資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 生物 年級 高二 學期 秋季
課題 第二章第一節《植物細胞工程的應用》
教科書 書 名：生物學選擇性必修三《生物技術與工程》 出版社：人民教育出版社
教學目標
1.生命觀念： 通過對紅豆杉的現狀和作用的了解，認同紅豆杉在保護環境和醫學健康等領域的作用； 通過對植物細胞工程應用的了解，認同植物細胞工程對社會、經濟、環境保護具有重 意義，從而進一步認同科學、技術和社會的密切關系。 2.科學探究： 通過討論如何快速繁殖紅豆杉、如何得到高產紫杉醇的新品種以及如何實現紫杉醇的工廠化生產等現實問題，培養學生科學探究能力。 3.科學思維： 通過探討如何繁殖紅豆杉新品種，書寫育種流程等過程，培養學生科學思維，從而能簡述利用植物組織快速繁殖技術產業化育苗和單倍體育種技術的基本流程。 通過分析不同紅豆杉的工廠化生產曲線和培養過程等問題，培養學生識圖、總結歸納以及解決問題的科學思維和能力。 4.社會責任: 通過對紅豆杉的現狀了解強化保護環境的意識；通過對紫杉醇商業化生產方式和工藝的調查和了解，培養學生參與社會事件的討論和決策，培養社會責任感。
教學重難點
教學重點： 1. 植物細胞工程在生產實踐中的應用。 2. 植物細胞工程用于與生產實踐的主要優勢。 教學難點： 1. 植物細胞工程在作物新品種的培育方面的具體應用：單倍體育種和突變體的利用。 2. 細胞產物的工廠化生產的過程和植物組織培養過程的不同。
教學過程
教學重難點 教師活動 學生 活動 設計 意圖
課堂導入 【創設情境】 教師活動：展示紅豆杉的圖片 介紹紅豆杉的資料：紅豆杉被稱作“植物黃金”和“植物中的活化石”，它因其次生代謝產物紫杉醇具有獨特的抗癌活性而備受關注，從紅豆杉樹皮中提取的紫杉醇及其衍生物是目前世界公認的廣普、高活性抗癌藥物，被稱為“晚期癌癥的最后一道防線”正因如此，在醫學領域紅豆杉的需求規模龐大。 教師活動：展示遭到人為破壞后的紅豆杉照片 介紹紅豆杉的現狀;紅豆杉已經成為我國一級珍稀瀕危保護植物，這是遭到人為剝皮后的紅豆杉，很多紅豆杉因此慘遭滅頂之災。對紅豆杉的大量需求與其樹種稀缺，生長周期緩慢和紫杉醇含量極低等現實問題形成尖銳矛盾. 【提問】如何利用我們上節課所學的植物細胞工程技術來解決這些問題呢？ 看圖思考，聽教師講解，了解紅豆杉作用和現狀 思考解決問題的方法 用紅豆杉的作用和現狀創設情境，一境貫穿整個課堂內容，用上節課所學的植物細胞工程技術去解決問題，引出課題
一 植物繁殖的新途徑 快速繁殖 【創設情境】資料一：在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，一般一棵成樹需要100—250年，且生長條件近乎苛刻，所以很長時間以來，世界范圍內還沒有形成大規模的紅豆杉原料林基地。生長緩慢、發育困難而極為稀少，因此，紅豆杉也是世界上公認的瀕臨滅絕的天然珍稀植物，被稱為“植物界大熊貓”。 【提問】能否利用植物細胞工程技術實現快速大量繁殖紅豆杉的樹種呢？ 【核心問題一】如何快速繁殖優良品種的紅豆杉？ 【提問】植物組織培養技術為何能夠實現紅豆杉的大量快速繁殖？這與植物組織培養過程中的哪一階段最相關？ 教師點撥：植物組織培養到愈傷組織階段，細胞不斷進行有絲分裂，獲得大量的組織細胞，然后經不斷分割移瓶，誘導再分化形成新植株。 讀取資料，獲取信息，思考用植物細胞工程技術快速繁殖紅豆杉的方法。 簡述快速繁殖的過程 進一步思考原因，深入理解并表述 用資料創設情境，讓學生順其自然開始思考快速繁殖紅豆杉的必要性，并簡述過程。 對快速繁殖過程深入理解，深度學習
一 植物繁殖的新途徑 作物脫毒 【創設情境】資料二：不同種的紅豆杉或不同的器官、組織、生長部位等外植體的誘導能力不盡相同，所需的培養基及培養條件有很大的差異。現在，人們已從各種不同的紅豆杉的不同外植體誘導出愈傷組織，其中以幼莖莖尖為最好的來源。 【提問】為什么紅豆杉的外植體選擇幼莖莖尖最好？ 【自主思考】讓學生自主閱讀教材，思考下面問題，并點撥; 1.為什么要對作物脫毒？ 2.為什么選擇分生區附近，如莖尖？ 3.與微型繁殖相比較，二者有何不同 它的優點是什么？ 用資料創設情境，讓學生思考外植體選擇幼莖莖尖的原因。 學生閱讀教材40頁第1、2段，思考老師給出的問題。 用資料創設情境，讓學生接著思考選擇外植體的原因，從而引出作物脫毒，承上啟下。學生自主學習，帶著問題閱讀教材，體現學生的主導地位。
