《植物體細胞雜交》教學設(shè)計一、概述人教版高中生物教材《現(xiàn)代生物科技專題（選修3）》中“植物體細胞雜交”，雖然考綱不做要求，但是，是發(fā)展探究能力，提高科學素養(yǎng)的良好素材。該內(nèi)容主要涉及植物體細胞雜交技術(shù)的過程和應(yīng)用。體細胞克隆羊多利的問世，不僅給克隆技術(shù)帶來重大突破，也使更多的人開始關(guān)注細胞工程技術(shù)。近幾十年來，細胞工程技術(shù)獲得突飛猛進的發(fā)展，許多成果已滲入到我們的日常生產(chǎn)和生活中。通過本專題的學習，學生可以了解細胞工程的原理、應(yīng)用及其發(fā)展前景。為了激發(fā)學生的學習興趣，教學方法主要采用探究式教學，結(jié)合學生的合作式學習，通過層層設(shè)疑，提出問題并解決問題。二、教學目標.知識與技能。簡述植物體細胞雜交技術(shù)及其應(yīng)用。.過程與方法。通過復(fù)習舊知識引出新知識，能夠深入理解知識的內(nèi)在聯(lián)系，掌握知識遷移的學習方法；通過合作學習、探究學習，掌握植物體細胞雜交技術(shù)的流程和應(yīng)用。.情感態(tài)度與價值觀。通過植物體細胞雜交技術(shù)過程的學習，討論細胞工程技術(shù)的社會意義，認同細胞學基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)之間的關(guān)系，關(guān)注細胞工程的研究發(fā)展和應(yīng)用前景。三、學情分析細胞工程是建立在對細胞結(jié)構(gòu)、功能、生理等研究基礎(chǔ)上的新技術(shù)，在必修模塊《分子與細胞》中，學生已學過動植物細胞的結(jié)構(gòu)和功能、細胞的分化和全能性；在必修模塊《遺傳和進化》中，學生已學過生物變異在育種上的應(yīng)用；這些都是學習本專題的知識基礎(chǔ)。更主要的是剛學過的植物組織的培養(yǎng)為植物體細胞雜交技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。四、教學方法本節(jié)課采用探究式教學，教師通過創(chuàng)設(shè)一種良好的情景，啟發(fā)學生提出問題，利用學生已有的知識和其他交叉學科的思想，通過合理的想象，分析問題，解決問題。五、教學過程.創(chuàng)設(shè)情境，激情導(dǎo)課【教師活動】教師通過幻燈片放映日本博覽會上的一棵枝葉覆蓋面積達14平方米，果實數(shù)量達13000只的番茄樹以及馬鈴薯的地下塊莖。提出問題：通過合理的想象，結(jié)合我們學過的知識，想想如何充分發(fā)揮植物的潛能，讓地上部分結(jié)番茄，地下部分結(jié)馬鈴薯？【設(shè)計意圖】激發(fā)學生興趣?！緦W生活動】學生根據(jù)學過的關(guān)于作物育種等相關(guān)知識，提出可能的方案?！窘處熁顒印吭u價學生的方法，同時提出新的問題，用傳統(tǒng)的雜交育種的方法能得到番茄一馬鈴薯的雜種植株嗎？為什么？【設(shè)計意圖】復(fù)習關(guān)于植物育種的相關(guān)知識?！窘處熁顒印侩s交育種的方法不能得到番茄馬鈴薯的雜種植株，因為不同物種之間存在生殖隔離，采用什么方法能得到二者的雜種植株呢？為了實現(xiàn)這個構(gòu)想，科學家在不斷地努力，隨著科學的發(fā)展，一項新的技術(shù)使這個構(gòu)想得以實施，那就是植物體細胞雜交。.層層設(shè)疑，引導(dǎo)探究【教師活動】植物體細胞雜交技術(shù)遇到了哪些困難，科學家又是如何逐一解決這些困難，最終得到番茄――馬鈴薯雜種植株的？(1)艱難的實施歷程一一去除細胞壁【教師活動】體細胞的雜交，不同于植物自然生長過程中產(chǎn)生的兩性生殖細胞的受精過程，而是已經(jīng)分化的體細胞間的融合成功。那么遇到的第一重困難就是如何去掉植物細胞的細胞壁。請同學們根據(jù)植物細胞細胞壁的成分，思考去除之法?！緦W生活動】思考并回答相關(guān)問題【教師活動】對學生回答的方法深入發(fā)掘。利用酶去除細胞壁，這種方法利用了酶的什么特性，酸或者堿也能去除細胞壁，請同學們分析一下，哪種方法更好？