植物细胞工程的研究及其在农业生产中的应用范文

第一篇：植物细胞工程的研究及其在农业生产中的应用范文

植物细胞工程的研究及其在农业

生产中的应用

摘要：植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础，具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术，这些技术的发展和应用，使植物细胞工程在人类现生活中的地位更加突出，并发挥着越来越重要的作用。而其在农业生产上的应用有以下几方面：脱毒苗生产方面、经济植物快繁方面、新品种选育方面及利用植物细胞工程获得生物产品。本文就以上内容做一个简单的介绍。

关键词：植物细胞工程 研究 农业生产 应用 展望

植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础，具有广泛应用前景和实用价值的生物技术，其理论基础是植物细胞的全能性，以植物组织与细胞培养为技术支持，在细胞和亚细胞水平对植物进行遗传操作，实现植物改良和利用，或获得植物来源的生物产品的科学技术。植物细胞培养是指把植物的胚、胚轴、根、茎、叶、花、果实、种子、花粉或分生组织等任一部分离体培养成为植株；植物细胞杂交是指分离植物体上的细胞后用纤维素酶除去细胞壁，使其变为原生质体，在灭活的仙台病毒或PEG 诱导下促进不同品种的两个细胞完成杂交过程，从而培养为杂种植株。植物细胞工程具有科学和技术双重特征，经过多年的探索和发展，已成为当代生物科学中一个重要学科和现代生物技术的重要组成部分。

一、植物细胞工程基础研究

随着植物细胞工程的不断完善和发展, 该技术已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术, 包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚胎培养等。这些技术的发展和应用, 使得植物细胞工程在人类的现代生活中的地位更加突出, 并在经济植物快繁、植物新品种选育和有用次生代谢

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产物的生产方面发挥了重要的作用。

培养植物细胞获得生物产品对于人类来说是非常重要的。植物次生代谢产物一直是药物和工业原料的重要来源，同时很多植物次生代谢产物又是优良的食品添加剂和名贵的化妆品原料，有些甚至是生物毒素的主要来源，可以用于杀虫、杀菌而对环境和人畜无害。植物细胞培养作为重组蛋白的生产系统, 集合了微生物发酵、动物细胞培养和完整植株培养系统的很多优点。可以利用植物细胞悬浮培养、固定化培养及各种生物反应器实现次生代谢产物尤其是药用植物成分的大量生产, 这对实现中药技术现代化具有重要意义。目前, 我国的药用植物细胞培养技术取得了很大进展。以细胞培养技术为主要手段的商品化生产药用植物天然产物的工业正在迅速崛起。如人参、毛地黄、萝芙木、紫草、黄连等已实现了工业化生产。据统计，现在已经能从400多种药用植物中建立了植物组织和细胞培养物，从中分离出 600 多种代谢产物。但由于技术上的原因，与人类所需相比仅有少数的物质可用细胞培养的方法来生产，主要困难是在一些培养的组织细胞中次生代谢产物的含量极低。因此开展旨在提高药用有效成分的细胞培养及次生代谢调控工作是一项很有应用前景的探索性研究工作。

利用离体突变技术，已分离和鉴定了许多与植物发育有关的基因，为揭示植物遗传与发育调控的分子机理奠定了基础。利用花培加倍单倍体技术获得纯系的方法，为有性繁殖植物遗传分离群体的构建提供了有效途径，进而可为遗传图谱的构建、基因定位提供稳定的基础材料，促进了植物遗传学的发展。同时植物组织培养技术也为植物

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矿质营养、有机营养代谢，植物病理学等研究提供技术手段。

建立植物高效再生体系是植物细胞工程研究的重要领域。研究表明，植物激素诱导的信号传递在细胞分裂、极性确定、器官分化、胚状体的发育等离体培养过程中起重要作用。在植物离体形态建成中，生长素与细胞分裂素的比例是重要因素，其他激素可以直接或问接影响形态建成。

