“植物细胞工程的实际应用”教学设计

1、植物细胞工程的实际应用”教学设计1 教学分析和设计思路1.1 教材分析“植物细胞工程的实际应用”是人民教育出版社 2011 年版选修 3?现代生物科技专题中的一节内容。 “植物细 胞工程的基本技术”是学习本节内容的基础，主要包括植物 繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒和人工种子） 、作物新 品种的培育（单倍体育种和突变体的利用）以及细胞产物的 工厂化生产等三方面的内容。在STSE（科学？技术？社会？环境）教育方面，教材以“资料分析”的形式介绍了我国红豆 杉惨遭浩劫的例子，引导学生讨论植物细胞工程技术在资源 节约、环境保护方面的重要意义。因此，本节课的教学设计 应重视渗透STSE教育。1.2 学情

2、分析“植物细胞工程的实际应用”作为选修 3？现代生物科 技专题中的一节，学生已具有相应必修内容的学习基础： 在必修 1？分子与细胞中，学生学习了“细胞的分裂和分 化”“细胞的全能性”等内容，这些内容能帮助学生进一步 加深对植物细胞工程应用的原理的理解； 在必修 2？遗传与 进化中，学生学习了“基因突变和诱变育种” “单倍体育 种”等内容，这些内容能够帮助学生理解植物细胞工程在育 种方面的应用； 在必修 3?稳态与环境 中，学生学习了 “生 态系统”“生物多样性的保护”等内容，这些内容能够帮助 学生认识到保护红豆杉的意义和重要性，为学生的学习迁移 打下基础。但是，本节课内容涉及较多的基础知识，具

3、有一 定的综合性和复杂性。 因此，教师可以通过思维导图的方式， 引导整理知识脉络、建构知识体系。1.3 设计思路 基于对教材和学情的分析，本节课的教学思路设计为两条主线。第一条主线为情境主线， 以此渗透STSE教育。通过 这条主线，本节课将创设“拯救红豆杉”这一问题情景，并 围绕这一问题情境， 展开教学活动。 第二条主线为思维主线， 通过活动训练学生的思维，帮助学生梳理新旧知识的关系， 构建符合自身认知心理的知识框架，并能运用发散思维应用 新知识。这条主线主要包括思维导图和头脑风暴 2 个课堂活 动。2 教学目标2.1 知识目标 通过绘制思维导图，列举植物细胞工程的应用。2.2 能力目标 通过

4、开展头脑风暴活动，进行发散性思维训练。2.3 情感、态度与价值观目标以紫杉醇的开发为例，关注植物细胞工程研究的发展和 应用前景。3 教学过程3.1 创设情境，激发兴趣 教师通过展示红豆杉的图片，向学生介绍红豆杉。请学 生阅读教材的“资料分析”栏目资料，了解红豆杉的现状。 在此基础上，教师进一步补充相关资料：因为红豆杉的树 皮有抗癌物质一一紫杉醇，所以有许多人进入林中来剥树皮， 使得红豆杉的数量急剧下降；1994年，红豆杉被中国定为一级珍稀濒危保护植物；紫杉醇是治疗转移性卵巢癌和 乳腺癌的最好药物之一， 同时对肺癌、 食道癌也有显着疗效， 是这些病人的希望；许多人之所以会做出剥红豆杉树皮的 违法

5、行为，贫困是主要原因之一。师生共同通过“资料分析”栏目资料及相关补充资料， 梳理以“红豆杉和紫杉醇”所面临的困境，并讨论：如何处 理好红豆杉的生态效益、经济价值和社会需求三者之间的关 系？能不能通过植物细胞工程技术来解决问题？这样引导 学生进一步了解植物组织培养技术的实际应用。3.2 思维导图，探索新知 理论是指导实践应用的基础。因此，师生共同回顾植物 组织培养技术的流程（图 1）。学生以67人为一组，在阅读本节教材内容的基础上， 通过小组讨论结合所学知识找到新旧知识的连接点，绘制思 维导图。在活动之前，教师可以根据需要向学生提供绘制思 维导图的指导：离体的植物组织、器官或细胞通过脱分化形 成

6、愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体，胚状体再发 育为植株。按照各个阶段，植物组织培养技术的基本产品包 括愈伤组织、胚状体和植株。因此，植物组织培养技术的应 用本质上就是对这个技术及其基本产物的利用。学生在此基 础上，阅读课本内容，分小组讨论植物组织培养技术与课本 中出现的这些应用的关系，并以此为主题绘制思维导图。活动结束后，各个小组通过实物投影仪展示学生的思维 导图。最后，师生一起对思维导图进行总结。预设的思维导 图如图 2 所示。在师生对思维导图进行总结的基础上，教师还应结合书 本的实例，对一些细节进行讲解，避免陷入“有框架、无细 节”的误区。（1）从教材中提炼出微型繁殖技术的特点：繁殖

