“细胞工程”的教学建议，本文主要内容关键词为：细胞论文,建议论文,工程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、目标聚焦
生物课程标准提出的具体内容标准有：简述植物的组织培养，简述动物的细胞培养与体细胞克隆，举例说出细胞融合与单克隆抗体。人教版《教师教学用书》提出的教学目标是：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，尝试进行植物组织培养；简述动物细胞培养的过程，简述通过动物体细胞核移植克隆动物的过程和应用前景，举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。
二、教材分析
本专题共包括两节，每节都各由两小节组成。细胞工程是在细胞水平上的生物工程，是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过相关工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的设想来改变细胞内的遗传物质而获得细胞产品的一门综合科学技术。细胞工程所使用的技术主要包括细胞和组织培养技术、细胞融合技术、细胞器（包括细胞核）移植技术等。细胞工程应用广泛、前景广阔，有重要的研究价值和经济意义。
从本专题的每节内容上分析，基本上都是沿着从理论到实践、从现在向未来的序列建构教材体系和呈现教材内容，其目的在于先组织学生学习细胞工程的基础知识和基本原理，然后再让学生了解它的实际应用，探寻存在的问题，展望应用前景。教学设计和教学实施中需要明确的重点有：植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交的原理，植物细胞工程应用的实例；动物细胞培养的过程及条件，用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程，单克隆抗体的制备和应用。教学中可能存在的难点有：植物组织培养的实验；用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程，单克隆抗体的制备过程。植物细胞工程部分从细胞全能性入手，重点介绍了植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的基本原理和实际应用，不仅在知识上对必修模块中有关内容进行了深化和扩展，而且还从微型繁殖、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体利用和细胞产物的工厂化生产等重大应用方面进行了全面介绍。随着科学技术的不断进步，植物细胞工程技术日益普及和深入，成为现代农业生产中重要的技术手段。植物组织培养的实验成为教学难点，原因有二：一是大部分学校还缺乏相应的实验条件，导致该实验无法正常开设，没有学生的亲历亲为，使实验教学目标难以实现；二是该实验操作复杂、周期很长，实验要求很高，尤其是无菌操作方面的要求更高，且事关实验的成败。动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、细胞核移植等，它们为本节教材的主体内容。在上述动物细胞工程技术中，动物细胞培养是其他技术（如动物细胞融合、单克隆抗体、细胞核移植等）的基础，其价值更多的是通过其他技术成果来体现的。而动物细胞融合技术目前最重要的用途便是制备单克隆抗体，单克隆抗体技术本身环节多、技术复杂。而且可以综合联系的基础知识很多，因此是教学的重点和难点。总之，本专题教学难点的形成主要是因为学生对此缺乏必要的感性认识、细胞工程技术的复杂性和前沿性，以及相关理论知识具有较强的综合性。