二、植物细胞工程在农业生产上的应用

1、植物细胞工程在脱毒苗生产方面的应用

长期进行营养繁殖的农作物及果树、蔬菜等往往会积累许多病毒和类病毒，病毒和类病毒的感染常导致亲本性状退化，使农产品的产量和质量明显下降。植物细胞工程可应用于脱毒苗生产，一般多采用茎尖脱毒的方法，通过茎尖组织培养可以获得无病毒和类病毒感染的再生苗。如茎尖脱毒获得的脱番茄斑萎病毒（TSWV）、脱黄瓜花叶病毒（CMV）及脱菊花病毒B（CVB）的再生苗等。近年来，中国相继出现了许多脱毒试管苗生产工厂，黑龙江、内蒙古、湖南、湖北、河南和甘肃等地都建立了生产脱毒种薯的原种场，脱毒马铃薯已经推广了近30万hm2，平均增产50%以上。

2、植物细胞工程在经济植物快繁方面的应用

植物快繁是指利用组织培养技术，将来自优良植株的植物组织或细胞进行离体培养，短期内获得大量遗传性状一致的个体的方法。植物快繁技术在农业上有着广泛的应用，如可以使生根困难的名贵花卉大量繁殖，还可应用于杂合植物材料的快繁，因为很多优良的观赏植

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物和经济植物都是杂种，一旦有性繁殖，其后代性状会发生分离，而通过无性繁殖则能够保持其杂合性，并可以大量生产性状均一的商品苗。目前已在木薯、马铃薯、咖啡、橡胶、菠萝、甘蔗和苹果等经济植物上建立了植物快繁技术。随着无性快繁技术的发展和植物细胞工程的应用，出现了植物快繁生物反应器，为植物快繁技术带来了根本性变革，成为快繁技术发展的新方向。

3、植物细胞工程在新品种选育方面的应用 3.1 单倍体细胞培养

传统的杂交育种在自交5代以后可以产生一些同质配子结合的纯合植株，经6~8代才可选育出新品系。而单倍体育种是通过单倍体培养迅速获得纯合二倍体，从而大大缩短了育种年限，有些单倍体育种只需要两年左右的时间。花药培养单倍体育种是20世纪60年代发展起来的新技术，中国是最早利用花药培养和加倍花粉单倍体育成新品种的国家之一，中国已成功培育了20多种农作物新品种，其中小麦、玉米和高粱等作物为中国首先培育成功的。

3.2 二倍体体细胞杂交获得杂交优势种

体细胞杂交技术打破了生物学上种属间杂交的障碍，使不能进行有性杂交的两个生物种进行无性杂交，通过筛选和纯化创造出自然界中本来不存在的兼有两个物种优良性状的新物种。植物体细胞杂交的例证很多，如将马铃薯和番茄进行细胞杂交，可培育出上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物细胞与向日葵细胞进行细胞杂交，将豆科植物细胞的贮藏蛋白基因转入向日葵细胞内，培育出了高

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营养价值的“向日豆”。而在水稻育种方面，通过细胞杂交技术可以将水稻近缘种的一些优良基因引入水稻基因组，还可以快速转移重要性状基因，缩短育种进程，从而扩大农业生产中应用品种的遗传基础；另外，植物体细胞杂交在水稻雄性不育系的育种方面也发挥了重要作用。

4、利用植物细胞工程获得生物产品

植物次生代谢的产物有很多可以作为药物或工业原料，也可以提炼为优良的食品添加剂或名贵化妆品。通过植物细胞悬浮培养、固定化培养及各种生物反应器可以实现植物次生代谢产物尤其是药用植物成分的大量生产，目前，中国药用植物细胞培养技术已取得了很大进展，如对天麻愈伤组织的悬浮培养和生物反应器培养的探索，可望大量生产天麻细胞团并可提取天麻素，从根本上解决天麻市场紧缺的现象，同时又能有效地保护天麻的野生资源。

三、植物细胞工程的展望

1、完善植物细胞工程技术体系

植物细胞工程技术体系是植物组织培养技术的集成和优化。培养和选育高效型的优良细胞株系,建立植物高频率再生体系,优化突变体筛选、无糖培养和快繁技术,开发适合规模生产的低成本培养基,优化植物细胞生物反应器的设计和工艺,加强计算机技术和自动化控制技术在植物细胞工程中的应用,形成一套集成创新的技术体系,将推动植物细胞工程技术向高效、可控和多样化的方向发展。