二作物新品種的培育 單倍體育種 【核心問題二】如何培育高產紫杉醇和生長快速的紅豆杉品種呢？ 【提問】假如南方紅豆杉的基因型為AABB，曼地亞紅豆杉的基因型為aabb,如何用雜交育種的方法 得到既生長快速又高產紫杉醇的能穩定遺傳品種（AAbb）？請簡要寫出育種流程。 【提問】那么還有什么育種方法可以縮短育種年限？ 了解紅豆杉的常見品種和科學家做的雜交實驗。 思考問題，根據給出的信息寫出育種流程。 思考總結雜交育種的優缺點，思考縮短育種年限的育種方法。 用問題承上啟下，引出思考培育紅豆杉新品種的方法。回憶雜交育種，根據資料背景寫出具體的育種流程，進行知識的新舊銜接，符合學生認知規律。 總結對比，自然引出單倍體育種，復習舊知，引出新知。
二作物新品種的培育 突變體的利用 單 【提問】紅豆杉是二倍體植物，如何通過單倍體育種實現快速繁殖？請簡要寫出育種流程。 【提問】如何利用南方紅豆杉和曼地亞紅豆杉通過單倍體育種得到生長快速又高產紫杉醇的紅豆杉品種呢？ 【提問】單倍體育種是可以縮短育種年限，但是不能大幅改變生物性狀，那如何大幅改變生物性狀，產生紅豆杉的新品種呢？ 教師活動：復習誘變育種的過程，觀察植物組織培養的過程。 【提問】植物組織培養過程中是否存在適合作為誘變育種處理對象的材料？ 思考問題，寫出單倍體育種過程以及整個育種流程。 思考回憶誘變育種過程 思考問題，重新觀察植物組織培養過程。 思考回答。 總結歸納 根據創設情境復習之前學過的單倍體育種過成功，并結合雜交育種寫出整個育種流程。比較歸納，總結優缺點。 通過回憶誘變育種自然引出突變體的利用，進而通過比較深入理解知識間的聯系。
細三胞產物的工廠化生產 【課外拓展】展示紫杉醇的抗癌機理視頻 總結細胞次生代謝產物額概念和優缺點。 【創設情境】資料三：天然紅豆杉樹皮中紫杉醇含量極低，3-6棵100年左右的紅豆杉樹皮才能提取出用于治療一個癌癥病人所需求的紫杉醇，可見單純靠天然生長的樹中提取的紫杉醇遠遠不能滿足需求。解決藥源問題的方法有兩大方面， 即人工合成和生物技術方法。但是由于紫杉醇化學結構復雜，因此紫杉的化學合成在經濟上不可行；從生物技術角度，目前細胞培養是商業化生產的首選方法。 【核心問題三】如何利用植物細胞工程技術實現紫杉醇的工廠化生產呢？ 【提問】這里培養細胞的培養基應該是固體培養基還是液體培養基呢？ 總結細胞產物的工廠化生產和植物組織培養的過程異同點。 觀看視頻，思考問題，總結表述 通過觀看視頻了解紫杉醇抗癌機理，激發學生興趣，從而引出次生代謝產物的概念。 通過資料獲取信息了解目前生產紫杉醇的主要方式，引出細胞產物的工廠化生產。
思維拓展訓練 下圖為三種紅豆杉細胞培養過程中細胞數量與紫杉醇產量的數據圖。據圖分析下面問題： 【問題】1.在紅豆杉細胞培養過程中細胞干重和紫杉醇含量如何變化？后期紫杉醇含量下降的可能原因有哪些？ 用植物細胞培養的方式生產紫杉醇的優點是什么？在培養過程中應該注意什么問題？ 3.三種紅豆杉中哪個紫杉醇產量更高？ 看圖做題，思考問題。 通過思維拓展引導學生進一步思考細胞產物的工廠化生產的過程、注意事項和優勢等，提高學生科學素養。
小結 通過思維導圖展示本節課的主要內容和知識點之間的聯系。總結過去，展望未來。 理解思維導圖，總結知識框架。 通過構建思維導圖，構建本節課的知識框架，建構知識體系。
課外探究和調查 課外活動一：用植物細胞工程技術提高紅豆杉中紫杉醇的產量有多種方案，比如快速繁殖紅豆杉從中化學提取；培育高產穩產紅豆杉新品種；利用細胞產物的工廠化生產紫杉醇等。請大家查閱資料，調查目前市場上紫杉醇的生產方式和工藝以及它的經濟成本，并了解中國紅豆杉的生長現狀，如果你是該公司項目的負責人，你會如何決策？請說明理由并撰寫調查報告。 課外活動二：自己動手，嘗試制作“手指植物”；并做市場調查，了解“手指植物” 的銷售情況和經濟效益，寫出調查報告。 思考記錄，做好可惜啊去繼續學習調查探究的準備。 通過課外調查和探究，讓學生從科學知識到技術、社會，并且根據實際情況解決問題，形成決策能力和社會責感。
板書
課后作業 完成課后練習題和老師布置的作業任務單上的習題.

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