，大胆想象，充分调动学生的积极性及创造性。

二、教学目标

1.知识目标

（1）理解植物细胞的全能性，并能说出实现细胞全能性的条件；

（2）掌握植物体细胞杂交的流程及原理。

2.能力目标

（1）尝试自主学习及小组合作学习；

（2）学会比较、分析、归纳的科学方法。

3.情感态度、价值观目标

（1）感受生物科学的价值；

（2）参与小组合作学习，体验合作的乐趣。

三、教学重点和难点

1.教学重点

（1） 植物组织培养的原理和过程。

（2） 植物体细胞杂交的原理。

2.教学难点

植物组织培养的实验。

四、教学过程

引课：你知道吗？用一根嫩枝条就可以培育出10万株以上的幼苗，这是如何实现的？你想打破物种的界限，创造出全新的物种吗？本节课我们将畅游在《植物细胞工程的基本技术》的世界里，体验科学家的实验过程。

（一）细胞的全能性及分化

展示图2-1：利用菊花花瓣培养出的菊花图片。

提问：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？

生：细胞的全能性！

师：正确，我们一起回顾细胞的全能性。

幻灯片展示问题：

1.什么是细胞的全能性？

2.为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

3.对于受精卵、生殖细胞和体细胞及动植物细胞的全能性大小有什么差异？

4.生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

5.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？

教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。

教师根据学生回答情况，及时给予赞扬或纠正。

师；刚才我们回顾了细胞的全能性及分化，解决了“为什么”，下面我们来解决“怎么做”。

（二）植物组织培养技术

1.过程。

请同学们看书，自学“胡萝卜的组织培养”的方法步骤。

小组合作学习完成课本讨论题1，2，3。

小组展示：植物组织培养技术的流程图：

离体的组织、器官、细胞 愈伤组织 根芽→植株

2.概念。

小组根据刚才的合作学习归纳总结：植物组织培养的概念。

要求：明确脱分化、再分化的概念及愈伤组织的特点。

幻灯片展示问题：

（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？

（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？

学生思考并回答。

教师对学生的回答积极给予肯定，如：回答得不错。这位同学已经注意到P36“小知识”中培养基的组成。引导学生关注教材细节。

3.应用。

（1）快速繁殖，培育无病毒植株；

（2）用大规模细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等；

（3）植物组织培养方法形成胚状体，包裹上人造种皮，制成人工种子，解决繁殖能力差、发芽率低等问题。

（三）植物体细胞杂交技术

同学们都知道，马铃薯块茎生长在地下，番茄在地上生长，那我们是否想象过培育出一种地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”？

生：当然想，可是用传统的有性杂交的方法不可能。

师：为什么？

生：因为不同的两种生物之间，存在着生殖隔离。

师：生物学知识掌握得非常好！那科学家采用何种美妙的方法最终得到了“番茄—马铃薯”杂种植株呢？

下面请大家带着以下问题认真阅读教材P36～P37，了解植物体细胞杂交技术，小组合作解决问题。

1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？

2.有没有一种温和的去壁方法呢？

3.为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？融合的具体操作方法如何？

4.如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？

学生埋头认真阅读教材相关内容，小组展开讨论，教师巡视。

师：同学们看书非常仔细，你们能否预测一下细胞融合后会出现哪些组合类型？

生：番茄—马铃薯杂种细胞。

师：只有一种可能吗？

生：还有番茄—番茄细胞、马铃薯—马铃薯细胞。

师：对！然后再从中可筛选出所需的番茄—马铃薯杂种细胞，如何将杂种细胞培育成杂种植株？

生：应让杂种细胞再生出细胞壁，利用植物组织培养技术，将杂种细胞培养成杂种的植株。

师：刚才同学们的回答非常到位，说明同学们能够积极思考，充分做到了合作学习，取得了良好的学习效果。

师生一起归纳植物体细胞杂交技术的过程。

师：通过刚才的学习，请同学们总结出植物体细胞杂交技术的概念。

师：同学们能否“异想天开”，想出其他有利于人类的各种杂交方法？

学生七嘴八舌地说出各种细胞的杂交及其美妙的结果。

师：虽然科学家历尽艰辛，终于实现了两个物种间的杂交，那么这株同时具有两个物种遗传物质的超级植物真的就如人们所愿，地上长番茄，地下结马铃薯呢？这项技术有意义吗？

生：能够克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。

师：科学家们已培育出，白菜—甘蓝，烟草—海南烟草，胡萝卜—羊角芹，白菜—甘蓝同普通的菜相比，具有生长期短，耐热性强和易于贮藏的优点。

师：目前，植物体细胞杂交还有许多理论和技术问题没有解决，这项技术仍然处在研究阶段，距离推广应用还有一定差距。但是我们相信经过科学家的不懈努力，让“番茄—马铃薯”在地上结番茄、地下长马铃薯的愿望一定会实现。

课后反思：本节课以STC教学理念为指导，教学中尽量为学生提供探究的机会， 让学生直接探索科学概念和现象， 思考他们的观察， 通过小组合作学习与同学分享， 将学到的东西应用于新情境，如：植物体细胞杂交技术需要植物组织培养技术，让学生通过关注、探索 、思考，最终会应用。

教学中问题的解决形式主要是小组合作学习，如果学生在自主合作学习中有困难，教师应该及时给予帮助指导；或是改变教学策略，结束讨论，教师整体讲解等。学生在表述时，教师应该及时给予评价，并对生物专业术语进行规范性引导。