2、开拓新的研究和应用领域

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随着现代农业的不断拓展,植物细胞工程技术应不断开拓新的应用领域,如推动植物细胞工程技术与空间技术的结合,发展空间细胞融合技术,加强海洋生物技术的应用,开拓植物细胞工程在环境保护中的应用等。

3、加快植物细胞工程技术的应用

植物细胞工程技术的应用,催生了一大批先进实用的研究成果和技术,培育了一批优良品种。在大力推广常规脱毒和快繁技术的同时,加快发展植物快繁生物反应器和光自养微繁技术,将为种苗业带来新的变革。生产微型营养器官的人工种子可能成为最先规模化应用的人工种子技术,以体细胞胚为繁殖体的人工种子技术需要进一步研究和完善。应用植物细胞培养技术生产植物来源的生物产品,尽管目前仅在少数植物上实现了商业化生产,但随着植物细胞工程生物反应器技术的完善,其应用领域将进一步扩大。

4、重视植物细胞工程质量管理

植物细胞工程技术呈现发展规模化、管理规范化和操作自动化的趋势。目前国外一些国家在组织培养实验室、种苗快繁的质量管理以及植物来源生物产品的生产和质量管理中实行良好实验室规范(GLP)、良好生产规范(GMP)和危害分析和关键控制点(HACCP)系统,我国一些植物快繁企业也开展了GMP论证。植物细胞工程技术在产生巨大的社会经济效益的同时,必然对其技术产品的质量管理提出更高的要求。

四、结束语

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植物细胞工程的发展有赖于基础科学的进步与发展。应用现代分子生物学理论和技术研究植物细胞全能性表达、细胞脱分化、器官发生和形态建成相关基因的功能和表达调控，将揭示植物再生的分子基础，有利于实现植物再生的人工调控。同时，加强植物代谢工程的基础研究，加快植物细胞工程与植物基因工程的整合，结合分子标记辅助育种技术，将大大推进转基因植物、植物生物反应器的研究和应用。

植物细胞工程的研究与应用，推动了现代生物技术的发展。作为一个相对独立的学科和技术体系，植物细胞工程为高效、优质、可持续的现代农业做出了重大贡献。植物细胞工程的发展，有赖于生命科学技术和工程技术的进步，同时也促进了现代生命科学技术的进步和发展。

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北方园艺，

第二篇：植物细胞工程教案

植物细胞工程

一、教学目标

1、细胞的全能性（理解）

2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。（知道）

二、教学重点和难点 1.教学重点

（1）植物组织培养的原理和过程。（2）植物体细胞杂交的原理。2.教学难点 植物体细胞杂交

三、教学过程 导入：

我们已经所学及疑问

1、有性生殖中，受精卵经分裂、分化形成各种组织、器官，最后形成个体。三倍体如何繁殖后代？

2、细胞的全能性

体细胞具有全能性的原因是什么？

各种细胞表达全能性的能力是否一样？

在生物体内，体细胞有没有表达全能性，为什么？ 体细胞在什么条件下才会表达全能性?

（一）植物组织培养

1、概念

2、植物组织培养的过程。（如下）

脱分化 再分化

外植体 → 愈伤组织 → 根、芽 →植物体

3、条件

4、证明：

（二）植物体细胞杂交

1、过程 植物细胞A 植物细胞B ↓ 去壁

↓

原生质体 A 原生质体B

↓

↓

原生质体融合↓ 再生细胞壁

杂种细胞

2、优点： 克服远源杂交不亲和障碍，培育作物新品种。↓ 细胞分裂

愈伤组织

↓细胞分化

杂种植株

第三篇：植物细胞工程说课稿

植物细胞工程说课稿

各位领导、老师们，你们好！

今天我要进行说课的内容是植物细胞工程 首先，我对本节内容进行分析

一、说教材的地位和作用

《植物细胞工程》是人教版教材高中生物选修本专题二细胞工程第1节内容。在此之前，学生们已经复习了细胞的结构和功能，细胞分化，细胞全能性等知识为本节内容的学习起到了铺垫的作用。因此，本节内容在细胞工程中具有不容忽视的重要的地位，为了更好的复习动物细胞工程的知识，所以复习好这一节内容起到了承上启下的作用。本内容包含的一些植物细胞工程技术知识，通过与动物细胞工程技术对比，从而帮助学生学习具有连续性和系统性，为高考打下良好的基础。

