2024-2025学年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第2章 第4节 干细胞工程教学实录 中图版选修3

2024-2025学年高中生物第一单元生物技术与生物工程第2章第4节干细胞工程教学实录中图版选修3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容为干细胞工程，涉及干细胞的基本概念、分类、来源、应用等方面。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课与上一节课“细胞工程概述”相衔接，通过回顾细胞工程的基本概念，进一步探讨干细胞工程的具体应用和前景。同时，结合学生已学的细胞生物学知识，帮助学生更好地理解干细胞工程的相关原理。教材章节为《生物技术与生物工程》第2章第4节。二、核心素养目标1.培养学生的科学思维，通过分析干细胞工程的应用，提高学生运用科学方法解决问题的能力。

2.强化学生的社会责任感，引导学生认识到生物技术在医疗领域的应用，激发学生对生命科学的兴趣。

3.增强学生的创新意识，鼓励学生在干细胞工程领域进行探索，培养学生的创新精神和实践能力。三、学情分析1.学生层次：本节课针对高中生物选修3的学生，他们已经具备一定的生物学基础知识，对细胞结构和功能有一定的了解，但对干细胞工程这一前沿领域可能了解不多。

2.知识方面：学生在初中阶段已经学习了细胞的基本结构、细胞分裂、遗传等知识，这些知识为理解干细胞工程提供了基础。然而，他们对干细胞的具体应用和伦理问题可能缺乏深入认识。

3.能力方面：学生在分析问题和解决问题方面有一定的基础，但面对复杂的生物技术问题时，他们的分析能力和逻辑推理能力可能需要进一步提升。

4.素质方面：学生在团队合作、沟通表达等方面表现良好，但在面对伦理和道德问题时，可能存在一定的困惑和犹豫。

5.行为习惯：学生在课堂上普遍能够遵守纪律，积极参与讨论，但部分学生可能在自主学习方面存在依赖心理。

6.对课程学习的影响：由于学生对干细胞工程较为陌生，可能会对课程内容产生好奇和兴趣，但也可能因为知识的难度和复杂性而产生畏难情绪。因此，教师需注重激发学生的学习兴趣，同时提供必要的支持和引导，帮助学生克服学习中的困难。四、教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、生物实验器材（显微镜、培养皿等）

-课程平台：学校生物教学平台、网络教学平台

-信息化资源：干细胞工程相关的科普视频、学术论文摘要、在线实验模拟软件

-教学手段：PPT演示文稿、案例分析、小组讨论、实验演示五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕干细胞工程的基本概念和分类，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“干细胞有哪些类型？它们在医学治疗中有什么作用？”

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解干细胞的基本概念和分类。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解干细胞工程的基本知识，为课堂学习做好准备。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过视频展示干细胞治疗案例，引出干细胞工程课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解干细胞工程的基本原理、应用领域和伦理问题，结合实例如“干细胞移植治疗血液病”。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生探讨干细胞工程在临床应用中的优势和挑战。

解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，如“干细胞治疗的安全性问题”，进行及时解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，分享自己的观点和预习成果。

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解干细胞工程的核心概念。

实践活动法：通过小组讨论，让学生在实践中应用所学知识。

合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解干细胞工程的知识点，掌握其在医学治疗中的应用。

通过实践活动，培养学生的批判性思维和问题解决能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置关于干细胞工程伦理问题的论文阅读和讨论作业。

提供拓展资源：提供干细胞工程相关的书籍、网站和学术论文，供学生进一步学习。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的作业，思考干细胞工程的伦理问题。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行深入学习和研究。

反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的干细胞工程知识点和技能。

通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-干细胞研究进展：介绍干细胞领域的最新研究动态，包括干细胞治疗的应用案例、干细胞培养技术的发展等。

-干细胞伦理问题：探讨干细胞研究中的伦理问题，如胚胎干细胞的使用、基因编辑技术的伦理考量等。

-干细胞与再生医学：介绍干细胞在再生医学中的应用，如组织工程、器官移植等。

-干细胞与疾病治疗：分析干细胞在治疗各种疾病中的应用，如癌症、神经退行性疾病、血液疾病等。

-干细胞与生物技术：探讨干细胞与生物技术的关系，如基因治疗、细胞治疗等。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：《干细胞：生命的奇迹》、《干细胞治疗：从实验室到临床》等，深入了解干细胞领域的知识。

