细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或者组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程选择性必修三生物技术与工程目录CONTENT01课标要求02学习目标及重难点03本章概述及学习内容04教学策略与课时安排一、课标要求一、课标要求概念4 细胞工程通过细胞水平上的操作,获得有用的生物体或其产品4.1 植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术4.1.1 阐明植物组织培养是在一定条件下,将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程4.1.2 概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下合成杂合细胞,继而培育成新植物体的技术4.1.3 举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率一、课标要求一、课标要求概念4 细胞工程通过细胞水平上的操作,获得有用的生物体或其产品4.2 动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术4.2.1 阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织,分散成单个细胞后,在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。
动物细胞培养是动物细胞工程的基础4.2.2 阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中,并使重组细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的过程4.2.3 阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段,使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程4.2.4 概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术4.2.5 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值一、课标要求一、课标要求概念4 细胞工程通过细胞水平上的操作,获得有用的生物体或其产品4.3对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体4.3.1 简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程4.3.2 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术二、学习目标及重难点二、学习目标及重难点节次节次学习目标学习目标重难点重难点第一节 植物细胞工程1、概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程2、举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率3、尝试进行植物组织培养重点:重点:1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交技术的原理3、植物细胞工程应用的实例难点:难点:植物组织培养的实验二、学习目标及重难点二、学习目标及重难点节次节次学习目标学习目标重难点重难点第二节 动物细胞工程1、阐明动物细胞培养的条件和过程2、阐述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值3、阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程,认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值4、阐明利用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和该技术的应用前景重点:重点:1、动物细胞皮痒的条件和过程2、干细胞在生物医学工程中的应用3、单克隆抗体的制备和应用难点:难点:1、单克隆抗体的制备过程2、用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程二、学习目标及重难点二、学习目标及重难点节次节次学习目标学习目标重难点重难点第三节 胚胎工程1、简述受精和胚胎早期发育的基本过程2、简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值3、运用胚胎工程的基本概念和原理,对生产、生活中的相关问题进行分析和判断4、认同胚胎工程技术的发展和应用体现了科学、技术、社会的互动关系重点:重点:1、受精的基本过程2、胚胎早期发育的基本过程3、胚胎工程的基本技术及其原理4、胚胎工程在生产实践中的应用难点:难点:1、受精过程中精子和卵细胞的生理变化2、胚胎工程中胚胎移植的生理学基础和基本操作步骤三、本章概述及学习内容三、本章概述及学习内容在日常生活中,很多学生接触过以克隆为题材的书籍、科幻电影等,他们对相关的原理和技术步骤一定充满了好奇。
本章的章引言通过创设我国科学家成功培育克隆猴“中中”和“华华”的情境,把学生带入了细胞工程的高科技领域由情境提出的问题“你知道它们是如何培育出来的吗?”正是学生感兴趣的地方,可以促使他们主动学习、寻找答案另外两个问题同样启发学生思考,并且指向了这项凝聚着我国科学家智慧与汗水的研究成果的重要意义,力图使学生在学习知识的同时,也接受爱国主义教育章题图是“中中”和“华华”的照片两只俏皮可爱的小喉,让整个情境鲜活起来,拉近了它与学生的距离章首页的下方是细胞工程的定义三、本章概述及学习内容三、本章概述及学习内容“科技探索之路”介绍了细胞工程的来龙去脉植物细胞工程和动物细胞工程是细胞工程相对独立的研究领域,教材分别沿着大树的树干和延伸的道路绘制时间轴,来呈现它们的发展脉络而大树长在道路旁的和谐画面,又体现了这两部分都是细胞工程的重要组成部分,是一个统一的整体时间轴上展示的是一些具有代表性的研究成果,其中包含了不少我国科学家取得的重要成就,使学生阅读后能树立对我国科技发展的自信三、本章概述及学习内容三、本章概述及学习内容本章内容分为3节,分别是植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程由于这3节的知识容量都很大,因此每节又分为若干小节。
