人教版必修一细胞的分化教学设计

第2节细胞的分化●从容说课本节内容是在学生学习完细胞的增殖开设的，教师要明确指出细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，生物体是不能正常发育的。有关细胞分化，课程原则的规定是“阐明细胞的分化”和“举例阐明细胞的全能性”，这都是“理解”水平的规定；可是细胞分化概念对于学生来说要比细胞增殖的概念抽象得多，教师可结合人的受精卵的发育过程，从而引导学生展开本节的学习。在讲述细胞的分化时，应当联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识；联系不同组织中的细胞形态、构造、成分等特点。从个体发育过程中，多个组织、器官、系统的建成角度来理解细胞分化的重要地位。在讲述中，最佳结合运用几个细胞分化过程的示意图和多媒体课件。在教学中，教师应当引导学生理解好下列几点：①普通多细胞生物体的发育起点是一种细胞(受精卵)，细胞的分裂只能繁殖出许多相似的细胞，只有通过细胞分化才干形成胚胎、幼体，并发育成成体。②分化的细胞所呈现出的形态、构造和生理功效的变化，源于细胞内化学物质的变化，如构成构造的蛋白质和催化化学反映的酶。③细胞分化是一种渐变过程，在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞的分化前途就已经决定，后来依次渐变，不能逆转。因此，分化是一种持久的、稳定的变化。④由于体细胞普通是通过有丝分裂繁殖而来的，普通已分化的细胞都有一整套和受精卵相似的染色体，携带有本物种相似的DNA分子。因此，分化的细胞含有发育成完整新个体的潜能。在适宜的条件下，有些分化的细胞含有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。细胞分化是多细胞生物体发育的基础与核心。鉴于细胞分化的重要性，课程原则从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的规定。本节内容是这样安排的：先介绍什么是细胞分化，细胞分化对多细胞生物体的发育有什么重要意义；再介绍已经分化的细胞，仍然可能含有发育为完整个体的潜能，即含有全能性；最后安排“干细胞研究进展与人类健康”的资料收集与分析活动。细胞分化是指在个体发育中，由一种或一种细胞增殖产生的后裔，在形态、构造和生理功效上发生稳定性差别的过程。在这个概念中，“稳定性差别”这几个字，内涵很深刻，也是学生不好理解的。因此，教科书在有关细胞分化的概念的叙述上，不是采用演绎式写法，而是采用归纳式，从动植物体胚胎发育的具体事例入手，协助学生理解什么是细胞分化。动物胚胎发育的过程，以红细胞和心肌细胞的分化为例；植物胚胎发育的过程，以叶肉细胞、表皮细胞和储藏细胞的分化为例。通过这些实例，协助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞，通过分裂和分化，发育为形态、构造和功效上不相似的细胞，这一变化过程是持久性的，普通来说，分化了的细胞将始终保持分化后的状态，直到死亡。细胞分化的核心在于特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性体现。但是学生没有学过基因体现，无法理解基因的选择性体现是怎么回事。为了让学生对细胞分化的认识能够进一步到本质，即基因水平，而不只是停留在表面现象，即不同类群细胞形态、构造和功效的差别上，教科书先设问：“就一种个体来说，多个细胞含有完全相似的遗传信息，但形态、构造和功效却有很大差别，这是怎么回事呢？”然后以红细胞和肌细胞中，血红蛋白基因和肌动蛋白基因所处的开、关状态不同为例，解释在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行状况不同，造成细胞形态、构造、功效上的差别。通过具体的事例，协助学生理解基因的“选择性”“体现”。紧接着提出下一种问题：高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗？由此引入对“细胞的全能性”的学习，植物细胞普通都含有全能性，而动物和人体内有无含有分裂和分化能力的细胞呢？在这个问题下，教科书引出了干细胞的概念。近年来哺乳动物胚胎干细胞的分离成功，极大地增进了人们对干细胞的认识，并使干细胞的研究成为生物医学研究的热点领域之一。干细胞的研究为替代病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的但愿。教科书安排的“资料收集和分析”活动，激励学生通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径收集有关干细胞研究进展的资料，在关注与人类健康亲密有关的生物学热点问题的同时，培养资料收集和分析能力，以及体现与交流的能力。总而言之，本节内容信息量比较大，概念抽象，内容新鲜，因此教师要灵活运用教学办法，如讨论法、发现法、讲述法等等，使本节的教学达成新课标的规定。●三维目的1.知识与技能（1）理解细胞的分化与生物体发育的关系，能阐明细胞的分化。（2）能举例阐明细胞的全能性及其在科学研究中的应用。2.过程与办法（1）培养学生分析比较的能力。（2）培养学生联系实际灵活运用知识的能力。