二、说教学目标

根据本教材的结构和内容分析，结合着高三年级学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标：

1、认知目标：识记： 细胞的全能性

2、能力目标

简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。列举植物细胞工程的实际应用。

3、情感、态度、价值观目标

可使学生更深刻地理解知识理论在实际生活中的应用，并且逐渐地培养学生具有良好的个性。认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系；关注细胞工程研究的发展和应用前景。

三、说教学的重、难点

本着高三二轮标准，在吃透教材基础上，我确定了以下的教学重点和难点 教学重点：

（1）植物组织培养的原理和过程。（2）植物体细胞杂交的原理。（3）植物细胞工程应用的实例。教学难点： 植物体细胞杂交

四、说教法

基于本节课内容的特点，我主要采用了以下的教学方法：

1、直观演示法：

利用多媒体等手段进行直观演示，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。

2、活动探究法

通过导学案，以学生为主体，使学生的探索性得到了充分的发挥，培养学生的自学能力、思维能力、活动组织能力。

3、集体讨论法

针对导学案和学生提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学生在学习中解决问题，培养学生的团结协作的精神。

五、说学法

我们常说：“现代的文盲不是不懂字的人，而是没有掌握学习方法的人”，因而，我在教学过程中特别重视学法的指导。让学生从机械的“学答”向“学问”转变，从“学会”向“会学”转变，成为真正的学习的主人。这节课在指导学生的学习方法和培养学生的学习能力方面主要采取以下方法：思考评价法、分析归纳法、自主探究法、总结反思法。

六、说教学过程

在这节课的教学过程中，我注重突出重点，条理清晰，紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流，最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。

1、学生朗读：（3—5分钟）

学生通过朗读配发的选修3基础知识汇总把上节课所学习的内容加以巩固，并且把今天所学习的内容进行简单预习，从而把相关的一些知识点进行记忆。而生物选修3中的一些基础知识大多是要进行记忆的，对于提高二轮复习效率，这个环节的设置是必不可少的。

2、导学案的完成：（15分钟）

①、要求学生在规定的时间内去完成创新设计的基础梳理

②、要求学生完成基础梳理之后，通过讨论解决多媒体所展示的问题。

（一）细胞的全能性

1、什么是细胞的全能性？

2、体细胞具有全能性的原因是什么？

3、各种细胞表达全能性的能力是否一样？

4、在生物体内，体细胞有没有表达全能性，为什么？

5、体细胞在什么条件下才会表达全能性?

（二）植物组织培养

（1）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？（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？

（三）植物体细胞杂交

（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？

（四）植物细胞工程应用的实例

一、植物繁殖的新途径

1.微型繁殖技术为什么能保持亲本的优良性状？2.培育植物的茎尖可得到脱毒苗，其中的原因是什么？3.人工种子在生产上有哪些优点？

二、作物新品种的培育

1.单倍体育种的原理是什么？2.体细胞诱变育种对什么材料进行诱变处理？

3、教师和学生点评，进行课堂小结，强化认识。（15分钟）

①、学生对基础梳理进行交叉批改，提高学生对知识的掌握，以及纠错的能力。

②、对于多媒体的展示的问题进行点评和小结，对于简单的知识点可以叫学生来点评，难一点的由老师来完成。这样可以提高学生的表达能力，以及组织学生学习的能力。

③、设置相关表格和过程图，或者运用创新设计中的表格和过程图对问题中所涉及到的重点和难点进行归纳和梳理，让学生在通过小结的过程中把本堂课的重点和难点理解透彻并掌握，同时使知识具有系统性和连贯性。总之，课堂小结，可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的素质；可使学生更深刻地理解知识理论在实际生活中的应用，并且逐渐地培养学生具有良好的个性。