-观看科普视频：通过观看科普视频，如《干细胞：生命的种子》、《干细胞与再生医学》等，直观了解干细胞的应用和前景。

-参与线上课程：利用网络平台，如Coursera、edX等，报名参加干细胞相关的在线课程，系统学习干细胞知识。

-参加学术讲座：关注国内外干细胞领域的学术讲座，如干细胞研究论坛、再生医学研讨会等，与专家学者交流。

-实验室参观：参观生物实验室，如干细胞实验室、细胞培养室等，亲身体验干细胞研究的过程。

-小组讨论：组织学生进行小组讨论，分享各自对干细胞工程的看法和见解，激发思维碰撞。

-撰写研究报告：鼓励学生撰写关于干细胞工程的研究报告，锻炼学生的科研能力和写作能力。

-参与科研项目：如果条件允许，鼓励学生参与干细胞相关的科研项目，将理论知识应用于实践。

-关注媒体报道：关注干细胞领域的新闻报道，了解干细胞研究的社会影响和公众关注点。

-参与志愿服务：鼓励学生参与与干细胞相关的志愿服务活动，如关爱癌症患者、宣传干细胞知识等，培养社会责任感。七、典型例题讲解1.例题：某研究者从人体组织中分离得到一种干细胞，经过体外培养和诱导分化，成功将其转化为心脏细胞。请分析该研究过程中可能涉及的关键步骤和原理。

