2.1.2 植物细胞工程的应用 教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

教学设计 课程基本信息 学科 生物 年级 高二 学期 秋季 课题 第二章第一节《植物细胞工程的应用》 教科书 书 名：生物学选择性必修三《生物技术与工程》 出版社：人民教育出版社 教学目标 1.生命观念： 通过对红豆杉的现状和作用的了解，认同红豆杉在保护环境和医学健康等领域的作用； 通过对植物细胞工程应用的了解，认同植物细胞工程对社会、经济、环境保护具有重 意义，从而进一步认同科学、技术和社会的密切关系。 2.科学探究： 通过讨论如何快速繁殖红豆杉、如何得到高产紫杉醇的新品种以及如何实现紫杉醇的工厂化生产等现实问题，培养学生科学探究能力。 3.科学思维： 通过探讨如何繁殖红豆杉新品种，书写育种流程等过程，培养学生科学思维，从而能简述利用植物组织快速繁殖技术产业化育苗和单倍体育种技术的基本流程。 通过分析不同红豆杉的工厂化生产曲线和培养过程等问题，培养学生识图、总结归纳以及解决问题的科学思维和能力。 4.社会责任: 通过对红豆杉的现状了解强化保护环境的意识；通过对紫杉醇商业化生产方式和工艺的调查和了解，培养学生参与社会事件的讨论和决策，培养社会责任感。 教学重难点 教学重点： 1. 植物细胞工程在生产实践中的应用。 2. 植物细胞工程用于与生产实践的主要优势。 教学难点： 1. 植物细胞工程在作物新品种的培育方面的具体应用：单倍体育种和突变体的利用。 2. 细胞产物的工厂化生产的过程和植物组织培养过程的不同。 教学过程 教学重难点 教师活动 学生 活动 设计 意图 课堂导入 【创设情境】 教师活动：展示红豆杉的图片 介绍红豆杉的资料：红豆杉被称作“植物黄金”和“植物中的活化石”，它因其次生代谢产物紫杉醇具有独特的抗癌活性而备受关注，从红豆杉树皮中提取的紫杉醇及其衍生物是目前世界公认的广普、高活性抗癌药物，被称为“晚期癌症的最后一道防线”正因如此，在医学领域红豆杉的需求规模庞大。 教师活动：展示遭到人为破坏后的红豆杉照片 介绍红豆杉的现状;红豆杉已经成为我国一级珍稀濒危保护植物，这是遭到人为剥皮后的红豆杉，很多红豆杉因此惨遭灭顶之灾。对红豆杉的大量需求与其树种稀缺，生长周期缓慢和紫杉醇含量极低等现实问题形成尖锐矛盾. 【提问】如何利用我们上节课所学的植物细胞工程技术来解决这些问题呢？ 看图思考，听教师讲解，了解红豆杉作用和现状 思考解决问题的方法 用红豆杉的作用和现状创设情境，一境贯穿整个课堂内容，用上节课所学的植物细胞工程技术去解决问题，引出课题 一 植物繁殖的新途径 快速繁殖 【创设情境】资料一：在自然条件下红豆杉生长速度缓慢，再生能力差，一般一棵成树需要100—250年，且生长条件近乎苛刻，所以很长时间以来，世界范围内还没有形成大规模的红豆杉原料林基地。生长缓慢、发育困难而极为稀少，因此，红豆杉也是世界上公认的濒临灭绝的天然珍稀植物，被称为“植物界大熊猫”。 【提问】能否利用植物细胞工程技术实现快速大量繁殖红豆杉的树种呢？ 【核心问题一】如何快速繁殖优良品种的红豆杉？ 脱分化 再分化 外 植 体 愈伤 组织 根、芽 试管苗 完整 植株 【提问】植物组织培养技术为何能够实现红豆杉的大量快速繁殖？这与植物组织培养过程中的哪一阶段最相关？ 教师点拨：植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞不断进行有丝分裂，获得大量的组织细胞，然后经不断分割移瓶，诱导再分化形成新植株。 读取资料，获取信息，思考用植物细胞工程技术快速繁殖红豆杉的方法。 简述快速繁殖的过程 进一步思考原因，深入理解并表述 用资料创设情境，让学生顺其自然开始思考快速繁殖红豆杉的必要性，并简述过程。 对快速繁殖过程深入理解，深度学习 一 植物繁殖的新途径 作物脱毒 【创设情境】资料二：不同种的红豆杉或不同的器官、组织、生长部位等外植体的诱导能力不尽相同，所需的培养基及培养条件有很大的差异。现在，人们已从各种不同的红豆杉的不同外植体诱导出愈伤组织，其中以幼茎茎尖为最好的来源。 【提问】为什么红豆杉的外植体选择幼茎茎尖最好？ 【自主思考】让学生自主阅读教材，思考下面问题，并点拨; 1.为什么要对作物脱毒？ 2.为什么选择分生区附近，如茎尖？ 3.与微型繁殖相比较，二者有何不同?它的优点是什么？ 用资料创设情境，让学生思考外植体选择幼茎茎尖的原因。 学生阅读教材40页第1、2段，思考老师给出的问题。 