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2019-2020年高中生物《植物細胞工程》教案4 新人教版選修3 教學目標 1．知識方面 （1）細胞的全能性（理解）。 （2）植物細胞工程的主要技術(shù)──植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交（知道）。 2．態(tài)度觀念方面 （1）通過介紹植物組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展簡史,植物體細胞雜交技術(shù)取得的進展和尚未解決的問題，激發(fā)學生探索生命科學奧秘的興趣。同時，使學生認識到隨著人們視野的不斷拓寬，認知的不斷加深，科學技術(shù)呈現(xiàn)日新月異、日臻完善的發(fā)展趨勢。從而在學習過程中用發(fā)展的眼光看待問題，分析問題，不墨守陳規(guī)，不拘泥于原有知識的限制而勇于開拓，推陳出新。 （2）在植物細胞工程兩大技術(shù)的學習過程中，滲透科學態(tài)度、科學方法和科學精神的養(yǎng)成教育。 3．能力方面 （1）在教學過程中，合理利用錄像、軟件等相關資料，培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力以及整合、運用科學信息的能力。 （2）創(chuàng)設問題情境，在質(zhì)疑、探究的學習過程中，培養(yǎng)學生獨立思考，推理判斷和創(chuàng)造性思維能力。 （3）通過聯(lián)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，培養(yǎng)學生活學活用，理論聯(lián)系實際的能力。 重點、難點分析 1．植物組織培養(yǎng)是本節(jié)的重點。 分析：植物組織培養(yǎng)重點講述植物組織培養(yǎng)技術(shù)和基本原理，即離體培養(yǎng)的植物細胞脫分化和再分化的過程。其不僅在知識上對高二必修課中有關內(nèi)容進行了深化和擴展，而且還為培育無病毒植株、制備人工種子、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物以及植物體細胞雜交等提供技術(shù)支持。同時，隨著科學技術(shù)的不斷進步，植物組織培養(yǎng)這門嶄新的技術(shù)將日益普及和深入，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)手段。 2．植物體細胞雜交是本課的難點。 分析：植物體細胞雜交是在植物組培技術(shù)的基礎上，借助動物細胞融合的方法發(fā)展起來的一門新型生物技術(shù)。這部分知識對于學生是全新的，加之與其有關的感性材料不多，因而給教學帶來一定難度。 教學模式 自學──指導──啟發(fā)──探究。 教學手段 實物材料、錄像、軟件。 課時安排 一課時。 設計思路 1．布置課前預習：要求學生充分復習與本課有關的舊知識，預習新課，并對新知識的框架及層次結(jié)構(gòu)有一個初步的認識。 2．從新舊知識聯(lián)系入手，進一步深入學習細胞全能性理論，并在學習過程中，滲透對學生能力和方法的培養(yǎng)。 3．充分利用學生已有的知識積累，借助于多種直觀教學手段，采用綜合──分散──深化的教學方法，引導學生對植物組培知識進行比較廣泛、深入的學習。 4．在學習植物體細胞雜交技術(shù)時，教師有意識地創(chuàng)設情境，提出漸進式問題，引導學生進行思維探索，并借助于計算機課件，對該技術(shù)進行由點及面的學習。 5．智能訓練，實現(xiàn)知識的正向遷移。 重點提示 1．在本段教學中，應注意發(fā)揮教材的多功能性，深刻發(fā)掘教材的內(nèi)涵，以知識學習為載體，強化學生多方面良好素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。 2．在教學過程中，教師應善于從教材內(nèi)容和學生心理狀態(tài)出發(fā)，精心設計有關問題，啟發(fā)和引導學生積極思考，認真分析、追究問題的原因，尋求解決的方案。對存在的疑難問題，教師要及時點撥、疏導和指導，激發(fā)學生積極地思維，大膽發(fā)表自己的見解，充分體現(xiàn)其主體作用，使學生掌握知識，鍛煉能力，真正成為學習的主人。 3．注意恰當運用多媒體手段輔助教學，為學生提供豐富、生動的素材，加大課容量，提高教學質(zhì)量。 教學過程 一、課前預習，布置預習作業(yè) 1．請分別理出細胞全能性和植物組織培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)和層次。 2．對高二必修課中與上述兩知識點有關的內(nèi)容進行全面、充分地復習。 3．找出新舊知識之間的聯(lián)系與區(qū)別。 問題導入： 1．結(jié)合基因工程成果與展望的有關知識，簡述“超級細菌”的培育過程。 2．如果將三種假單孢桿菌與第四種假單孢桿菌融合或?qū)⑵鋬?nèi)的細胞器移入第四種假單孢桿菌體內(nèi)，使之具有分解四種烴類化合物的功能。這樣的生物技術(shù)應屬于何種生物工程？ 教師啟發(fā)：從上述兩種生物工程技術(shù)的異同點出發(fā)，總結(jié)出何謂細胞工程。 學生在教師的引導下，對知識信息進行分析、比較、概括等思維加工，得出相應的思維成果。教師予以適當點撥，師生共同總結(jié)：細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。 采用問題法導入新課較以往的平鋪直敘更能激發(fā)學生的學習興趣，撥動其思維之弦，讓他們以最佳的精神狀態(tài)投入到學習活動中去。 