《细胞的分化》公开课教案VIP

11/12《细胞分化》教学设计教学设计基本信息题目《细胞分化》年级高二模块必修一教科书版本人教版新课标指导思想与理论依据一、生物学核心素养。生物学核心素养是学生后天习得的终身受益成果，是公民基本素养的重要组成之一，是学生在解决真实情境中的生物学问题时所表现出来的必备品格和关键能力。生物学核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等。二、建构主义学习理论。教学应该以学生为中心，在教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、对话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效的实现对当前所学知识的意义建构的目的。教材分析“细胞分化”是人教版必修一第六章第二节，是在学生了解细胞的结构、功能、代谢和增殖的基础上，向学生继续介绍细胞生命历程中的重要过程――细胞的分化。细胞分化是多细胞生物体发育的基础和核心，因此，本节内容中，细胞分化是核心内容，《课程标准》对此要求达到的层次为理解水平，而细胞全能性、干细胞都可由细胞分化的内容拓展而来。其中教材对于细胞分化主要从细胞分化的概念、特点、本质、意义等方面进行了叙述；对于细胞全能性主要从细胞全能性的概念，动植物细胞全能性的差异、实际应用等方面进行了叙述；最后就干细胞进行了简介。本节内容既是对细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸，又为学习遗传、变异打下基础；细胞全能性及干细胞的知识又是选修课本中植物组织培养、克隆技术和胚胎工程的理论基础。学情分析学情分析本课的授课对象是中央民族大学附属中学高二年级的学生，鉴于学生来自全国各地，生物学基础参差不齐，而且部分学生来自少数民族地区，所以在授课时要着重注意放低起点，补充初中知识。通过必修一前面内容的学习，与这节课相关的学生们已有的知识基础有：结构与功能相适应；蛋白质是生命活动的主要承担者；细胞核是遗传信息库，是遗传和代谢的控制中心；DNA是携带遗传信息的遗传物质；有丝分裂的意义；细胞种类多种多样等；存在的障碍点是“基于生物学事实或证据分析本质，构建概念”。教学目标【知识和技能】1.举例说明细胞的分化的含义2.说出细胞分化的本质和意义3.举例说明细胞的全能性的概念【过程和方法】1.培养比较与归纳、分析与综合、信息提取的能力2.通过“假说-演绎法”的实践学习科学探究方法3.发展科学的逻辑思维，形成结构与功能观【情感、态度和价值观】1.体会结构与功能相统一的观点2.进行有关干细胞研究进展资料的搜集、阅读和分析，养成关注生物学发展、关注生命健康的习惯。教学重难点【教学重点】1.细胞分化的概念、特性、本质和意义2.细胞全能性的概念【教学难点】1.细胞分化的本质2.细胞全能性的概念教学流程示意图教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图环节一细胞分化导入细胞分裂的回顾细胞分化的概念【演示】展示“人体早期胚胎发育”过程图片【设问】什么是（胚胎）发育？【引导】学生从生命系统的结构层次的角度来分析。【设问】从一个受精卵到一个成熟的个体从细胞层面上来看有哪些变化？【设问】细胞数目增多的过程即为刚刚学习的？【设问】细胞增殖的实现方式是？【设问】那一个成熟的人体大约有多少细胞组成呢？【展示】大约1013数量级，假设每个细胞的平均直径是20um，可以绕地球圆周19圈左右。【过渡】从同一个受精卵分裂而来的这么多细胞是否完全一样?【演示】常见的几种人体细胞类型图片，并选出学生较熟悉的骨骼肌细胞和胰岛B细胞，【设问】上述两种细胞的差异主要体现在哪些方面？【归纳】将学生的答案从形态、结构、功能三个方面来进行归纳总结，请学生尝试说出“细胞分化”的概念，老师引导并完善。【板书】细胞分化：同一细胞产生的子代细胞，在形态、结构、功能等方面出现差异。[预设]成熟的胚胎（个体）与受精卵（细胞层次）相比已经具备组织、器官、系统等结构层次，故在某种程度上可以这么来理解“发育”——从细胞到组织、器官、系统的有序形成过程[预设]细胞增殖的方式是细胞分裂（主要是有丝分裂）学生对细胞的数量有个直观形象的感受，体验生命的奇妙。讨论、分析、比较并学会使用恰当的生物学描述语言，比如“发的的”内质网和高尔基体鉴于大多数学生对于“发育”的理解停留在只可意会不可言传的水平，引导学生通过已有知识的迁移使概念具体化、形象化，也为理解细胞分化的意义（生物体发育的基础）奠定基础。对上节课的“细胞增殖”进行回顾，同时起到承上启下的作用。