从与其他部分的内容联系上分析，本专题不仅与“分子与细胞”等必修模块存在着紧密联系，而且与选修模块的其他专题在内容上也相互渗透。细胞是生物体结构和功能的基本单位，“分子与细胞”是在分子水平和细胞水平上探讨细胞生命活动及其规律的模块，因而该模块提供了细胞工程技术的理论支撑。现代生物工程技术的各个领域是相互渗透、相互促进的，其中细胞工程技术是其他生物工程的重要基础，例如动、植物细胞培养技术不仅与基因工程中受体细胞的培养和筛选有关，而且胚胎工程也离不开细胞培养技术。
从学生的认知基础角度分析，虽然细胞工程的内容微观而抽象，但是在学生的生活和学习经历中还是具备一些感性和理性认识的。例如“试管苗”“克隆羊”和“人工种子”等名词频繁出现于各类媒体中，相关的技术步骤和机制原理或多或少地进入学生的认知领域。尤其在学习了必修模块内容后学习本专题，学生还是比较容易运用所学知识理解细胞工程技术，也可以通过选修模块的学习加深和拓展对必修部分知识的感悟。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，必修1模块中动、植物细胞的结构和功能、细胞的分化和全能性，必修2模块中生物变异在育种上的应用，必修3模块中人体内环境及免疫等知识，都是学习本专题的重要知识基础。
三、教学建议
1.加强必修与选修内容的融合。在教学过程中应注意与高中必修教材相关内容的衔接和综合，学会用所学的理论知识解释细胞工程技术的操作方法，学会在细胞工程技术的操作流程中深化对所学理论知识的理解，以做到“学以致用，学用结合”。现将“细胞工程”部分与必修教材内容的主要融合点列举如下，并简要提出一些教学建议。
①细胞的全能性（概念、原理）：可与必修教材的有丝分裂、细胞分化等内容相融合，建议引导学生从遗传的角度认识有丝分裂的特征和细胞分化的实质。②植物组织培养技术（概念、过程、实例）：可与必修教材中细胞分化、营养物质与细胞代谢、植物激素及其生理功能等内容相融合，建议从细胞正常生活状态下所需的环境条件入手，推断培养基的基本成分；结合生长素和细胞分裂素等作用，理解组织培养中“激素杠杆”原理。③植物体细胞杂交技术（概念、流程、实例）：可与必修教材中细胞壁的成分与功能、酶的特点、细胞膜的流动性、染色体变异、有性杂交方法等内容相融合，建议联系细胞壁的成分与酶的特性，理解去除细胞壁的方法与原理；结合细胞膜的流动性，理解原生质体的融合；以杂交育种原理、染色体变异为基础，理解白菜一甘蓝等杂种作物的遗传性；与有性杂交相比较，理解植物体细胞杂交技术的优势。④植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒、人工种子）：可与必修教材中无性繁殖、种子的结构和功能等内容相融合，建议与传统植物繁殖相比较，理解微型繁殖技术的优点；以分生组织特点为基础，理解作物脱毒原理；采取类比方法，以植物种子的结构为原型，构建人工种子模式图。⑤作物新品种的培育（单倍体育种、突变体的利用）：可与必修教材中单倍体与单倍体育种、诱变育种等内容相融合，建议回顾必修教材中单倍体与单倍体育种的相关知识，理解单倍体的特点和单倍体育种的优点。⑥细胞产物的工厂化生产（实例）：可与必修教材中营养物质与细胞代谢的内容相融合，建议以人参皂甙的工厂化生产为实例，分析细胞培养的条件。⑦动物细胞培养（概念、过程、条件、应用）：可与必修教材中接触抑制、动物细胞膜的成分、细胞生活所需的环境条件、人体内环境与稳态等内容相融合，建议回顾动物细胞膜的成分和酶的特点，理解细胞悬液的制备方法；以人体内环境与稳态作为认知基础，理解动物细胞培养的条件。⑧动物体细胞核移植技术和克隆动物（概念、过程、应用前景、存在问题）：可与必修教材中减数分裂、细胞核的结构和功能等内容相融合，建议从细胞核和细胞质的遗传作用，引导学生理解克隆动物的性状遗传。⑨动物细胞融合（概念、过程、应用）：可与必修教材中细胞膜的流动性、有性杂交方法、染色体变异等内容相融合，建议联系细胞膜的成分和特性，理解细胞融合的方法和原理；以杂交育种原理、染色体变异为基础，理解杂种细胞的遗传性。⑩单克隆抗体（概念、制备过程、应用）：可与必修教材中抗原与抗体、体液免疫、遗传与变异、细胞代谢等内容相融合，建议运用细胞学、遗传学和免疫学，综合分析单克隆抗体制备的方法和原理。