通過談話法導出植物組織培養(yǎng)的理論依據(jù)是細胞的全能性。 二、進行新課 （一）細胞的全能性。 問題情境：預習中涉及的相關問題。 教師置疑：投影顯示質(zhì)疑問題。 1．高二必修課中關于細胞全能性有哪些方面的闡述？ 2．什么是細胞的全能性？ 3．克隆羊“多莉”的誕生說明了什么？ 4．生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？ 5．為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整植物體？ 6．與必修課中有關內(nèi)容相比，選修課在知識上有了進一步的深入和發(fā)展，具體體現(xiàn)在哪些方面？ 多向釋疑： 對于問題1、2，3、4：通過認真的預習，借助已有的知識積累，學生不難做出正確的解釋。 對于問題5：教師啟發(fā)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(jié)論。 師生釋疑：在生物體內(nèi)，由于基因的選擇性表達，細胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。當已分化的植物器官、組織或細胞脫離母體后，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素等外界條件作用下分化形成愈傷組織（一種相對沒有分化的細胞團），繼而在植物激素等誘導下發(fā)生再分化，才能表達出全能性。發(fā)育成完整植株。 對于問題6：側(cè)重于學法指導和學生能力的培養(yǎng)，屬較開放議題，只要有理有據(jù)，不強求答案的整齊劃一。 小結(jié)：教師帶領學生對以上知識點進行概括和梳理，使知識條理化，便于復習和記憶。 細胞全能性的典型范例便是植物組織培養(yǎng)，由此自然過渡到植物組織培養(yǎng)。 （二）植物組織培養(yǎng)。 問題情境： 1．放映植物組培的錄像（發(fā)展史、技術(shù)過程、應用等）。 2．傳看脫毒馬鈴薯組培苗實驗材料。 3．用投影儀打出植物組培過程簡圖。 豐富、鮮活的感性材料為學生架起了新舊知識聯(lián)系的橋梁。在學生充分復習、認真預習的基礎上，教師引導學生總結(jié)出植物組培的過程。 如果到此為止，學生雖抓住了知識的主干，但卻錯過了深化知識，發(fā)展智力等重要環(huán)節(jié)。所以教師應適時提出啟發(fā)性問題，引導學生進一步思維探索。例如： 1.植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？ 2.離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？ 3.決定植物細胞脫分化、再分化的關鍵因素是什么？ 4.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？ 在教師的啟發(fā)下，學生對問題展開分析、討論，并給予科學正確的解釋。 教師做適度的知識擴展，使學生的思維空間得到自然延伸。例如： 1．影響脫分化的一個重要因素是植物激素。當細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈促進愈傷組織的形成，而兩者不同的濃度配比在再分過程中，分別對誘導根或芽的產(chǎn)生起關鍵作用。當細胞分裂素與生長素濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；濃度比低時，有利于根的發(fā)生。 2．愈傷組織再分化過程應先誘導生芽，再誘導生根。 3．愈傷組織的形態(tài)發(fā)生主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。教材和錄像中介紹的均為不定芽方式，而后者需要在愈傷組織形成后，對其進行處理，形成分散的單個細胞，再誘導其分化出具有胚芽、胚軸、胚根的胚狀體，進而發(fā)育成完整植株。 關于植物組培技術(shù)的應用，在錄像及必修課教材中均有介紹，教師只要對學生容易忽略的問題予以點撥。例如：生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑時進行的是大規(guī)模的細胞培養(yǎng)而非組織培養(yǎng)，前者只需培養(yǎng)至愈傷組織即可，后者則需誘導產(chǎn)生完整的植物體。另外，還可以鼓勵學生就制造人工種子時，在胚狀體和人工種皮之間添加何種胚乳成分展開設計，為學生創(chuàng)造廣泛、自由的思維空間，培養(yǎng)學生多方向、多角度、多層次的發(fā)散思維能力。 （三）植物體細胞雜交。 問題情境：20世紀60年代，有的科學家提出這樣一個設想：讓番茄和馬鈴薯雜交，培育出一種地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。 提出問題：如果要實現(xiàn)這一設想，你認為可以采用哪些方法？ 教師鼓勵學生自由聯(lián)想，大膽遷移，使學生在最佳思維狀態(tài)下進入下一學習環(huán)節(jié)。 教師明確：植物體細胞雜交是用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新植牧體的方法（強調(diào)起止點）。 提出漸進式問題，引導學生進行思維探究，使學生在獲取知識的同時，受到科學方法的訓練和培養(yǎng)。 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？ 學生一般會想到應該是位于細胞外側(cè)不具生命力的細胞壁。 