【学科核心素养】中的“生命观念”：结构与功能相适应的观点人教版教材中给出的细胞分化的定义中使用了“稳定性差异”，这几个字内涵很深刻，直接描述稍显突兀，尝试在接下来的细胞分化特性中引出。细胞分化的本质【过渡】上述两种细胞的差异主要是通过细胞内哪种物质直接体现出来的？a.肌细胞中——肌动蛋白b.胰岛B细胞——胰岛素——蛋白质不同【设问】蛋白质的合成主要受细胞中哪种物质控制？DNA(基因)DNA(基因)控制（蛋白质）【讲述】特定的蛋白质受DNA上特定的基因控制，比如肌动蛋白基因控制肌动蛋白的合成，我们把这个过程称为基因的表达，即肌动蛋白基因表达了肌动蛋白。【设问】由同一个受精卵通过有丝分裂产生的两个子代细胞的遗传物质有何特点？有丝分裂的意义？亲子代细胞间遗传信息稳定性——DNA(基因)相同【假说-演绎法】认知冲突：分化前的细胞中的遗传信息相同，为什么分化后却合成不同的蛋白质？提出假设：你的假设？分组讨论演绎推理：请设计实验及预期结果[已知]蛋白质是生命活动主要的承担者[已知]DNA是遗传信息的载体，是主要的遗传物质[已知]有丝分裂的意义——亲子代细胞间遗传信息的稳定性。[预设]鉴于没有学习基因表达的相关知识，学生一般不会想到基因的表达情况不同，可能性较大：a.提出假设：细胞在分化过程中相应基因丢失。b.演绎推理：检测唾液腺因为学生最熟悉的哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，在选材的时有意舍弃了。学生并没有学习基因的表达，所以通过讲述的方式解释基因和蛋白质的对应关系基于问题解决的支架式教学策略——问题串层层递进，将学生已有知识进行整合，构建新授知识。产生强烈的认知冲突，引起思考兴趣；引导学生利用“假说演绎法”进行探究，体现【学科核心素养】中的“科学探究”。实验验证：【演示】经典实验结果展示结果与预期不符——假设错误请分析实验结果，结论？【推理并板书】本质(根本原因)：基因选择性表达【设问】不同分化细胞内的基因的表达（遗传信息的执行情况）都不相同么？【讲述】奢侈基因、管家基因（概念选讲）【过渡】比如控制眼睛形成的关键基因Pax6基因在正常情况下只在眼部细胞选择性表达，但是科学家在果蝇中进行了如下实验【演示】资料一：【板书】——需在特定的空间表达演示】资料二：幼年时期甲状腺激素合成途径中酶缺失易患呆小症【板书】——需在特定的时间表达细胞和胰岛B细胞相对应的基因和蛋白质。预期结果如下表：实验结果与预期不符——假设错误结论：基因的表达情况不同学生障碍点：所有基因的表达都是选择性的。感受基因表达调控的精确并感悟生命的奇妙对于现实中的病例有了深入的机制认识，发展认知的理性思维。通过学生自己提出的假说及预期结果和真实的实验结果的对比分析，突破本节的教学难点。通过具体的实例及时的有目的的解决学生的认识误区利用典型的科研论文做为教学素材有利于拓展学生的生物学视野，有趣的实验现象可以激发学习兴趣。这两个实例也有利于理解细胞分化的意义。细胞分化的意义【过渡】通过上面两个例子可以发现正常的细胞分化有何意义？【板书】1）生物体发育的基础【设问】类比社会职业分工，细胞分化还有何意义？【板书】2）功能专门化，提高效率另一方案：还可以通过设问“设想没有细胞分化呢？”那就没有组织器官系统，也就不能完成发育，引导学生利用前面对发育的认识来概括出这一点根据细胞分化的结果形成多种多样的细胞学生较容易说出意义2）；但是对于意义1）不太容易想到，而通过上面的两个发育异常的实例可以充分的理解意义。细胞分化的特性【过渡】既然细胞分化意义重大，人体可以进行细胞分化，其他的动物和植物呢？请举例。【演示】播放视频“鸡蛋小鸡发育”（2分钟）“种子豌豆植株”（2分钟）【板书】特性一：普遍性【设问】自然状态下，这些高度分化的细胞是否能一直保持分化后的状态？体现了细胞分化怎样的特性？【设问】这些分化了的细胞还能回到分化前的状态吗？【板书】特性二：稳定性（一般不可逆）【设问】在胚胎发育时期存在细胞分化，那成年人是否还能进行细胞分化？【归纳】细胞分化贯穿整个生命历程【板书】特性三：持久性【设问】纵观生物体整个生命历程，哪个时期细胞的分化能力得到了最大的体现？【板书】胚胎期达到最大限度【设问】什么是干细胞？【讲述】生物体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞【设问】关于干细胞相关内容你都了解什么？方案一：提供阅读资料，学生分析讨论方案二：与后面的拓展内容整合到一起，学生搜集相关资料，分组讨论报告感悟细胞分化的普遍存在[预设]不能：老师引导一般情况（自然状态）下不能，某些条件下可以能：继续设问如何实现或请举例说明？