（3）学会有关干细胞研究进展与人类健康的资料收集和分析。3.情感态度与价值观（1）通过学习使学生体会生命的运动性，体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想。（2）引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类的健康问题。激发社会责任感和使命感，激发学生关爱生命的美妙情感。●教学重点1.细胞分化的概念和意义。2.细胞全能性的概念。3.细胞分化与细胞分裂的关系。●教学难点1.细胞分化的概念。2.细胞全能性的概念及实例。●教具准备1.多个不同形状的细胞和不同组织的图片。2.植物体细胞培养产生完整植株示意图。3.骨髓中造血干细胞分化出多个血细胞图片。4.植物体细胞培养产生完整植株的录像片断。5.细胞分化的多媒体课件。6.学生用橡皮泥制作一种细胞持续两次分裂的模型。7.人的受精卵发育成胎儿过程的视频录像。●学时安排1学时●教学过程［课前准备］为了更加好地贯彻教师的主导地位和学生的主体地位，教师要先把上课所需要的多个图片、资料、板书设计和视频等用PowerPoint平台制作成多媒体课件；教师在课前检查学生收集有关干细胞研究进展与人类健康资料的状况；学生用橡皮泥预先制作一种细胞持续两次分裂的模型以供上课使用。［情境创设］教师先播放人的受精卵发育成胎儿过程的视频录像给学生观看，这是人的生理常识，学生会很迫切想认识这个过程，大大地激发学生学习爱好，（注：教材的问题探讨有关骨髓移植来治疗白血病的话题太沉重，我认为不能用来作为情境创设，能够放在介绍了细胞的全能性后来再讨论）非常有助于本节课的学习；学生观看后，教师提问学生回答下列问题。教师：这个过程中包含了我们前面学过的哪些方面的细胞学知识？学生：细胞的增殖，细胞的生长等知识。教师：上节课我们学习了细胞增殖的知识，认识到细胞增殖的成果是细胞数量的增多，这些细胞是一堆相似的细胞。学生：出示用橡皮泥制作成细胞分裂成果模型。教师：从我们刚刚观看的录像认识到在受精卵发育的过程中，只有细胞的增殖和生长是远远不够的，还要有我们今天要学习的细胞的分化。什么是细胞的分化呢？下面我们一起来讨论。［师生互动］（一）细胞分化及其意义1.什么是细胞分化？教师：播放人的胚胎发育过程的FLASH动画。提出问题：胚胎的早期和后期有什么不同？学生：观察和讨论。教师引导学生回答：胚胎发育的早期，各个细胞彼此相似；它们都来自受精卵的分裂，含有相似的遗传物质。教师：构成胎儿的多个细胞组织是如何来的呢？用PowerPoint演示课本P117的图6—8。见图6—2—1和图6—2—2。图6-2-1图6—2—2细胞和组织分化的不同途径（*内胚层只形成这些器官、系统的上皮）学生：思考和观察，然后回答下列问题教师引导学生回答：细胞增殖的同时，这些细胞逐步向不同方向变化，如课本图6-8，红细胞和心肌细胞都来自一群相似的胚胎细胞。后来，有的细胞发育为红细胞，合成运输氧的血红蛋白；有的细胞发育为肌细胞，合成行使运动功效的蛋白质。教师：如图6—2—2，我们看到了构成胎儿的多个细胞组织就是由于细胞的变化方向不同，使它们从相似的早期胚细胞变成了形状构造各异的多个各样的细胞和所构成的组织，（如图6—2—3），这些不同的细胞组织就构成了一种完整的生物体——胎儿。用PowerPoint演示课本P118的图6—9，引导学生观察。提出问题：植物的状况如何呢？图6-2-3多个不同形状的细胞和不同组织的示意图学生观察。教师引导学生讲出：植物也是同样，同一植物体的多个细胞，如叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞等细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。教师：我们认识到这里，同窗们明白什么是细胞分化吗？提问学生回答。学生：在个体发育中，由一种或一种细胞增殖产生的后裔，在形态、构造和生理功效上发生稳定性差别的过程，叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，普通来说，分化了的细胞将始终保持分化的状态，直到死亡。学生用多个颜色的橡皮泥操作一种细胞分化成多个细胞的模型。教师用PowerPoint演示同样的过程。学生阅读课本P118第二自然段和讨论课本的想象空间的问题，加深对细胞分化的理解。1.细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，发生在生物体的整个生命进程中，但在胚胎发育期最旺盛，、最频繁，达成最大程度。细胞分化是稳定有序的，普通是不可逆的。2.细胞分化是个体发育的基础。仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成含有特定形态、构造和功效的组织器官（课本P118图6-10），生物体也就不可能正常发育。3.细胞分化使细胞的功效趋向专门化，有助于提高多个生理功效的效率。教师：创设问题：同窗们想过吗？构成生物体的多个各样的细胞遗传信息同样吗？学生：同一种生物个体中，多个各样的细胞遗传信息是完全相似的，都来自受精卵。教师：但这些细胞形态、构造和功效却有很大差别，这是怎么回事呢？