資源簡(jiǎn)介

2.1植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材分析】
《植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用》是選修三專題二中的內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)了前一節(jié)《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》之后，本節(jié)著重介紹這種技術(shù)的應(yīng)用和成就，讓學(xué)生體驗(yàn)到現(xiàn)代生物科技對(duì)生產(chǎn)生活的影響。學(xué)生在已經(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)容的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的一些實(shí)例（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）和實(shí)際意義。
【學(xué)情分析】
學(xué)生在學(xué)習(xí)了《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》之后，對(duì)課程內(nèi)容的理解還僅僅停留在理論層面，因此本課的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步理解和對(duì)生物科學(xué)的更深層次的認(rèn)識(shí)。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識(shí)與技能
（1）通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握微型繁殖、植物組織培養(yǎng)的概念及它們之間的相關(guān)聯(lián)系
（2）了解作物脫毒、人工種子的制備，掌握其過(guò)程及意義
（3）探索突變體及單倍體育種的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)行
（4）了解細(xì)胞產(chǎn)物
2.過(guò)程與方法
（1）在教學(xué)過(guò)程中，合理利用課件、書(shū)籍等相關(guān)資料，培養(yǎng)學(xué)生的分析、整理、觀察能力。
（2）.通過(guò)聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生生活意識(shí)，提高學(xué)生的生物應(yīng)用意識(shí)。
3.情感態(tài)度價(jià)值觀
（1）認(rèn)同細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)之間的關(guān)系；
（2）關(guān)注細(xì)胞工程研究的發(fā)展和應(yīng)用前景。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1. 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。
【教學(xué)過(guò)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(wèn)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(wú)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)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，實(shí)際上是無(wú)性生殖的一種。在繁殖過(guò)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(guò)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。
展示資料：生姜作為一種經(jīng)濟(jì)作物，擁有藥用與食用兩種功能，且栽培容易，產(chǎn)量高，價(jià)值合理，受到了各地種植者的追捧。但是，由于生姜栽培多采用無(wú)性繁殖，致使生姜的感病率升高，質(zhì)量變差，生長(zhǎng)緩慢，造成減產(chǎn)的后果。
教師活動(dòng)：提出問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)四個(gè)問(wèn)題分析作物脫毒。1.我們可以用什么方式獲取無(wú)毒的作物呢？作物要進(jìn)行脫毒的原因？2、選擇什么部位培育脫毒苗，并說(shuō)出原因？3、如何培育出脫毒苗呢？脫毒苗有何優(yōu)點(diǎn)？
聯(lián)系植物組織培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)應(yīng)說(shuō)出脫毒過(guò)程。教師再舉一些現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)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(wèn)題可以產(chǎn)生諸多聯(lián)想，例如可以通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得無(wú)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(wú)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(méi)有病毒。學(xué)生小組討論分析脫毒的具體過(guò)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(guò)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(guò)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)：展示資料目前，已有科學(xué)家在西瓜上對(duì)多倍體育種進(jìn)行了實(shí)踐，成功培育出了3倍體無(wú)籽西瓜，此類西瓜具有無(wú)籽、糖分高、口感脆等特點(diǎn)，受人喜愛(ài)。但是，也是因其無(wú)籽的特點(diǎn)，使得人們必須采用四倍體和二倍體西瓜雜交的方式來(lái)獲取種子，無(wú)形之中增加了生產(chǎn)成本，阻礙了無(wú)籽西瓜的推廣。
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(guò)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(guò)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(guò)，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)。
總結(jié)：作物新品種的培育
1.單倍體育種
（1）方法：花藥→離體培養(yǎng)→單倍體幼苗→秋水仙素處理→純合子
（2）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)縮短育種年限有顯著效果，且得到的后代都是純合體，有助于遺傳穩(wěn)定
2.突變體的利用
（1）產(chǎn)生原因：在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變
（2）利用：篩選對(duì)人們有利突變體，進(jìn)而培育新品種
（3）實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草、抗除草劑的白三葉草
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(guò)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(guò)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(guò)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。
總結(jié)：細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
（1）產(chǎn)物：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等（2）技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)
（3）實(shí)例：人參皂甙干粉、三七、銀杏，紫杉醇（正在研究）
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(lái)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(guò)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(wèn)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)效益并進(jìn)行分析，這樣編排目的在于讓學(xué)生學(xué)以致用，通過(guò)實(shí)踐體驗(yàn)所學(xué)知識(shí)與社會(huì)生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系。

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