2.用好教材的精彩栏目。人教版高中教材除了正文外还设计了不少形式活泼新颖、内容丰富多彩的栏目，概括起来大致可以分为三大类：实践活动类、思维活动类、知识信息类。
实践活动类主要包括实验、参观、公益活动等具体栏目，其教学目的主要在于培养学生的动手能力，并且在动手动脑中感悟生物工程技术的流程、规范和原理。建议各校积极创造条件，组织学生进行胡萝卜的组织培养的实验，参观大学或科研单位的实验室，到相关单位参与完成一些力所能及的公益劳动，如清洁培养器具、配制培养液、灭菌、消毒等。
思维活动类主要包括讨论、异想天开、寻根问底、资料分析、思考与探究等具体栏目，其教学目的主要在于激发学生的思维，提升学生的思维品质，培养学生分析问题和解决问题的能力。当前中学生物学教学中有一些现象令人忧虑、值得警惕，如倚重记忆、轻视思维，把学生当做知识的“容器”，忽视了学生思维能力尤其是创新思维能力的培养。用好教材中这些启迪思维的栏目是治愈当前这些教学弊病的一副“良药”，通过“要是把老牛的细胞与植物细胞杂交，得到绿色的小奶牛，那岂不是只要晒晒太阳就可以挤出牛奶啦！”“有了体细胞核移植技术生产的器官，我们就可以像汽车坏了换零件一样，换掉生病的器官，这样一来，人类是否就可以长生不老了？”“请你幻想一株神奇植物：上面结满你爱吃的瓜果，然后思考：要培养这株神奇植物的可能方法有哪些？”等问题情境的设置，引导学生打破常规思维的桎梏，大胆假设，异想天开，让学生进入“天高任鸟飞”的自由想象空间，避免课堂教学中出现“千山鸟飞绝”的尴尬局面。通过“组织培养时为何要强调切取含有形成层的部分？”“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？”“紫杉醇是一种高效抗癌的药物，它虽然能造福人类，但却为红豆杉带来灭顶之灾。请你指出人与自然和谐发展的路径。”“制备动物细胞悬液时能否用胃蛋白酶处理组织碎块？”等问题的讨论和探究，让学生在寻根问底中活跃思维，在分析和解决问题中优化思维。
知识信息类主要包括小知识、拓展视野、进展追踪、科技探索之路、生物技术资料卡等具体栏目，其教学目的主要在于拓展科学知识视野、回望科学发展历程、瞭望科学发展前景。教学中一般以学生自主阅读、交流为主，不要片面拓宽加深，不要冲淡教学重点。
3.精心设计学生活动。因为生物课程标准中有这样一段文字表述：“本模块的教学以专题讲座和学生讨论为主”，所以一些教师就认为：选修模块的教学只要开几次讲座就可以了，以至于有些学校将上百名学生安排在会堂中，由一名教师开设大型讲座，以此完成本模块教学。显然，这是一种误解，背离了新课程倡导的基本理念。学习过程同时包含两个方面的建构：一是对新信息的意义建构，二是对原有经验的改造和重组。学习活动应该是一个主动建构的过程，对知识的真正理解只能由学习者在特定情境下基于自身的经验背景而建构起来。鉴于此，那种忽视学生活动而在讲座中依靠教师说教的单向信息传输是难以完成意义建构和主动学习过程的。因此，在选修模块的教学中，仍应强化学生的主体意识，开发学生的潜能，使学生的个性在共性发展的同时也能协调发展，使知识不单是教学的内容，还应成为有利于学生综合素质全面提高的载体和素材。教师应善于从学生心理状态和认知基础出发，对教材内容进行科学处理和适度再开发，精心设计学生活动，激发学生的内在学习动机，激发学生思考和探索的欲望，从而在获取知识的同时培养他们多方面的能力。