答案：该研究过程中可能涉及的关键步骤和原理包括：

-干细胞的分离与纯化：通过特定的细胞分离技术，如流式细胞术或磁珠分离技术，从人体组织中分离得到干细胞。

-干细胞的体外培养：在适当的培养条件下，如适宜的培养基、温度、pH值等，对干细胞进行体外培养，维持其生长和分化潜能。

-干细胞的诱导分化：通过添加特定的诱导因子，如生长因子、化学物质或基因工程技术，诱导干细胞向特定细胞类型分化，如心脏细胞。

2.例题：胚胎干细胞具有多能性，可以分化为各种细胞类型。请举例说明胚胎干细胞在医学治疗中的应用。

答案：胚胎干细胞在医学治疗中的应用举例：

-胚胎干细胞移植：将胚胎干细胞移植到受损的组织或器官中，促进其再生和修复。

-胚胎干细胞治疗神经退行性疾病：如帕金森病、阿尔茨海默病等，通过移植胚胎干细胞来修复受损的神经元。

-胚胎干细胞治疗血液疾病：如白血病、地中海贫血等，通过移植胚胎干细胞来重建正常的造血功能。

3.例题：干细胞研究在伦理上存在争议，请列举至少两种伦理问题，并简要说明。

答案：干细胞研究在伦理上存在的两种问题包括：

-胚胎干细胞的使用：胚胎干细胞的获取涉及伦理问题，包括胚胎的来源、胚胎的使用目的和胚胎的命运等。

-干细胞研究的道德责任：干细胞研究可能引发道德争议，如基因编辑技术的应用、干细胞治疗的风险和效果等。

4.例题：请简述干细胞治疗在再生医学中的优势。

答案：干细胞治疗在再生医学中的优势包括：

-修复受损组织：干细胞具有自我更新和分化的能力，可以修复受损的组织和器官。

-治疗多种疾病：干细胞治疗可以应用于治疗多种疾病，如心血管疾病、神经退行性疾病、血液疾病等。

-提高治疗效果：干细胞治疗可以提供更接近正常组织或器官的治疗效果。

5.例题：请举例说明干细胞研究在生物技术领域的应用。

答案：干细胞研究在生物技术领域的应用举例：

-基因治疗：利用干细胞作为载体，将基因导入受损细胞，实现基因治疗。

-组织工程：利用干细胞构建组织工程模型，用于研究疾病机制或开发新型治疗策略。

-细胞治疗：利用干细胞分化为特定细胞类型，用于治疗疾病或修复受损组织。八、作业布置与反馈作业布置：

1.阅读教材相关章节，总结干细胞工程的基本概念、分类和应用领域。

2.撰写一篇关于干细胞治疗某一种疾病的简要报告，包括疾病介绍、干细胞治疗原理、治疗效果和潜在风险。

3.设计一个实验方案，探讨干细胞在特定条件下的分化能力，包括实验目的、材料、方法、预期结果和讨论。

4.分析一篇关于干细胞研究的学术论文，总结其研究方法、主要发现和结论，并讨论其潜在应用价值。

5.结合课堂讨论，撰写一篇关于干细胞工程伦理问题的短文，表达自己的观点并提出建议。

作业反馈：

1.对学生的作业进行批改，确保每个学生都能得到个性化的反馈。

2.检查学生对干细胞工程基本概念的理解程度，确保他们能够准确描述干细胞的定义、分类和应用。

3.评估学生对特定疾病干细胞治疗报告的撰写能力，包括内容的完整性、逻辑性和准确性。

4.审查实验方案的设计是否合理，方法是否可行，预期结果是否明确，讨论部分是否深入。

5.评价学术论文分析的质量，包括对研究方法的识别、主要发现的总结和结论的评价。

6.针对伦理问题短文，评估学生的观点是否明确，建议是否具有建设性，以及是否能够结合实际案例进行讨论。

7.对作业中存在的问题进行详细反馈，指出学生在概念理解、逻辑推理、实验设计、论文分析等方面的不足。

8.提供具体的改进建议，如推荐阅读材料、提供相关实验指导、建议进一步研究的问题等。

9.鼓励学生在反馈的基础上进行自我修正和改进，提高作业质量。

10.定期与学生进行面对面或在线交流，讨论作业中的难点和困惑，提供额外的帮助和指导。

11.在下一节课的开始，对作业中的典型问题进行讲解和讨论，帮助学生巩固知识并提高能力。

12.鼓励学生互相学习和借鉴，通过小组讨论和合作，共同提高对干细胞工程的理解和应用能力。板书设计①干细胞工程概述

-干细胞定义

-干细胞的分类（胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞）

-干细胞的特点（自我更新、多能性）

②干细胞的来源

-胚胎干细胞来源

-成体干细胞来源

-诱导多能干细胞来源（如：重编程技术）

③干细胞的培养与鉴定

-培养条件（培养基、温度、pH值等）

-干细胞的鉴定方法（如：形态学观察、表面标记物检测）

④干细胞的诱导分化

-诱导分化原理

-常见诱导因子（如：生长因子、化学物质、基因工程技术）

-分化方向的选择与应用

⑤干细胞治疗的伦理问题

-胚胎干细胞使用的伦理争议

-干细胞研究的道德责任

-干细胞治疗的风险与效果评估

⑥干细胞工程的应用

-再生医学（如：组织工程、器官移植）

-治疗多种疾病（如：心血管疾病、神经退行性疾病、血液疾病）

-基因治疗与细胞治疗

⑦干细胞工程的发展趋势

-新技术的应用（如：基因编辑、干细胞库建设）

-干细胞治疗的安全性评估与监管

-干细胞工程的社会影响与伦理挑战反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学：在讲解干细胞工程的应用时，引入实际案例，如干细胞治疗血液病的成功案例，让学生更直观地理解理论知识的应用。

2.互动式教学：通过小组讨论、角色扮演等方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度和思考能力。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.教学深度不足：在讲解干细胞工程的复杂原理时，可能过于简单化，未能深入挖掘知识点的内涵。

2.学生参与度不高：部分学生在课堂上的参与度不高，可能是因为对干细胞工程的理解不够深入，或者对课程内容缺乏兴趣。

3.实践环节不足：由于实验条件限制，学生缺乏实际操作的机会，导致理论知识与实际应用脱节。

反思改进措施（三）改进措施

1.深化教学内容：在讲解干细胞工程时，增加对复杂原理的深入剖析，如干细胞分化的分子机制、干细胞治疗的伦理问题等，以提高学生的知识深度。

2.提高学生参与度：通过设计更具吸引力的教学活动，如组织学生参与干细胞工程相关的科研项目、参观实验室