4、课堂作业（3-5分钟）

多媒体中相关练习，创新设计的典例1和训练3，高考真题集训第3题。

5、布置作业。

完成创新设计的其他题目和活页训练，以及全品小练习。

七、板书设计

我比较注重直观、系统的板书设计，还及时地体现教材中的知识点，以便于学生能够理解掌握。

板书：略

我的说课完毕，谢谢大家。

说课教师：信丰中学 余斌

第四篇：《植物细胞工程的实际应用》教学案例

教学目标分析（结合课程标准说明本节课学习完成后所要达到的具体目标）：

1、知识目标

（1）掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义（2）了解单倍体育种和突变体的利用（3）了解细胞产物的例子

2、能力目标

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。

3、情感目标

（1）认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系（2）关注细胞工程研究的发展和应用前景。

学习者特征分析（结合实际情况，从学生的学习习惯、心理特征、知识结构等方面进行描述）：

本节教材内容对学生来说，第一课时已经学习了植物细胞工程的基本技术知识，这节课学习起来有一定的基础。教师可以采用学案导学、让学生理解记忆为主结合讨论的方法。但是，本节内容都是前沿科技，学生难以亲身体会，教师可以用多媒体相关图片等资料，增强学生的感性认识。

教学方法设计（结合教学重点与难点和学生情况描述所选择的具体方法）：

本节教学重点是知道植物繁殖的新途径及细胞产物的工业化发展，这部分内容通过学生自学基本能够掌握；教学难点是作物新品种的培育，这部分内容与必修二的知识联系较紧密，需要教师引领学生回忆单倍体的概念、特点等相关知识，还可以通过多媒体展示单倍体育种与杂交育种的图解，比较各自的优缺点，使抽象的知识清晰、明了。

教学过程（按照教学步骤和相应的活动序列进行描述，要注意说明各教学活动中所需的具体资源及环境）：

【旧知复习、导入新课】

1、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程

2、思考利用这项技术能做哪些工作。[学生]思考回答问题。

[设计意图]对前面的已学知识进行复习巩固，为后面的知识做铺垫。【教学内容】

一、植物繁殖的新途径

[教师]课件展示以下问题，指导学生根据问题阅读课本，找到问题的答案。

1、微型繁殖技术的概念是什么？

2、微型繁殖的原理是什么？

3、微型繁殖的优点是什么？

4、作物脱毒的原因、材料、方法、结果、优点分别是什么？

5、人工种子的概念、结构？

6、培育人工种子的技术、原理？

7、人工种子有哪些优点？

[学生]阅读教材，解决问题并回答问题：

1、概念：应用植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物（也叫快速繁殖技术）。

2、原理：植物细胞的全能性

3、优点：①繁殖速度快；②保持优良品种的遗传特性（因为是无性繁殖）

4、原因：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染病毒，导致产量降低，品质变差。

材料：分生区（如茎尖）的细胞

方法：植物组织培养

结果：获得脱毒苗

优点：提高作物的产量和品质

5、概念：以植物组培技术得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。

结构：人工种皮+胚状体（或不定芽、顶芽、腋芽）

6、技术：植物组织培养

原理：植物细胞的全能性

7、优点：①后代无性状分离，保留优良特性；

②不受气候,季节和地域限制；

③贮藏、运输方便。[设计意图]教师指导学生自己对以上知识点进行概括和梳理，便于知识的理解和掌握，使知识条理化，便于复习和记忆。

二、作物新品种的培育 [师生活动] [教师]引导学生复习旧知识

传统方法——杂交育种依据的原理是什么？优点和缺点分别是什么？ [学生]思考回答问题。原理：基因重组。

优点：优良的基因通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中。缺点：要不断进行（多年）纯化和选择，才能得到符合理想要求的新品种。[教师]进一步追问：用什么方法可以弥补杂交育种的缺点呢？ [学生]思考回答问题。单倍体育种

[教师]引导学生复习旧知识

1、单倍体定义？

2、单倍体是如何形成的？

3、单倍体植株的特点？ [学生]思考回答问题。

1、体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。

2、由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂。

3、植株弱小，而且高度不育。[设计意图] 联系旧知识，使学生认识到新技术的必要性，引发学习兴趣。

[教师]课件展示以下问题，指导学生根据问题阅读课本，找到问题的答案。

1、单倍体育种的方法、技术、原理和优点分别是什么？

2、突变体是如何产生的？其依据的遗传学原理是？ [学生]阅读教材，解决问题并回答问题：

1、方法：花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素处理使染色体数目加倍。技术：植物组织培养

原理：染色体变异

优点：明显缩短了育种年限

2、产生：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断地分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。

