引論：我們為您整理了1篇培育超級作物實踐活動的設計與實施范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
教育部發布的《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》提出：要強化學生實踐操作、親身感悟，組織開展好基礎性實驗和拓展性實驗［１］。《普通高中生物學課程標準（２０１７年版２０２０年修訂）》理念之一是“教學過程重實踐”，強調要關注學生學習過程中的實踐經歷，從而加深學生對生物學概念的理解［２］。依據上述指導思想，若以培育超級作物“Ｐｏｍａｔｏ”作為教學主線，最佳的設計方案無疑是重現梅爾徹斯培育“Ｐｏｍａｔｏ”的部分實驗過程，帶領學生開展原生質體的分離、純化、融合的實踐活動，有利于更好地達成學習目標。
１梅爾徹斯文獻資料的利用
梅爾徹斯文獻資料［３］中有些內容可以轉化為教學資源，如培育“Ｐｏｍａｔｏ”的實驗流程、細胞融合的圖片資料、雜種植株的表型特征圖片資料、雜種植株的形態學、細胞學、生物化學鑒定資料等均可用于課堂教學，真實的實驗可作為教學資源為學生搭建學習支架。
１．１實驗過程將番茄葉肉細胞（淡綠色，２ｎ＝２４）和馬鈴薯愈傷組織（無色，２ｎ＝２４）分別置于較高滲透壓（如０．５ｍｏｌ／Ｌ甘露醇）溶液中，用纖維素酶和崩潰酶／果膠酶處理４—５ｈ，去除細胞壁獲得原生質體。兩者原生質體在聚乙二醇溶液中１０ｍｉｎ，可以發現許多融合產物產生。將融合形成的雜種細胞轉移到富含營養的培養基上，培養出愈傷組織，將愈傷組織再生出的小植株移植到土壤中。上述實驗過程，是教師將文獻資料中的核心內容進行了簡化后梳理而成，該過程與教材中關于植物體細胞雜交技術流程一致，可作為教學資源用于課堂教學。
１．２圖片資源培育“Ｐｏｍａｔｏ”的實驗選用一直保持浸泡培養的馬鈴薯愈傷組織，制備無色的原生質體，用溫室栽培的番茄（突變株）葉肉細胞，制備淡綠色原生質體。選用兩種不同顏色的原生質體進行融合，利用兩種原生質體顏色不同篩選融合原生質體，圖１顯示融合原生質體的細胞質尚未混合。該篩選融合原生質體的方法與學生實踐中的方法一致。借助實驗過程的照片資料，利于學生理解篩選融合原生質體的方法。梅爾徹斯培育成功的雜種植株如圖２所示。通過觀察不難發現，與預期的形態相差甚遠，由此學生產生認知沖突，從而激發探究欲望。研究表明，其原因可能是關鍵基因沒有表達，也利于學生辯證地理解結構與功能觀。
１．３雜種植株的鑒定①形態學鑒定：植株在葉片形狀和花的形態上與用于原生質體融合的馬鈴薯和番茄品種明顯不同，花和葉具有雜種的特點，但并沒有產生真正意義上的塊莖。②細胞學鑒定：科學家對一些愈傷組織再生出的芽進行染色體計數，結果如表１。③生物化學方法鑒定：１，５二磷酸核酮糖羧化酶（ＲｕＢＰＣａｓｅ）由大小兩個亞基組成，小亞基由核基因編碼，大亞基由葉綠體ＤＮＡ上基因編碼，科學家檢測了四株植物ＲｕＢＰＣａｓｅ大小亞基的來源，結果如圖３。充分利用這三方面的鑒定資料，通過設置相關問題，如依據表型進行雜種植株的鑒定是否可靠？染色體數目接近４８能否確定為雜種植株？ＲｕＢＰＣａｓｅ檢測結果說明什么？這些問題的設計，有利于培養學生的科學思維，同時也利于學生理解科學研究的思路和方法。
２學生實踐活動
教學中增加培育“Ｐｏｍａｔｏ”的部分實驗內容，包括原生質體的分離、純化和融合過程。在實驗的基礎上，學生能更好地理解去除細胞壁的方法、誘導融合的方法、篩選的必要性。增加課標要求以外的學生實踐活動，是充分利用學校的現有條件，為學生提供可能的實踐機會，將理論教學與實驗教學相互融合，進而利于學生深入理解植物體細胞雜交技術的原理和流程。但由于實驗條件所限，未能實踐植物體細胞雜交的全部實驗操作。