原来，在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行状况是不同的，例如，在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处在活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处在关闭状态；在肌细胞中则相反。（注：基因的有关知识将在第二模块中继续学习）。也就是说，细胞分化是特定基因在一定的时间、空间体现的成果。讨论到这里，同窗们能讲出细胞分化的意义吗？2.细胞分化的意义教师引导学生回答：多细胞生物通过细胞分化形成多个不同的细胞和组织，多细胞生物的个体发育起点——受精卵，通过细胞分裂分化形成多个组织、器官和系统，进一步构成多细胞生物个体。教师创设问题：是不是全部分化的细胞都不能再分裂呢？教师：同窗们，看过家里的爷爷种花，他摘取月季花的一段枝条，把它种到地里，过一段时间，枝条长成完整的植株并开花。我们再来看一种例子，播放胡萝卜经组织培养产生完整植株的录像片。这两个实验表明什么问题呢？学生讨论。教师：这两个实验表明，高度分化的植物细胞仍然含有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性。同窗们能体现清晰吗？（二）细胞的全能性1.细胞全能性的概念教师引导学生讲出：细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然含有发育成完整个体的潜能。教师：其实受精卵和早期胚胎细胞都是含有全能性的细胞。同窗们能再举出有关植物细胞全能性应用的例子吗？学生交流本地农业实验基地组织培养的状况，认识组织培养的优越性。教师：通过学习和交流，同窗们认识到植物细胞都含有全能性，体现出细胞全能性需要前提条件：必须是离体的细胞或组织器官、适宜的条件，且个体发育同样通过细胞分裂、细胞分化。那动物细胞含有全能性吗？和植物细胞同样吗？学生阅读课本P119第四、五自然段。教师：动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐步受到限制，细胞分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同，它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并且并没有因细胞分化而失去基因，因此，高度分化的动物细胞核仍然含有全能性。这能够从细胞核移植实验以及其它的实验证据中得到证明。同窗们能举出例子吗？学生交流，教师补充：如我国的克隆山羊阳阳等，学生讨论当今热门话题——“克隆人”可能吗？提出克隆人体器官对医学上人体器官移植的作用。学生讨论课本P117的问题探讨，引出干细胞有关内容的学习。2.什么叫干细胞在动物和人体内仍然保存着少数含有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。如：胚胎干细胞和骨髓中的造血干细胞等。为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的残废而减少？学生：由于健康人会不停产生新的血细胞，补充到血液中去。学生交流有关干细胞研究进展与人类健康的状况。如：在我国的诸多大医院，运用骨髓移植已经成功治愈了多例白血病患者；运用胚胎干细胞哺育出肝组织，为重肝病患者带来佳音。教师教育学生要有爱心，关爱生命，维护人体健康。［教师精讲］细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，细胞的分裂是细胞分化的基础，通过细胞的分裂和分化，生物体才干完一生长、发育和繁殖的过程。细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然含有发育成完整个体的潜能。人类运用植物细胞的全能性，通过组织培养，生产出大量的植物良种，拯救珍稀物种，为人类造福；对动物和人体干细胞的研究，将为人类战胜病魔带来福音。同窗们，努力吧！走科学研究的道路，胜利是属于你们的。［评价反馈］用PowerPoint演示下列题目，学生抢答，统计正误，进行反馈。1.细胞分化的成果是细胞数目增加 B.形成组织C.生长 D.细胞衰老2.组织培养和克隆技术应用的原理是A.全部细胞都含有分化的能力B.全部细胞都含有分裂的能力C.全部细胞的细胞核都含有全能性D.全部的细胞都含有全能性3.细胞分化达成最大程度的时期是A.受精卵时期 B.胚胎时期C.有丝分裂时期 D.细胞的增殖时期4.在细胞分化过程中，遗传物质将A.发生变化 B.部分变化 C.不变化 D.是随机的5.能克服有性杂交的不亲和性的技术是A.组织培养 B.细胞融合C.动物胚胎移植 D.克隆技术6.细胞分化发生在个体发育的A.整个生命过程中 B.胚胎期C.受精卵分裂期 D.性成熟期答案:1.B2.C3.B4.C5.A6.A［课堂小结］为了让同窗们能更加好地理解本节的内容，运用下表来概括，以下：概念意义特点、特性原因细胞分化在个体发育中，由一种或一种细胞增殖产生的后裔，在形态、构造和生理功效上发生稳定性差别的过程通过细胞分化形成多个组织，使生物体能正常地生长发育细胞的全能性：是指已经分化的细胞，仍然含有发育成完整个体的潜能。高度分化的植物细胞仍然保持细胞的全能性——应用于植物组织培养。高度分化的动物细胞核仍然含有全能性。干细胞仍具分裂的能力基因的选择性体现［布置作业］课本P120的练习。2.