遗传学原理：基因突变

[设计意图]教师指导学生自己对以上知识点进行概括和梳理，便于知识的理解和掌握，使知识条理化，便于复习和记忆。

三、细胞产物的工业化发展 [师生活动] [教师]引导学生完成以下问题：

1、细胞产物种类有哪些？

2、细胞产物运用的技术是什么？ [学生]阅读教材，解决问题并回答问题：

1、种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

2、技术：植物的组织培养—愈伤组织培养

[设计意图]培养学生阅读、观察和分析问题的能力。

【课堂小结】

[师生互动]引导学生一起总结本节知识，构建知识网络。[设计意图]形成知识结构，使知识系统化、结构化。

【巩固练习】课件展示当堂练习，规定时间让学生完成。

[设计意图]对所学知识及时巩固。

板书设计

植物细胞工程的实际应用

一、植物繁殖的新途径

1、微型繁殖

2、作物脱毒

3、神奇的人工种子

二、作物新品种的培育

1、单倍体育种

2、突变体的利用

三、细胞产物的工业化发展

技术应用（说明在教学中使用了哪些相关的软硬件）： 多媒体与黑板有机结合

资源应用（说明在教学中资源应用的思路、制作或搜集方法）：

1、通过百度文库整理制作预习学案，学生课前预习。

2、通过百度搜索、百度文库下载相关资料，并结合教参制作课件，以展示问题、图片、知识网络和当堂检测题。资料引用（说明所引用资料来源出处）：

百度搜索、百度文库、人教版高中生物《现代生物科技专题》教参

评价方法或工具（说明在教学过程中将用到哪些评价工具，如何评价以及目的是什么）：

1、个人评价: 对积极发言的同学给与鼓励性评价，如果学生能正确回答问题，教师应及时给与表扬，若回答欠准确或思路不对，教师也不能批评或指责学生，而应该作出提示，引导学生得出正确答案，以免打消学生的积极性。这样通过课堂观察，教师便能及时了解学生的情况，从而作出积极反馈，正确的给予鼓励和强化，错误的给予指导与矫正，使他们不断品尝成功的喜悦，多鼓励，尤其是对中下学生，以促成其良性循环。

2、小组评价：以学习小组为单位进行，评价标准如下：

优：组内成员人人积极思考，踊跃参与讨论，互相学习与纠错，共同顺利完成本节课的学习任务。

良：组内成员大部分积极参与，较好地完成了本节课的学习任务。

差：组内成员没有合作意识，没有讨论、交流与互评等活动。

通过小组评价，可以增强学生的合作意识，从而增进合作交流技巧，使学生群体的智慧和思维可以共享，相互解释所学知识、能够相互帮助理解和完成作业，取得最佳的学习效果。教学反思（对整堂课进行总结评价、分析）：

“问题启发式”教学的效果还是很好的，它符合新课程改革的要求，充分体现了学生的主体作用，调动了学生的思维和积极性，学生在积极思考的同时，能够相互讨论，积极发言，同学们在相互借鉴的同时也很好的提升了自己的知识水平，同时这种“问题启发式”教学对培养学生的能力是很有帮助的。

由于时间有限，只有少数的学生发表自己的观点，需要在后面的学习中利用其它形式检验学生的理解情况。

第五篇：“植物细胞工程的实际应用”教学设计

“植物细胞工程的实际应用”教学设计 教学分析和设计思路

1.1 教材分析

“植物细胞工程的实际应用”是人民教育出版社2011年版《选修3?现代生物科技专题》中的一节内容。“植物细胞工程的基本技术”是学习本节内容的基础，主要包括植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒和人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种和突变体的利用）以及细胞产物的工厂化生产等三方面的内容。在STSE（科学?技术?社会?环境）教育方面，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，引导学生讨论植物细胞工程技术在资源节约、环境保护方面的重要意义。因此，本节课的教学设计应重视渗透STSE教育。

