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高二生物集体备课-选三-《专题二 细胞工程》

[日期:2012-01-30]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:383[字体: ]

体细胞克隆羊多利的问世不仅给克隆技术带来重大突破,也使更多的人开始关注细胞工程技术。近几十年来,细胞工程技术获得突飞猛进的发展,许多成果已渗入到我们的日常生产和生活中。通过本专题的学习,学生可以了解细胞工程的原理、应用及其发展前景。
本专题教材分析
一、 教学目的要求
知识方面
1.简述植物组织培养和体细胞杂交技术及其应用。
2.简述动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用前景。
3.举例说出动物细胞融合和单克隆抗体技术及其应用。
情感态度与价值观方面
1.体验植物组织培养技术。
2.讨论细胞工程技术的社会意义。
3.认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系。
4.关注细胞工程研究的发展和应用前景。
能力方面
1.尝试进行植物组织培养。
2.运用细胞的基础知识,分析细胞工程的理论基础。
3.搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料,进行整理、分析和交流。

二、教学内容的结构和特点
(一)教学内容的特点
本专题内容包括两部分,即《植物细胞工程》和《动物细胞工程》,其中《植物细胞工程》可用3课时教学,《动物细胞工程》可用3课时教学。
本专题的题图是由三幅图合成的:克隆羊多利的照片、细胞核移植和植物组织培养。题图的寓意是表明细胞工程是细胞水平上的操作,它包括植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用,把学生带进细胞工程的科技领域。
《科技探索之路──细胞工程的发展历程》,以图配文的形式介绍了细胞工程的来龙去脉,使学生认识到细胞工程不是凭空得来的,而是经过了一代代科学家执著地探索;科学与技术是相互促进的,科学理论要经过技术才能转化为生产力。
第一节《植物细胞工程》包括两小节:《植物细胞工程的基本技术》和《植物细胞工程的实际应用》。第一小节,是让学生了解最基础的知识──植物细胞工程基本原理和技术,第二小节是让学生了解它的实际应用。
第一小节《植物细胞工程的基本技术》讲述了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容,其中,植物细胞的全能性是植物组织培养的基础,而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上发展起来的。
在本小节的教材中,首先用实例引出“花瓣是怎样长成一株完整的植株的?植物的花瓣为什么能培育出一株完整的植株?”等问题,由此导入植物细胞全能性的学习。因为学生在必修模块《分子与细胞》中,已经学习过细胞的全能性及分化的知识,所以教材在此只简单叙述了细胞全能性的概念和细胞分化的实质。关于植物组织培养技术,是植物细胞工程中最基本的技术,教材中安排了“胡萝卜的组织培养”实验,让学生通过动手操作,感到细胞工程并不神秘,并且培养学生的动手能力。
在植物体细胞杂交技术中,首先是以一个实例“番茄—马铃薯”杂种植株提出问题:“科学家是怎样得到此杂种植株的?” 接下来以图文结合的形式介绍了植物体细胞杂交技术的基本过程、概念、已取得的进展和尚未解决的问题。意在使学生认同科学是一个探究过程,激发学生探索生命科学奥秘的兴趣。插入的旁栏──“异想天开”意在活跃学生的思维。
第二小节《植物细胞工程的实际应用》讲述了植物繁殖的新途径、作物新品种的培育,以及细胞产物的工厂化生产等三方面的内容。
在植物繁殖的新途径中,教材选择了三个实例:微型繁殖、作物脱毒和神奇的人工种子。之所以首先介绍了微型繁殖,因为它是植物组织培养技术应用最为广泛的领域。
在作物新品种的培育中,教材仅举了单倍体育种和突变体的利用两个实例。考虑到学生已了解单倍体、突变育种等基本知识,所以教材只对此部分内容做了简单的介绍。
细胞产物的工厂化生产是植物组织培养技术与发酵工程相结合的一项新技术。教材先介绍了细胞产物的种类,再简要介绍人参皂甙的工厂化生产过程。为配合抗癌药物──紫杉醇的生产的内容,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,引导学生讨论植物组织培养在节约资源,保护环境方面的重要意义。
第二节《动物细胞工程》包括动物细胞的培养、动物体细胞核移植技术及克隆动物、细胞融合和单克隆抗体四部分内容。
关于动物细胞的培养,教材用人造皮肤等实例引入主题,同时,配以人造皮肤的图片,以激发学生的兴趣,接着很自然地导入动物细胞培养的内容。教材首先介绍了动物细胞培养的概念,接着以文字叙述、图片、小资料、讨论相结合的形式,介绍细胞培养过程及原理,最后又从学生已有的内环境知识出发,用提问的形式引出细胞培养的条件。对于细胞培养条件,教材用了较多的笔墨,其意图是细胞培养条件的讲述中蕴含了细胞培养的原理。
动物体细胞核移植技术及克隆动物,既是动物细胞工程的重点内容,又是近几年来的热点问题,学生对它们有一定的了解,如何做到在原有基础上提高呢?教材首先解释了动物体细胞核移植技术和克隆动物的关系,随后简单介绍了哺乳动物核移植技术的分类,接着用小字介绍核移植技术的发展简史,再将文字、流程图、思考、小资料、讨论等多种形式结合,以我国的克隆牛为例,详细讲解了体细胞核移植技术的过程,最后说明体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。力图使学生在学习知识的同时,受到科技史、科学价值观和爱国主义的教育。
在“动物细胞融合”部分,由于考虑到其基本原理与植物的原生质体融合相同,方法也类似,所以只用简洁的文字介绍了动物细胞融合的概念、原理、方法、意义及应用,其间插入了小资料、细胞融合过程的示意图及小字的动物细胞融合技术发展简史。既避免了重复,又突出了动物细胞融合的特点。
单克隆抗体是动物细胞工程的新技术,也是本节教材的重点、难点内容。教材先由动物细胞融合的应用引入单克隆抗体,接着又从传统抗体生产存在的问题入手,引出单克隆抗体的概念。随后又提出问题──怎样才能获得单克隆抗体?由此自然过渡到单克隆抗体的制备上。关于单克隆抗体的制备,用讲故事的形式,讲述了两位科学家对单克隆抗体的研究过程,让学生认识到丰富的联系和想像在科学创新中具有重要作用。
(二)教学内容的结构

三、与学生经验的联系
细胞工程看似微观、抽象,很难与学生的生活经验相联系,其实不然。由于植物微型繁殖技术的迅速发展,学生经常会从各种媒体上看到“试管苗”、“组培苗”的字眼。而克隆羊多利的诞生更使“克隆”这个生物学的专业术语,成为媒体频频出现的、已不用注解的名词。
细胞工程是建立在对细胞结构、功能、生理等研究基础上的新技术,在必修模块《分子与细胞》中,学生已学过动植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性;在必修模块《遗传和进化》中,学生已学过生物变异在育种上的应用;在必修模块《稳态与环境》中,学生学习过人体内环境及免疫的知识,而这些都是学习本专题的知识基础。

四、与其他专题的联系
生物技术各个分支领域是相互渗透、相互促进的。细胞是生物体结构和功能的基本单位,细胞工程中的技术是其他生物工程的基础。例如,细胞工程最主要和基础的技术是动植物细胞的培养技术,而基因工程中受体细胞的培养和筛选,胚胎工程中动物细胞的培养都需要细胞培养的技术。


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