２．１實驗準備①實驗材料：選取了多種實驗材料，不僅選用番茄和馬鈴薯（包括番茄葉、番茄果實、馬鈴薯塊莖、馬鈴薯組培苗），還選用了其他實驗材料（包括白菜葉、甘藍葉、西藍花花球、菜花花球以及鐵皮石斛愈傷組織），以期探究適宜分離原生質體的實驗材料。②試劑配制［４］：配制的溶液中，最主要的是酶解液，酶解液成分中纖維素酶、果膠酶、離析酶用于酶解細胞壁；甘露醇用于調節滲透壓，實驗中需配制較高滲透壓的甘露醇溶液；ＭＥＳ可用于調節ｐＨ（緩沖劑），牛血清蛋白可減少或防止降解細胞壁過程中對細胞器的破壞；ＣａＣｌ２具有保護細胞膜的作用。
２．２實驗過程①分離并純化原生質體具體操作過程如圖４［４］。學生疑惑１：為什么在切材料和酶解材料過程中都使用較高滲透壓的甘露醇？釋疑：在切材料時使用較高滲透壓的甘露醇，可使細胞出現微弱的質壁分離，利于完整的原生質體的釋放。酶解材料過程中使用較高滲透壓的甘露醇，可防止去除細胞壁后水分大量進入原生質體，導致原生質體吸水脹破。疑惑２：去除細胞壁時不僅加入相關酶，還使用了較高滲透壓的甘露醇、ＣａＣｌ２、牛血清蛋白、ＭＥＳ，還要控制酶解時間、酶解溫度、離心機轉速……其目的是什么？釋疑：確保原生質體的結構不被破壞，保持其形態和活力，只有確保結構的完整，才能行使相應功能。結果展示如圖５。②原生質體融合具體操作過程如圖６［４］。結果展示如圖７。學生疑惑１：需要提供什么證據才能證明原生質體正在融合？釋疑：最直接的證據就是看到原生質體融合過程的連續動態變化。在１小時內，將連續拍攝的１５張馬鈴薯菜花原生質體融合照片，制成動態的視頻，證明馬鈴薯菜花兩個原生質體正在融合（圖７Ｄ）。疑惑２：為什么要對融合的原生質體進行篩選Ａ．番茄葉肉；Ｂ．番茄果肉；Ｃ．馬鈴薯葉肉；Ｄ．馬鈴薯塊莖Ｅ．白菜葉肉；Ｆ．甘藍葉肉；Ｇ．菜花花球；Ｈ．西藍花花球Ａ．白菜甘藍；Ｂ．西藍花菜花；Ｃ．馬鈴薯菜花；Ｄ．馬鈴薯菜花（融合動態過程）；Ｅ．菜花菜花；Ｆ．甘藍甘藍；Ｇ．馬鈴薯馬鈴薯；Ｈ．馬鈴薯菜花（３個原生質體）圖７顯微觀察不同實驗材料的原生質體融合釋疑：實驗觀察到未融合的原生質體、同種的兩個原生質體融合、不同種的兩個原生質體融合、不同種的三個原生質體發生融合、同種或不同種的多個原生質體融合現象，能夠說明融合是不定向的，因此我們需要篩選出雜種細胞。疑惑３：ＰＥＧ為什么能夠促進原生質體融合？釋疑：普遍認為，ＰＥＧ能夠改變細胞的膜結構，使兩個細胞接觸處質膜的脂類分子發生疏散和重組，從而導致質膜相互親和、融合。疑惑４：是否必須選用不同顏色的原生質體進行融合，否則就無法篩選？釋疑：利用物理特異性的差異篩選，如原生質體大小、顏色、形態……也可用不同熒光素分別標記親本原生質體。利用細胞系互補篩選：只有互補的雜種細胞能夠生長。利用生長特異性差異篩選：利用細胞生長和分化能力的差異。關注學生的實踐經歷，在實踐中加深學生對于原理和過程的深入理解，體會結構與功能相適應，只有確保結構的完整，才能行使相應功能。教師與學生針對技術難題，進一步梳理歸納，形成完整的技術流程。
３總結
本節內容側重生命觀念中“結構與功能觀”的形成與應用。學生基于已有認知進行方案的設計、分析方案的可行性、通過實驗解決技術難題等活動中，運用“結構與功能觀”解決和解釋概念形成過程中的相關問題。本節課充分體現科學技術的進步對人類生產生活產生的影響，同時也體現了實驗教學對概念形成的重要作用。（基金項目：北京市教育科學“十四五”規劃課題“基于學習單元模式下的生物實驗教學實施策略研究”，Ｎｏ．ＣＤＤＢ２１４１８）
作者:郭秋榮 王冉 王銀環 單位:北京市昌平區教師進修學校 北京市昌平區第一中學