[预设]1）没有：引导学生如果不存在细胞分化，那已经分化的细胞可以伴随生物体的整个生命历程？展示不同细胞类型的寿命示意图。2）有：继续设问都有哪些细胞还在进行分化？引出干细胞[预设]骨髓移植（白血病）；脐带血等联系实际，便于理解和学习细胞分化。将干细胞放在细胞分化部分而不是单独分离出来更符合知识逻辑，因为干细胞是正常发育的一部分，是细胞分化的重要组成部分；而诱导多能干细胞的应用可以放在细胞全能性拓展部分。与课程标准中建议开展的学生活动“搜集有关干细胞研究进展和应用的资料”相契合；也体现了【学科核心素养】中的“社会责任”。环节二细胞的全能性植物系细胞的多能性【设问】前面提到了细胞分化在自然状态下一般是不可逆的，那什么情况下是可逆的呢？【演示】资料一：1902年，植物学家哈伯兰特预言从一个植物体细胞可以得到人工培养的胚，甚至培育出一个完整的植株。【设问】他预言的理论基础是什么？【演示】资料二：1958年，Steward将胡萝卜韧皮部的单个细胞培养成了完整植株。【引导并设问】引出细胞全能性条件？[从代谢类型来引导]2）起点？终点？3）原因？4）应用？【板书】见板书设计[预设]体细胞含有全部的遗传物质以科学史为线索利于知识的生成逻辑动物细胞核有全能性【过渡】高度分化的植物体细胞仍然具有全能性，那么分化的动物体细胞是否具也有全能性呢？【讲述】目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。【演示】资料：1962年，格登1）结论？2）为什么使用卵细胞？【设问】你还了解哪些体现动物细胞细胞核全能性的例子？[预设]基于体细胞中含有全部的遗传物质，理论上是可以的，但技术的实现上受限。也可以联系讲细胞核时提到的美西螈核移植实验[预设]克隆羊多莉等。有了细胞核的知识基础，关于核移植的内容学生并不陌生，尽量让学生阐述。【过渡】虽然目前为止人们还没有具体的实例来体现高度分化的动物细胞的全能性，但是已经取得了很多的进展，请阅读相关资料资料一：资料二：资料三：阅读资料、分组讨论、交流分享、记录未解决的疑问，并提出解决方案。有兴趣的学生可以自己搜集相关资料高中教材虽然提到动物细胞全能性仅仅停留在细胞核水平，但生物学的飞速发展已经突破了细胞核的限制，有了突飞猛进的进展，以资料阅读的形式抛砖引玉，了解最新研进展有利于培养学生关注科学发展的态度。而这部分内容与医学密切相关，也利于培养【学科核心素养】中的“社会责任”和“理性思维”小结【小结】每个细胞因为含有全套的遗传信息而具有发育成完整个体的潜能，但它们却“牺牲”这种潜能“甘愿”为它们所组成的多细胞生物个体“服务”，而真正的“幕后操控”是基因的选择性表达（分子水平），从而使细胞趋向于形态、结构、功能差异（细胞水平），对于多细胞生物个体（个体水平）而言意义重大，也体现了生命的有序高效和结构层次。而仍需研究细胞的全能性是因为其广阔的应用前景，相关内容会在选修模块三详细探究。板书设计教学反思虽然还未进行教学实施，但是在教学设计的研发过程中，有几点浅薄的体会和感悟：1.对课程标准的研读以及生物学科观念（比如结构与功能相适应的观点）、核心素养（生命观念、理性思维、科研探究、社会责任）的深入认识和理解，是设计教学目标、教学重难点、设计问题及学生活动的理论根据和指导思想；也是学生实现深入学习和综合学习的前提。2.在设计学生活动时有目的的引导学生应用科学的探究方法（比如假设-演绎法）来进行实验探究，有利于培养学生的逻辑思维和解决实际问题的能力。而科学的逻辑思维是北京市高考非常注重的能力考察项目。3.使学生利用已有的知识来建构未知的知识对教师的整体备课和整合教学能力提出了更高的要求，比如，人教版教材将干细胞放在细胞分化和细胞全能性的后面进行单独的讲解有利于学生对干细胞的深度认识，但是干细胞本来就是正常细胞分化和生物体发育的一部分，如果在教学设计时单独割裂开来容易让学生在知识形成上出现碎片化现象，而放在细胞分化的特性——持久性时自然引出比较符合学生的认知思维。4.教学评价设计思路：这节课的内容因为涉及到组织培养、基因工程、干细胞等热点话题，是很好的科研探究情境，也是开放式试题的良好素材，所以尝试让学生原创试题，因为试题设计类似教学设计，是学生在完成教学目标、明白重难点、建构知识网络、具备学科素养的前提下才能实施的活动，是对学生综合能力的全面考察，但是可能只针对于知识基础较好的学生适用。5.基于学情分析，存在内容基础、素材较多、内容重复的问题，可能1个课时无法完成。教学设计特色分析1.“基于问题解决式的支架式教学策略”不仅有利于克服学生学习的障碍点，而且可以帮助学生在完成知识构建的同时实现逻辑思维的