7、速 度快；“高保真”（因为是无性繁殖）；不受自然生长季 节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产） 。（ 2）介绍长期进行无性繁殖的作物易积累感染的病毒， 导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病 毒，用分生区的细胞进行组织培养，能得到脱毒苗。3）天然种子是有性生殖的产物，存在基因重组，可 能会造成某些遗传性状的改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。天然种子在生产上受季节限制，而人工种子生产上也不受季节的限制。试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的，而人工种子外层是起保护作用的薄膜，类 似天然种子的种皮，可以很方便地贮藏和运输。3.3 头脑风暴，知识应用学生以67人一组

8、，分组围绕“拯救红豆杉”这一主题展开头脑风暴活动。在小组活动中，每人围绕主题说出一 项拯救红豆杉的措施， 直至结束。 由一个小组汇报活动结果， 其他小组进行补充，完善方案。学生可能提出的措施预设： （1）推广人工种植。可以利用植物组织培养技术生产 红豆杉试管苗、人工种子，推广红豆杉的种植。（ 2）细胞产物的工厂化生产。研究利用植物细胞培养 技术来大量培育红豆杉细胞，利用这种方法来大量生产紫杉 醇。（3）寻找红豆衫的替代物。如红豆杉的非树皮部位提取紫杉醇或寻找产紫杉醇的非红豆杉植物。（ 4）化学合成。研究紫杉醇的化学结构，通过化学方法合成紫杉醇。（ 5）生物合成。研究红豆杉生物合成途径，用酶工程

9、 的手段合成紫杉醇。（ 6）基因工程。利用基因工程手段改造红豆杉提高紫杉醇产量。（ 7）诱变育种。对红豆杉进行诱变育种，以期提高紫 杉醇产量。（ 8）建立自然保护区。通过建立自然保护区对天然的 红豆杉种群进行就地保护。（ 9）帮助当地农民脱贫。帮助当地农民通过其他途径 脱贫。（10）法律途径。一方面要加强法制宣传教育，另一方 面要加强执法力度。4 课堂小结，情感升华通过思维风暴活动，教师要引导学生以小组内活动的形 式分享活动心得，进一步探讨科学、技术、社会与环境之间 的关系，帮助学生认识到科学技术在社会生产、环境保护和 社会发展中的作用，并以此作为本节课的小结。教师小结预设：我们不仅是社会的一

10、份子，而且还是大 自然的一份子。在追求健康、发展经济的同时，应努力找到 社会发展与自然和谐的平衡点。科学技术往往能给人们解决 问题带来希望。但是，提醒大家的是，科学技术是把“双刃 剑”，在科学技术的应用过程中，也可能会带来更多的社会 问题、环境问题。例如，癌症患者的数量逐年攀升与工业生 产带来的环境恶化密切相关。因此，在利用科学技术生产紫 杉醇、拯救红豆杉的过程中，要防止由此可能产生的工业污 染。否则，可能得不偿失。5 教学反思5.1重视STSE教育情境的选择本节课的内容本身属于技术的应用部分，与社会生活也 紧密相关。教师通过在课堂中选择“红豆杉”这一环境保护 的热点话题，创设情境，使科学、技

11、术、社会、环境四者联 系起来。教师对学生的价值观培养，应强调个人价值与社会 价值的统一、科学价值与人文价值的统一。教师通过情境教 学，引导学生通过学习、讨论解决情境中的问题，不仅能够 调动学生的学习兴趣，还能够让学生更好地理解先进技术的 应用价值。5.2 注重学生思维能力的培养在本节课中，通过两个课堂活动训练学生的思维能力。 发散性思维训练是学生创新能力培养的重要途径。遗憾的是， 学生在完成思维导图环节后，大多数小组的思维就被“植物 细胞工程的应用”这一知识框架限制住了。只有个别小组能 够跳出本节课，想到化学合成、微生物发酵、生物合成等其 他方法。显然，发散性思维的培养不是一蹴而就的，教师应 通过多种途径增加学生训练的机会。5.3 关注教学预设与课堂生成本节课的教学设计作了课堂教学的预设。教学是有目标 有计划的活动，预设是教学的基本要求。但是，课堂是充满 生机和乐趣的，