2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 據(jù)已有的知識積累，學生可聯(lián)想到酶有專一性，而細胞壁的主要成分是纖維索和果膠，所以用纖維素酶和果膠酶去壁將不會對其內(nèi)的原生質(zhì)體造成損傷。 3．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一部該做何處理？ 應該誘導其再生壁，才能成為完善的雜種細胞。 4．如何將雜種細胞培育成雜種植株？ 學生可將植物組墻技術(shù)遷移運用于此問題的解決。 播放課件：用植物體細胞雜交過程，把以上零散的知識串接起來，使知識條理化、系統(tǒng)化，便于學生的理解和掌握。師生共同歸納植物體細胞雜交的過程。（見“板書設計”） 教師點撥 1．人工誘導原生質(zhì)體融合有物理法和化學法兩大類，物理法是利用離心、振動、電刺激促使原生質(zhì)體的融合；化學法是用聚乙二醇（PEG）等試劑作為誘導劑誘導融合。 2．在細胞雜交過程中，除了形成AB型融合細胞外，還能形成AA型和BB型兩種融合細胞，但只有AB型細胞是植物體細胞雜交所需的雜種細胞。因此，在雜種細胞形成后還應有一個篩選過程。 3．指出植物體細胞雜交過程中已取得的進展和尚未解決的問題，激發(fā)學生熱愛生物科學的情感和探索生命科學奧秘的興趣。 總結(jié)：在學完三個知識點后，需引導學生清理知識問的脈絡（例如：細胞全能性是植物組培的理論基礎，而植物組培又是植物體細胞雜交的技術(shù)環(huán)節(jié)之一），抓住主線，把零散的知識系統(tǒng)化，做到融會貫通。 智能訓練：出示“白菜—甘藍”的投影照片。 設計方案：白菜和甘藍兩種植物之間存在著生殖隔離，不能進行傳統(tǒng)的有性雜交。那么，如何才能獲得如圖這樣的“白菜—甘藍”植株呢？ 抓住學生思維的興奮點，促其聯(lián)系實際解決問題，不僅鞏固強化了所學知識，而且培養(yǎng)了學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)知識的正向遷移。 1.植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 A. 給予適宜的營養(yǎng)和外界條件　　　　　　　B. 導入其他植物細胞的基因 C. 脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件　D. 將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內(nèi) 1. 將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是 （ ） A．具有完整細胞核的細胞 B．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素 C．離體狀態(tài) D．導入指定基因 2. 植物體細胞雜交能解決不同種植物之間由于生殖隔離而不能進行有性雜交的問題。植物體細胞雜交過程不涉及 （ ） A．使用限制性內(nèi)切酶 B．使用纖維素酶和果膠酶 C．誘導兩種不同的細胞融合 D．選擇有利于雜種細胞分裂和分化的培養(yǎng)基 下列選項中，沒有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項是（ ） A. 花藥的離體培養(yǎng)得到單倍體植株 B. 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株 C. 基因工程培育的抗棉鈴蟲的棉花植株 D. 細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株 植物體細胞雜交尚未解決的問題是（ ） A. 去掉細胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B. 將雜種細胞培育成植株 C. 讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親本的性狀 D. 尚未培育出屬間雜種植物 白菜細胞 甘藍細胞 ① ② ③ ④ ⑤ 雜種植物幼苗 3. “白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長期短和耐儲藏等優(yōu)點。下圖是“白菜—甘藍”的培育過程示意圖，他們的基因型分別為aaBB、ccDD，請回答下列問題： （1）在上述過程中，實現(xiàn)①②過程常用的物質(zhì)為______________________________。 （2）過程③叫做____________________技術(shù)，該過程的誘導方法有物理法和化學法兩大類過程。若用化學法，所用化學試劑名稱____________________。 （3）過程④是細胞壁的再生過程，與此過程密切相關的細胞器是____________________。 （4）已知白菜細胞中含2M條染色體，甘藍細胞中含有2N條染色體，則雜種植株體細胞染色體數(shù)為____________________。若對白菜和甘藍采用雜交育種方法能成功的話，得到的后代應含__________條染色體。 （5）通常情況下，白菜和甘藍有性雜交是不能成功的，原因是____________________。 （6）⑤過程中進行的細胞分裂方式是_______________，該過程先誘導細胞分裂形成_______________，再由它分化形成雜種植物幼苗。 （7）植物體細胞雜交方法的優(yōu)點是________________________________________。 （1）纖維素酶和果膠酶 （2）原生質(zhì)體融合　聚乙二醇(PEG) （3）高爾基體　　 （4）2M+2N M+N （5）存在生殖隔離 （6）有絲分裂 愈傷組織?。?）克服遠緣雜交不親合的障礙，培育作物新品