1.2 学情分析

“植物细胞工程的实际应用”作为《选修3?现代生物科技专题》中的一节，学生已具有相应必修内容的学习基础：在《必修1?分子与细胞》中，学生学习了“细胞的分裂和分化”“细胞的全能性”等内容，这些内容能帮助学生进一步加深对植物细胞工程应用的原理的理解；在《必修2?遗传与进化》中，学生学习了“基因突变和诱变育种”“单倍体育种”等内容，这些内容能够帮助学生理解植物细胞工程在育种方面的应用；在《必修3?稳态与环境》中，学生学习了“生态系统”“生物多样性的保护”等内容，这些内容能够帮助学生认识到保护红豆杉的意义和重要性，为学生的学习迁移打下基础。但是，本节课内容涉及较多的基础知识，具有一定的综合性和复杂性。因此，教师可以通过思维导图的方式，引导整理知识脉络、建构知识体系。

1.3 设计思路

基于对教材和学情的分析，本节课的教学思路设计为两条主线。第一条主线为情境主线，以此渗透STSE教育。通过这条主线，本节课将创设“拯救红豆杉”这一问题情景，并围绕这一问题情境，展开教学活动。第二条主线为思维主线，通过活动训练学生的思维，帮助学生梳理新旧知识的关系，构建符合自身认知心理的知识框架，并能运用发散思维应用新知识。这条主线主要包括思维导图和头脑风暴2个课堂活动。教学目标

2.1 知识目标

通过绘制思维导图，列举植物细胞工程的应用。

2.2 能力目标

通过开展头脑风暴活动，进行发散性思维训练。

2.3 情感、态度与价值观目标

以紫杉醇的开发为例，关注植物细胞工程研究的发展和应用前景。

教学过程

3.1 创设情境，激发兴趣

教师通过展示红豆杉的图片，向学生介绍红豆杉。请学生阅读教材的“资料分析”栏目资料，了解红豆杉的现状。在此基础上，教师进一步补充相关资料：①因为红豆杉的树皮有抗癌物质――紫杉醇，所以有许多人进入林中来剥树皮，使得红豆杉的数量急剧下降；② 1994年，红豆杉被中国定为一级珍稀濒危保护植物；③紫杉醇是治疗转移性卵巢癌和乳腺癌的最好药物之一，同时对肺癌、食道癌也有显着疗效，是这些病人的希望；④许多人之所以会做出剥红豆杉树皮的违法行为，贫困是主要原因之一。

师生共同通过“资料分析”栏目资料及相关补充资料，梳理以“红豆杉和紫杉醇”所面临的困境，并讨论：如何处理好红豆杉的生态效益、经济价值和社会需求三者之间的关系？能不能通过植物细胞工程技术来解决问题？这样引导学生进一步了解植物组织培养技术的实际应用。

3.2 思维导图，探索新知

理论是指导实践应用的基础。因此，师生共同回顾植物组织培养技术的流程（图1）。

学生以6～7人为一组，在阅读本节教材内容的基础上，通过小组讨论结合所学知识找到新旧知识的连接点，绘制思维导图。在活动之前，教师可以根据需要向学生提供绘制思维导图的指导：离体的植物组织、器官或细胞通过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体，胚状体再发育为植株。按照各个阶段，植物组织培养技术的基本产品包括愈伤组织、胚状体和植株。因此，植物组织培养技术的应用本质上就是对这个技术及其基本产物的利用。学生在此基础上，阅读课本内容，分小组讨论植物组织培养技术与课本中出现的这些应用的关系，并以此为主题绘制思维导图。

活动结束后，各个小组通过实物投影仪展示学生的思维导图。最后，师生一起对思维导图进行总结。预设的思维导图如图2所示。

在师生对思维导图进行总结的基础上，教师还应结合书本的实例，对一些细节进行讲解，避免陷入“有框架、无细节”的误区。

（1）从教材中提炼出微型繁殖技术的特点：①繁殖速度快；②“高保真”（因为是无性繁殖）；③不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。