用资料创设情境，让学生接着思考选择外植体的原因，从而引出作物脱毒，承上启下。学生自主学习，带着问题阅读教材，体现学生的主导地位。 二作物新品种的培育 单倍体育种 【核心问题二】如何培育高产紫杉醇和生长快速的红豆杉品种呢？南方红豆杉 曼地亚红豆杉 × 杂交种 （生长快速， 紫杉醇含量低） （生长缓慢， 紫杉醇含量高） （生长快速， 紫杉醇含量高） 【提问】假如南方红豆杉的基因型为AABB，曼地亚红豆杉的基因型为aabb,如何用杂交育种的方法 得到既生长快速又高产紫杉醇的能稳定遗传品种（AAbb）？请简要写出育种流程。 【提问】那么还有什么育种方法可以缩短育种年限？ 了解红豆杉的常见品种和科学家做的杂交实验。 思考问题，根据给出的信息写出育种流程。 思考总结杂交育种的优缺点，思考缩短育种年限的育种方法。 用问题承上启下，引出思考培育红豆杉新品种的方法。回忆杂交育种，根据资料背景写出具体的育种流程，进行知识的新旧衔接，符合学生认知规律。 总结对比，自然引出单倍体育种，复习旧知，引出新知。 二作物新品种的培育 突变体的利用 单 【提问】红豆杉是二倍体植物，如何通过单倍体育种实现快速繁殖？请简要写出育种流程。 【提问】如何利用南方红豆杉和曼地亚红豆杉通过单倍体育种得到生长快速又高产紫杉醇的红豆杉品种呢？ 【提问】单倍体育种是可以缩短育种年限，但是不能大幅改变生物性状，那如何大幅改变生物性状，产生红豆杉的新品种呢？ 教师活动：复习诱变育种的过程，观察植物组织培养的过程。 【提问】植物组织培养过程中是否存在适合作为诱变育种处理对象的材料？ 思考问题，写出单倍体育种过程以及整个育种流程。 思考回忆诱变育种过程 思考问题，重新观察植物组织培养过程。 思考回答。 总结归纳 根据创设情境复习之前学过的单倍体育种过成功，并结合杂交育种写出整个育种流程。比较归纳，总结优缺点。 通过回忆诱变育种自然引出突变体的利用，进而通过比较深入理解知识间的联系。 细三胞产物的工厂化生产 【课外拓展】展示紫杉醇的抗癌机理视频 总结细胞次生代谢产物额概念和优缺点。 【创设情境】资料三：天然红豆杉树皮中紫杉醇含量极低，3-6棵100年左右的红豆杉树皮才能提取出用于治疗一个癌症病人所需求的紫杉醇，可见单纯靠天然生长的树中提取的紫杉醇远远不能满足需求。解决药源问题的方法有两大方面， 即人工合成和生物技术方法。但是由于紫杉醇化学结构复杂，因此紫杉的化学合成在经济上不可行；从生物技术角度，目前细胞培养是商业化生产的首选方法。 【核心问题三】如何利用植物细胞工程技术实现紫杉醇的工厂化生产呢？ 【提问】这里培养细胞的培养基应该是固体培养基还是液体培养基呢？ 总结细胞产物的工厂化生产和植物组织培养的过程异同点。 观看视频，思考问题，总结表述 通过观看视频了解紫杉醇抗癌机理，激发学生兴趣，从而引出次生代谢产物的概念。 通过资料获取信息了解目前生产紫杉醇的主要方式，引出细胞产物的工厂化生产。 思维拓展训练 下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。据图分析下面问题： 【问题】1.在红豆杉细胞培养过程中细胞干重和紫杉醇含量如何变化？后期紫杉醇含量下降的可能原因有哪些？ 2. 用植物细胞培养的方式生产紫杉醇的优点是什么？在培养过程中应该注意什么问题？ 3.三种红豆杉中哪个紫杉醇产量更高？ 看图做题，思考问题。 通过思维拓展引导学生进一步思考细胞产物的工厂化生产的过程、注意事项和优势等，提高学生科学素养。 小结 通过思维导图展示本节课的主要内容和知识点之间的联系。总结过去，展望未来。 理解思维导图，总结知识框架。 通过构建思维导图，构建本节课的知识框架，建构知识体系。 课外探究和调查 课外活动一：用植物细胞工程技术提高红豆杉中紫杉醇的产量有多种方案，比如快速繁殖红豆杉从中化学提取；培育高产稳产红豆杉新品种；利用细胞产物的工厂化生产紫杉醇等。请大家查阅资料，调查目前市场上紫杉醇的生产方式和工艺以及它的经济成本，并了解中国红豆杉的生长现状，如果你是该公司项目的负责人，你会如何决策？请说明理由并撰写调查报告。 课外活动二：自己动手，尝试制作“手指植物”；并做市场调查，了解“手指植物” 的销售情况和经济效益，写出调查报告。 思考记录，做好可惜啊去继续学习调查探究的准备。 通过课外调查和探究，让学生从科学知识到技术、社会，并且根据实际情况解决问题，形成决策能力和社会责感。 板书 课后作业 完成课后练习题和老师布置的作业任务单上的习题. 学科网（北京）股份有限公司 $$