【學生活動】思考并回答相關(guān)問題?！驹O(shè)計意圖】體現(xiàn)學科交叉的思想，進一步強化酶解法的妙用。（2）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合【教師活動】利用酶的專一性去除細胞壁，還不會破壞膜的結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的活性成分。去除細胞壁后的植物細胞稱為原生質(zhì)體，第二道困難就是如何能使原生質(zhì)體融合。展示必修一教材P67圖4-5熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗示意圖，提示學生不同細胞是可以融合的，并引導(dǎo)學生回答不同細胞可以融合的理論基礎(chǔ)是細胞膜的流動性。雖然不同細胞可以融合，但是，由于不同種的細胞其細胞膜是有差異的，需要用一定的方法誘導(dǎo)融合。研究表明可用物理和化學等方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。物理法包括離心、震蕩、電擊等；化學法一般用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。融合后的原生質(zhì)體的膜重新排列形成一個統(tǒng)一整體，細胞核也融合為一個，得到了兩種不同細胞的遺傳物質(zhì)，從植物細胞結(jié)構(gòu)完整性來看，融合的原生質(zhì)體算是一個真正的植物細胞嗎？請同學們思考并回答。【學生活動】再生細胞壁后才能算作完整的植物細胞?！窘處熁顒印繛榱颂岣咴|(zhì)體融合的效率，操作時許多番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體放在一起促融，這樣得到的融合細胞都是番茄馬鈴薯的雜種細胞嗎？如果不是，還有哪些？要想得到雜種細胞還要進行什么活動？【設(shè)計意圖】激發(fā)學生發(fā)散的思維。（3）培育雜種植株【教師活動】請同學們回想一下，我們最初的目標：得到雜種植物?，F(xiàn)在我們得到的僅是雜種細胞，請同學們回顧上節(jié)課我們學習的內(nèi)容，思考利用什么技術(shù)可以培養(yǎng)雜種植株，并簡述該技術(shù)的過程?！緦W生活動】回答相關(guān)問題，畫出技術(shù)流程圖【設(shè)計意圖】植物組織培養(yǎng)是考綱要求的考點，復(fù)習強化該知識點。.歸納小結(jié)，鞏固認識【教師活動】克服上述的重重困難后，得到了雜種植物?；仡櫰D難的歷程，請給植物體細胞雜交下一個定義?！緦W生活動】歸納總結(jié)植物體細胞雜交的定義。.頭腦風暴，發(fā)散思維【教師活動】科學家歷盡千辛萬苦得到的番茄一馬鈴薯的雜種植株，最終修成正果了嗎？讓我們看看科學結(jié)果：展示科學家實驗結(jié)果（請一個同學閱讀）。思考：為什么番茄一馬鈴薯沒有像人們預(yù)期的那樣，地上結(jié)番茄，地下結(jié)馬鈴薯？四人為一組展開討論，并發(fā)布討論結(jié)果?！緦W生活動】討論，發(fā)布討論結(jié)果?！窘處熁顒印吭u價學生的答案，并講述“在眾多的可能性中，科學家分析后給出這樣一種解釋：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以番茄一馬鈴薯雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，所以雜交植株不能地上長番茄，地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了”。盡管番茄―馬鈴薯沒有像人們預(yù)期的那樣地上結(jié)番茄，地下結(jié)馬鈴薯，但是雜種植物的獲得，說明不同屬間的植物能夠?qū)崿F(xiàn)體細胞雜交，他的意義在于植物體細胞雜交能夠克服遠緣雜交不親和的障礙。這項技術(shù)已經(jīng)取得了很多成果，如白菜一甘藍，胡蘿卜一羊角芹，煙草一海盜煙草?！窘處熁顒印浚ㄕ故緢D片）眼蟲，一種含有葉綠體的原生生物，這說明植物的細胞器同樣可