（2）介绍长期进行无性繁殖的作物易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，能得到脱毒苗。

（3）天然种子是有性生殖的产物，存在基因重组，可能会造成某些遗传性状的改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。天然种子在生产上受季节限制，而人工种子生产上也不受季节的限制。试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的，而人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，可以很方便地贮藏和运输。

3.3 头脑风暴，知识应用

学生以6～7人一组，分组围绕“拯救红豆杉”这一主题展开头脑风暴活动。在小组活动中，每人围绕主题说出一项拯救红豆杉的措施，直至结束。由一个小组汇报活动结果，其他小组进行补充，完善方案。

学生可能提出的措施预设：

（1）推广人工种植。可以利用植物组织培养技术生产红豆杉试管苗、人工种子，推广红豆杉的种植。

（2）细胞产物的工厂化生产。研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，利用这种方法来大量生产紫杉醇。

（3）寻找红豆衫的替代物。如红豆杉的非树皮部位提取紫杉醇或寻找产紫杉醇的非红豆杉植物。

（4）化学合成。研究紫杉醇的化学结构，通过化学方法合成紫杉醇。

（5）生物合成。研究红豆杉生物合成途径，用酶工程的手段合成紫杉醇。

（6）基因工程。利用基因工程手段改造红豆杉提高紫杉醇产量。

（7）诱变育种。对红豆杉进行诱变育种，以期提高紫杉醇产量。

（8）建立自然保护区。通过建立自然保护区对天然的红豆杉种群进行就地保护。

（9）帮助当地农民脱贫。帮助当地农民通过其他途径脱贫。

（10）法律途径。一方面要加强法制宣传教育，另一方面要加强执法力度。

课堂小结，情感升华

通过思维风暴活动，教师要引导学生以小组内活动的形式分享活动心得，进一步探讨科学、技术、社会与环境之间的关系，帮助学生认识到科学技术在社会生产、环境保护和社会发展中的作用，并以此作为本节课的小结。

教师小结预设：我们不仅是社会的一份子，而且还是大自然的一份子。在追求健康、发展经济的同时，应努力找到社会发展与自然和谐的平衡点。科学技术往往能给人们解决问题带来希望。但是，提醒大家的是，科学技术是把“双刃剑”，在科学技术的应用过程中，也可能会带来更多的社会问题、环境问题。例如，癌症患者的数量逐年攀升与工业生产带来的环境恶化密切相关。因此，在利用科学技术生产紫杉醇、拯救红豆杉的过程中，要防止由此可能产生的工业污染。否则，可能得不偿失。

教学反思

5.1 重视STSE教育情境的选择

本节课的内容本身属于技术的应用部分，与社会生活也紧密相关。教师通过在课堂中选择“红豆杉”这一环境保护的热点话题，创设情境，使科学、技术、社会、环境四者联系起来。教师对学生的价值观培养，应强调个人价值与社会价值的统一、科学价值与人文价值的统一。教师通过情境教学，引导学生通过学习、讨论解决情境中的问题，不仅能够调动学生的学习兴趣，还能够让学生更好地理解先进技术的应用价值。

5.2 注重学生思维能力的培养

在本节课中，通过两个课堂活动训练学生的思维能力。发散性思维训练是学生创新能力培养的重要途径。遗憾的是，学生在完成思维导图环节后，大多数小组的思维就被“植物细胞工程的应用”这一知识框架限制住了。只有个别小组能够跳出本节课，想到化学合成、微生物发酵、生物合成等其他方法。显然，发散性思维的培养不是一蹴而就的，教师应通过多种途径增加学生训练的机会。

5.3 关注教学预设与课堂生成

本节课的教学设计作了课堂教学的预设。教学是有目标有计划的活动，预设是教学的基本要求。但是，课堂是充满生机和乐趣的，是在教师与学生、学生与学生互动过程中的生成过程。在教学过程中，学生能积极进行知识探索，同时围绕创设的情景进行讨论，提出各种见解，真正成为课堂的主人。在这个过程中，教师应及时根据课堂生成情况调整教学，使教学回归学生的生活世界，使教学更加充满活力。教师只有关注了教学预设与课堂生成，才能脱离按部就班的桎梏，和学生一道创造人本、个性、开放的高效课堂！