信息技术在生物教学中的应用

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段爱玲    淄博市临淄区第二中学

一、教材版本:普通高中课程标准实验教科书生物选修3专题2第一章第一节《植物细胞工程的基本技术》。

二、教学目标:

  1．知识方面：

   （1）植物细胞工程的理论基础——细胞的全能性（理解）。

   （2）植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交（知道）。

  2．能力方面：

  （1）在教学过程中，合理利用录像、软件等相关资料，培养学生的观察能力、思维能力以及整合、运用科学信息的能力。

  （2）创设问题情境，在质疑、探究的学习过程中，培养学生独立思考，推理判断和创造性思维能力。

  （3）通过联系农业生产实际，培养学生活学活用、理论联系实际的能力。

三、教学重点、难点:

  1．植物组织培养是本节的重点。

  2．植物体细胞杂交是本节的难点。

四、教具准备:实物材料、录像、多媒体课件。

五、教学过程：

（一）通过创设问题情境导入新课：

在专题1中我们已经详细学习了有关基因工程的知识，掌握了它的操作对象、操作水平、操作过程和目的结果，接下来我们将学习有关细胞工程的知识。那么细胞工程与基因工程的相同点是什么，主要区别又是什么？了解了这些，同学们也就掌握了细胞工程的内容。

（二）指导启发学生主动地探究学习本课内容：

  1、细胞的全能性：

第一步：创设问题情境，并用多媒体投影显示质疑问题：

（1）必修课中关于细胞全能性有哪些方面的阐述？

（2）什么是细胞的全能性？

（3）克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？

（4）生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

（5）为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

（6）与必修课中有关内容相比，选修课在知识上有了进一步的深入和发展，具体体现在哪些方面？

   第二步：多向释疑：

    对于问题1、2，3、4：通过认真的预习，借助已有的知识积累，学生不难做出正确的解释。

    对于问题5：教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。

    师生释疑：在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。发育成完整植株。

    第三步：小结：

教师带领学生对以上知识点进行概括和梳理，使知识条理化，便于复习和记忆。细胞全能性的典型范例便是植物组织培养，由此自然过渡到植物组织培养。

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2、植物组织培养：

  第一步：问题情境：

（1）放映植物组培的录像（发展史、技术过程、应用等）。

（2）传看脱毒马铃薯组织培养苗实验材料。

（3）用投影仪打出植物组培过程简图。

  丰富、鲜活的感性材料为学生架起了新旧知识联系的桥梁。在学生充分复习、认真预习的基础上，教师引导学生总结出植物组织培养的过程。   

如果到此为止，学生虽抓住了知识的主干，但却错过了深化知识，发展智力等重要环节。所以教师应适时提出启发性问题，引导学生进一步思维探索。

第二步：思维深化：

（1）植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？

（2）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？

（3）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？

（4）在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？

在教师的启发下，学生对问题展开分析、讨论，并给予科学正确的解释。

教师做适度的知识扩展，使学生的思维空间得到自然延伸。例如：

（1）影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。

（2）愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。

  （3）愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。教材和录像中介绍的均为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。

3、植物体细胞杂交：

  第一步：创设问题情境：  

20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。

提出问题：如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？

教师鼓励学生自由联想，大胆迁移，使学生在最佳思维状态下进入下一学习环节。

教师明确：植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法（强调起止点）。

  第二步：提出渐进式问题：

引导学生进行思维探究，使学生在获取知识的同时，受到科学方法的训练和培养。

（1）你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？学生一般会想到应该是位于细胞外侧不具生命力的细胞壁。

（2）有没有一种温和的去壁方法呢？据已有的知识积累，学生可联想到酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。

（3）如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？应该诱导其再生壁，才能成为完善的杂种细胞。

（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？学生可将植物组织培养技术迁移运用于此问题的解决。

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第三步：播放课件：

用植物体细胞杂交过程，把以上零散的知识串接起来，使知识条理化、系统化，便于学生的理解和掌握。师生共同归纳植物体细胞杂交的过程。

  第四步：教师点拨：

（1）人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。

（2）在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。

（3）指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。

（三）引导学生总结：

在学完三个知识点后，需引导学生清理知识问的脉络（例如：细胞全能性是植物组培的理论基础，而植物组培又是植物体细胞杂交的技术环节之一），抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。

六、课后反思：

本节课能从学生的主体地位出发，教师在课堂中尽量做到启发、点拨，引导学生自主地去探索、发现、归纳和总结。并注重了过程性的演示、知识的循序渐进、问题的层层深入、以及理论与实践的紧密结合等内容的处理方法，从学生的回答问题中可感觉到学生对本节课比较有兴趣，理解得较透彻，思路也较开阔，并能用学到的知识去解决生活中的实际问题，基本上完成了教学任务。但也感觉有几个地方处理得还不太妥当：

（1）植物细胞全能性处理应分成相互关联的五个小问题：植物细胞的全能性概念如何理解？为什么植物细胞会有全能性？植物细胞的全能性强弱相同吗？生物体内的植物细胞为什么表达不出全能性？植物细胞若要表达全能性应满足哪些条件？然后依次对这五个小问题进行讨论会显得更有条理性。

（2）植物组织培养中若能更详细地解释脱分化与再分化的区别学生会更明白。

（3）植物体细胞杂交中应再强调杂交的目的不是为了培育杂种细胞而是获得杂种植株以便让两种植株的性状能集中到一种植株上，以便与下节课要讲的动物细胞工程中的动物细胞融合技术的目的区别开；还应强调植物体细胞杂交的原理是植物细胞的全能性而不是细胞膜的流动性。