创设富有启发性的问题情境。教师可以采用多种方法设计富有启发性的问题，创设探索型的情境，启发和引导学生积极思考，认真分析、追究问题的原因，寻求解决方案。对存在的疑难问题，教师要及时点拨、疏导和指导。激发学生积极地思维，大胆发表自己的见解，充分体现其主体作用，使学生掌握知识，锻炼能力，真正成为学习的主人。例如，关于植物体细胞杂交技术，教师不妨先设计下列问题串，将学生的思维引向深入：要让两个来自不同植物的体细胞融合，首先遇到的障碍是什么？去除细胞壁的可能方法有哪些？去除细胞壁的理想方法是什么？进行原生质体融合的理论基础是什么？如何将杂种细胞培育成杂种植株？然后再组织学生了解有关的流程图。
运用多媒体手段辅助教学。借助多媒体强大的视听效果，尤其是形象直观的图片所具有的视觉冲击力，可以为学生提供丰富、生动的感性素材，唤醒学生内在的学习欲望，培养学生学习的兴趣，有利于学生主动学习、积极思维。此外，将学生的学习活动置于网络环境下，利用网络的强大信息量和较好的互动性，追踪细胞工程技术的最新进展和前沿动态，也是可以选择的一种较好方法。
采用“自学—讨论—指导”模式。较以往的讲授教学模式，其优势在于：变“讲堂”为“学堂”，使学生由“学会”到“会学”、“乐学”，帮助学生掌握学习规律和科学的学习方法，养成良好的学习习惯，培养自组织学习能力，有利于发展学生非智力因素和良好的个性心理品质，让学生“学会学习”，做学习的主人。再辅以问题讨论、辩论会等教学形式，可以进一步活跃课堂教学氛围。
绘制和解读模式图。教材在编写时已经考虑到化繁就简、形象直观、通俗易懂的原则，因此教材中对教学重点和难点几乎都配发了模式图，因此有效地利用这些模式图，可以突出教学重点、突破教学难点。具体教学过程中，可以让学生一边读图一边说图，即通常说的“看图说话”，也可以教师先讲解要点，然后由学生自主建构模型、绘制模式图。对于难度较大的图解，还可以采取填图的形式化解难点。读图、绘图、填图等方法，可以灵活变化地使用。
4.注重情感态度与价值观的教育。细胞工程的应用价值是情感态度与价值观教育的理想素材。教学中可以组织学生了解细胞工程给人类生活、社会进步和人体健康带来的巨大变化，让学生亲身感悟和自我体会到现代生物工程惠及人类社会的重要意义。细胞工程是生命科学中最具活力的前沿领域之一，在农牧业、医疗卫生、环境保护等领域得以广泛应用，取得了丰硕的成果，教学中应注意列举丰富的实例，切忌空洞说教、抽象提炼，应遵循从感性到理性的认知规律。另一方面，还应警惕人类中心主义思想在学生头脑中的形成和泛滥，渗透科学自然伦理观和科学发展观的教育，因为在现代生物工程技术巨大发展的成果面前，学生很容易形成“人是无所不能的”“不怕做不到，就怕想不到”的观念。围绕克隆动物、克隆人、动物细胞与人体细胞融合等敏感话题，组织学生审慎探讨细胞工程的安全性问题，使学生形成科学的辩证唯物主义世界观。摈弃“主宰自然”、“征服自然”的观念，确立人类必须尊重自然、与自然和谐共生的观点，明确人与自然关系中权利与义务的统一，具备尊重自然的道德品质和道德责任。
5.辨析容易混淆的概念组。由于细胞工程涉及许多方面的理论知识和技术手段，具有很强的综合性，因此在学习和联系本专题众多的概念时，辨析概念、避免混淆是教学中的重点和难点。首先，应根据学情梳理容易混淆的概念组，如试管苗和试管婴儿、植物组织培养和动物细胞培养、人工种子与植物种子、植物杂交与植物体细胞杂交、植物体细胞杂交和动物细胞融合、动物细胞融合与受精作用、脱分化与再分化、组织培养中接种的两种培养基、原代培养与传代培养、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞、细胞株与细胞系、原生质体与原生质层等。然后，组织学生讨论，列表比较它们的异同点。辨析时一般可从概念、特点、原理、过程、应用等几方面进行。