植物细胞工程包括2个小节,第1小节让学生了解最基础的知识植物细胞工程的基本原理和技术;第2小节则让学生了解该工程的实际应用动物细胞工程包括3个小节,第1小节介绍了动物细胞工程最基本的技术动物细胞培养,以及在此基础上发展起来的干细胞培养及其应用科学家在掌握了动物细胞培养技术后,开始探索像诱导植物原生质体融合那样诱导动物细胞融合,第2小节就讲述了动物细胞融合技术和这项技术最重要的应用一一制备单克隆抗体第3小节进一步介绍了动物细胞工程中综合性更强、难度更大的动物体细胞核移植技术及其应用一些动物细胞工程研究成果的获得离不开胚胎工程的支撑,胚胎工程与动物细胞工程交叉渗透、互相促进,教材在第3节介绍了胚胎工程的内容这节内容在总体安排上体现了胚胎工程的发展脉络,先对胚胎工程的理论基础,即哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律进行了讲述,在此基础上再介绍了胚胎工程技术及其应用三、本章概述及学习内容三、本章概述及学习内容本章涉及的技术非常多,为了降低学生学习的难度,教材对大多数技术的具体操作过程作了简化处理,以流程图的形式呈现,如植物体细胞杂交技术流程图、玉米单倍体育种流程示意图体细胞核移植流程图等这些流程图直观、形象,有的流程图还配有真实操作的照片,便于学生理解。
另外,流程图还保证了学生思维过程的整体性和连续性四、教学策略与课时安排四、教学策略与课时安排(一)教学策略节次策略第一节 植物细胞工程1.立足教材,充分发挥教材对教学的指导作用以兰花繁育问题为主线组织教学首先利用“从社会中来”栏目中提出的问题,引导学生思考和讨论;然后通过介绍植物细胞工程的基本技术让学生明确解决这一问题的思路;进一步让学生了解植物组织培养技术给现代兰花产业创造的经济价值和给百姓生活带来的福利;最后引导学生将所学知识应用到其他生产、生活实践中2.利用当地资源,结合教学实际情况尽可能让学生动手实践关于本节探究实践活动的开展,教师要充分考虑当地的资源和教学的实际情况尽可能组织学生亲自动手实践,或带领学生到其他学校或科研院所参观学习植物组织培养的实验耗时较长,可以让学生在课前完成培养基的制备与灭菌,课上完成外植体的消毒和接种,课后再利用课余时间完成转接、移栽、观察、记录等3.依托工程应用,渗透STS教育“植物细胞工程的应用”小节介绍了大量植物细胞工程应用的实例,教学时可以渗透STS教育4.创设真实的问题情境,指导学生设计方案解决问题借助教材提供的植物细胞工程在实际生产中应用的实例,教师可以创设真实的问题情境,引导学生运用所学科学原理和基本技术,从工程学角度设计方案,作出决策。
在解决问题的过程中,学生分析问和解决问题的能力将得到提高,他们的工程思维也将得到发展四、教学策略与课时安排四、教学策略与课时安排(一)教学策略节次策略第二节 动物细胞工程1.抓住每项工程技术的关键和核心,不用深挖细枝末节本节涉及的工程技术种类较多,技术环节较为复杂,相关理论具有较强的综合性,而学生缺乏必要的感性认识,又难以进行实践操作体验,这些都增加了教学的难度教学时,建议聚焦大概念和重要概念,抓住每项工程技术的关键和核心,如基本原理、关键技术和重要应用等,不必深挖细枝末节2.利用学生已有的知识经验,促进对技术原理的理解动物细胞工程应用了细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科的原理和方法,有些原理和方法是学生熟悉的教学时建议多联系学生已有的知识经验,帮助学生理解相关技术的科学原理,进而引导他们思考如何将科学原理转化为技术3.基于任务驱动来建构技术流程动物细胞工程技术涉及的流程既是技术学习的重点也是难点任务驱动教学法能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境,让他们围绕任务展开学习,逐步建构技术的流程例如,介绍动物细胞培养的过程时,可以利用教材“从社会中来”的情境素材,紧紧围绕利用病人健康皮肤培育人造皮肤这一任务,让学生探讨培育的过程。
4.建立生命科学理论与技术的联系,增强科技意识和社会责任意识动物细胞工程每一项技术都体现了科学理论的发展推动了技术的进步,而技术的进步又进一步促进了科学理论的研究教学时,建议引导学生关注科学与技术的互动,关注每一项技术的发展趋势和应用前景,让他们体会技术的重要性,增强科技意识同时,也要让学生看到动物细胞工程技术可能带来的问题,如伦理问题,引导他们理性参与相关问题的讨论,培养社会责任意识四、教学策略与课时安排四、教学策略与课时安排(一)教学策略节次策略第三节 胚胎工程1.紧密联系社会生活、生产实际,以问题驱动学习和思维过程本节的学习内容与学生的生活经验有一定的距离,教学时如果采取平铺直叙的教学方式,能会使学生失去学习兴趣教师可以联系生产、生活中的实际问题,采用问题驱动教学法,发学生的兴趣和启发他们的思维,从而提高学习效率如果能够设计问题串,把学生所要学习的内容串联起来,还能帮助他们系统建构知识网络2.采用多种教学策略,设计学生活动,有效突破重点和难点本节内容无论是理论基础,还是工程技术及其应用,都存在一定的教学难度教材对技术细节作了简化处理,教学时教师要把握好尺度,不宜深挖教学方法方面,虽然难以开展实际操作,但是也不要一讲到底。
教师可以采用多种教学策略,着力突破重点和难点教师可以借助教材插图、文本等素材,遵循由简单到复杂的教学顺序,引导学生先观察结构、然后标注生理反应,再合作建构受精的流程,从而循序渐进地达成教学目标教师还可以利用网络资源,播放展示受精过程的视频,以降低学生学习理解的难度3.力求实现从理论到技术、再到工程应用的螺旋式上升本节内容既有鲜明的理论基础,又有具体的技术流程,教师只要用好教材就比较容易达到教学的基本要求然而要上升到工程应用层面,还需要教师进一步从宏观上把握课程标准要求,吃透教材,厘清技术与工程的关系,并借助教材提供的丰富素材,引领学生感受工程的应用四、教学策略与课时安排四、教学策略与课时安排(二)课时安排节次课时第1节 植物细胞工程 一 植物细胞工程的基本技术2 二 植物细胞工程的应用1第2节 动物细胞工程 一 动物细胞培养2 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体2 三 动物体细胞核移植技术与克隆动物1第3节 胚胎工程 一 胚胎工程的理论基础1 二 胚胎工程技术及其应用1总计10。