人教版 (2019)选择性必修3二 植物细胞工程的应用教案

“植物细胞工程的应用” 教学设计

(冀彦男   深圳市龙华中学)

【课标分析】

《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》（以下简称《新课标》）中的内容要求是举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。《新课标》中的学业要求为：结合生活或生产实例，举例说明植物细胞工程及相关技术的基本原理（生命观念）；针对人类生产或生活的某一需求，在植物细胞工程中选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作（生命观念、科学探究）；面对日常生活或社会热点话题中与生物技术和工程有关的话题，基于证据运用生物学基本概念和原理，就生物技术与工程的安全与伦理问题表明自己的观点并开展讨论（科学思维、社会责任）。

【教材分析】

“植物细胞工程的应用”这一节内容隶属于人教版高中生物学《选择性必修3·生物技术与工程》第二章第一节第二课时的内容。第一课时已经学习了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容。在此基础上，本节主要学习植物细胞工程的三方面应用，即植物繁殖的新途径、作物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等内容。

【学情分析】

本节是在学习《植物细胞工程的基本技术》的基础上对植物细胞工程的应用的进一步认识。

【教学目标】

1. 举例说出植物细胞工程应用及取得的丰硕成果。
2. 关注植物细胞工程的进展。
3. 认同植物细胞工程的应用促进生产力的提高。

【教学重难点】

1. 教学重点 

植物细胞工程在植物繁殖、育种方面的应用。

2. 教学难点

    植物细胞工程在植物育种方面的应该。

【教学准备】

    通过网上查阅资料搜索关于植物细胞工程的图片、视频等资料，制备关于植物细胞工程的教学课件。

【教学过程】

1.植物繁殖的新途径

教师活动：创设情境，导入新课

简要介绍石斛和连翘的应用价值，提出问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持……如何解决？引出植物快速繁殖。

学生活动：联想到植物快速繁殖的实质是植物组织培养技术，而植物组织培养技术的生殖方式是无性生殖，能分析出快速繁殖的优点及相关事例。

设计意图：教师引导学生思考微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗产特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。通过快速繁殖的例子，让学生切身感受到科技对我国农业发展的促进作用。

展示生姜再生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒，使生姜品质变差，叶子皱缩且减产，且没有有效的防治办法，病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。

教师活动：提出问题串，引导学生通过四个问题分析作物脱毒。1.我们可以用什么方式获取无毒的作物呢？2.为什么作物要脱毒？3.该选取什么部位的材料进行脱毒？4.选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是什么？联系植物组织培养技术，对应说出脱毒过程。教师再举一些现实生活中常见的作物脱毒实例，例如草莓、土豆、菠萝等。

学生活动：学生对第一个问题可以产生诸多联想，例如可以通过转基因技术获得无毒作物，教师在这里引导学生想到植物组织培养技术。作物脱毒的原因是无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。选用分生区的细胞，理由在于植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒。学生小组讨论分析脱毒的具体过程。完成当堂检测1、2题。

设计意图：利用图片和文字资料，营造情境，有助于激活学生的思维。通过对文字的分析，注重学生对社会责任和科学思维的培养。作物脱毒是另一个植物组织培养取得实际应用成果非常多的领域，学生通过学习相关内容将进一步领悟生物技术造福人类。

2.作物新品种的培育

教师活动：教师进一步创设情境，若要用高杆抗病植株和矮杆感病植株获得矮杆抗病纯种植株，该如何获得呢？除了杂交育种外，我们还学过一种更为简便的方式，即单倍体育种。在单倍体育种的全过程中哪里涉及到植物组织培养技术呢？而突变体的利用中实际上就是诱变育种，学生在必修二中已经学习过，在这里只做简单回顾和对知识的融会贯通。

学生活动：学生回忆单倍体育种的方法，能快速反应出单倍体育种的原理即染色体变异，后小组讨论出在花药离体培养的阶段涉及到植物组织培养技术。并能讲出单倍体育种的优点，后简单跟随教师回顾突变体的利用并回忆诱变育种的相关知识，即为突变体的产生原理和优缺点。

设计意图：

3.细胞产物的工厂化生产

教师活动： 教师介绍初生代谢物和次生代谢物的概念，学生要理解次生代谢物不是生物生长所必需的一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。实例为人参皂苷的工厂化生产，这个生产过程实际也是运用了植物组织培养技术。

学生活动： 生产过程：第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中得适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。第三部，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。完成当堂检测3、4题。

设计意图：细胞产物的工厂化生产是植物组织培养技术与发酵工程技术相结合产生的一项新技术，该技术近年来发展迅速，我国在该领域取得了不少进展。教材先介绍了次生代谢物的种类和作用；在学生具备这些基础知识的基础上，再阐述了进行细胞产物的工厂化生产的原因和意义，进一步还通过细胞产物的工厂化生产为紫杉醇的生产提供新思路的例子，深化学生对这项技术的认识，让他们从中感悟生物技术在解决人类面临的一些问题时发挥的重要作用。

4. 拓展应用

    让学生尝试制作“手指植物”，以及调查相关产品的销售情况和经济效益并进行分析，这样编排目的在于让学生学以致用，通过实践体验所学知识与社会生产、生活的密切联系。

【板书设计】

【作业设计】

课前作业：学生提前预习本节内容，查阅植物细胞工程的相关资料。

课中作业：完成当堂检测及小组讨论。

课后作业：完成基础过关及本节思维导图。