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 干细胞工程教学设计 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节干细胞工程教学设计中图版选修3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）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节干细胞工程教学设计中图版选修3教材分析嘿，同学们，咱们今天要一起探索一下《高中生物》选修3中那个神秘而神奇的话题——干细胞工程。这可是现代生物技术的热点之一哦！咱们要从细胞的奥秘出发，一步步揭开干细胞工程的面纱。准备好，咱们要一起踏上这段奇妙的科学之旅啦！😄核心素养目标教学难点与重点1.教学重点，

①掌握干细胞的基本概念、分类及其生物学特性；

②理解干细胞工程在医学治疗、组织工程和生物制药中的应用；

③熟悉干细胞培养、分化和移植的基本技术流程。

2.教学难点，

①理解干细胞的多能性和分化潜能的调控机制；

②掌握干细胞移植过程中的免疫排斥和安全性问题；

③分析干细胞工程在伦理和法规方面的挑战与对策。教学资源-硬件资源：显微镜、离心机、细胞培养箱、PCR仪、生物安全柜

-课程平台：学校生物实验室管理系统、生物学科在线学习平台

-信息化资源：干细胞工程相关的教学视频、科普文章、实验数据集

-教学手段：PPT演示文稿、互动式教学软件、实验指导书教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：同学们，今天我们要学习的是干细胞工程，我会通过班级微信群发给大家一份预习资料，包括PPT和视频，请大家提前了解干细胞的基本概念和分类。

设计预习问题：在预习过程中，我想请大家思考一下，干细胞在医学治疗中有哪些具体的应用？它们与普通细胞有什么不同？

监控预习进度：我会通过查看平台上的预习笔记和提问情况，来了解大家的预习进度，确保大家都能跟上课程的节奏。

学生活动：

自主阅读预习资料：我已经仔细阅读了预习资料，对干细胞有了初步的认识。

思考预习问题：我注意到干细胞在治疗疾病方面有很多潜力，但同时也存在一些挑战，比如免疫排斥问题。

提交预习成果：我已经将我的预习笔记和问题提交给了老师。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过预习资料，让学生自主学习干细胞的基础知识。

信息技术手段：利用微信群和在线平台，方便监控和交流。

作用与目的：

帮助学生提前接触干细胞工程的相关知识，为课堂学习打下基础。

培养学生的独立思考和问题解决能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：还记得我们之前学习的细胞吗？今天我们要深入探讨的是干细胞，它们在医学领域有着怎样的魔力呢？

讲解知识点：我会详细讲解干细胞的多能性、分化潜能以及它们在治疗疾病中的应用。

组织课堂活动：我会设计一个小组讨论，让你们分析干细胞移植过程中可能遇到的问题和解决方案。

解答疑问：如果在讨论过程中有不清楚的地方，请随时举手提问。

学生活动：

听讲并思考：我会认真听讲，并对干细胞的应用领域保持好奇心。

参与课堂活动：我会积极参与小组讨论，与同学们一起探讨干细胞移植的挑战。

提问与讨论：我对干细胞移植的伦理问题很感兴趣，我想听听大家的看法。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解，让学生系统地了解干细胞工程。

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：通过小组合作，培养学生的团队协作能力。

作用与目的：

让学生深入理解干细胞工程的核心概念和应用。

通过实践活动，提高学生的分析和解决问题的能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：请大家课后阅读一篇关于干细胞治疗的科普文章，并写一篇读书笔记。

提供拓展资源：我会推荐一些关于干细胞工程的书籍和在线课程，供大家进一步学习。

反馈作业情况：我会认真批改大家的作业，并在下次课上给予反馈。

学生活动：

完成作业：我会认真完成作业，并尝试从不同的角度分析干细胞治疗的问题。

拓展学习：我会利用老师推荐的资源，深入研究干细胞工程的前沿动态。

反思总结：我会对自己的学习过程进行反思，并思考如何将干细胞工程的知识应用到实际生活中。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过阅读和拓展学习，让学生自主探索干细胞工程的更多可能性。

反思总结法：通过反思和总结，帮助学生巩固学习成果，提升自我学习能力。

作用与目的：

巩固学生对干细胞工程的理解，并激发他们对科学研究的兴趣。

通过拓展学习，培养学生的综合素养和终身学习的能力。知识点梳理干细胞工程是一门涉及生物学、医学、工程学等多个学科的交叉学科。以下是本章节的主要知识点梳理：

1.干细胞的基本概念

-干细胞的定义：具有自我更新和分化潜能的细胞。

-干细胞的分类：胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞。

-干细胞的特性：多能性、自我更新能力和分化潜能。

2.干细胞的生物学特性

-干细胞的自我更新能力：干细胞可以通过有丝分裂进行自我更新，维持其数量和特性。

-干细胞的分化潜能：干细胞可以分化成多种细胞类型，参与组织修复和再生。

-干细胞的调控机制：干细胞的自我更新和分化受多种因素调控，如基因表达、信号通路和微环境。

3.干细胞工程的应用

-医学治疗：利用干细胞修复损伤组织、治疗遗传性疾病和癌症。

-组织工程：利用干细胞构建人工组织，如皮肤、骨骼和血管。

-生物制药：利用干细胞生产药物，如细胞因子和抗体。

4.干细胞培养技术

-细胞分离：从组织中分离出干细胞，如骨髓、脐带血和脂肪。

-细胞培养：在体外培养干细胞，维持其特性并促进其生长。

-细胞传代：通过有丝分裂和培养，使干细胞在体外无限增殖。

5.干细胞的分化与诱导

-细胞分化：干细胞在特定条件下分化成特定细胞类型，如心肌细胞、神经细胞和肝细胞。

-诱导多能干细胞（iPS细胞）：通过基因重编程技术，将成体细胞转化为具有多能性的干细胞。

-干细胞分化调控：通过调节基因表达和信号通路，控制干细胞分化方向。

6.干细胞移植与临床应用

-干细胞移植：将干细胞移植到受损组织中，修复损伤和促进组织再生。

-临床应用案例：干细胞治疗心血管疾病、神经系统疾病和肝脏疾病等。

-移植过程中的免疫排斥：干细胞移植可能引发免疫排斥反应，需要采取相应的预防措施。

7.干细胞工程的伦理与法规

-伦理问题：干细胞工程涉及人类胚胎、遗传伦理和患者隐私等问题。

-法规政策：各国对干细胞工程的研究和应用制定了相应的法规和政策。

8.干细胞工程的前沿研究

-干细胞治疗的安全性：研究干细胞治疗过程中可能出现的副作用和风险。

-干细胞来源的替代：探索非胚胎来源的干细胞，如诱导多能干细胞。

-干细胞治疗的个性化：根据患者的个体差异，定制化干细胞治疗方案。内容逻辑关系1.干细胞的基本概念与分类

①干细胞定义：具有自我更新和分化潜能的细胞。

②干细胞分类：胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞。

③干细胞特性：多能性、自我更新能力和分化潜能。

2.干细胞的生物学特性

①自我更新能力：通过有丝分裂进行自我更新。

②分化潜能：分化成多种细胞类型。

③调控机制：基因表达、信号通路和微环境。

3.干细胞工程的应用

①医学治疗：修复损伤组织、治疗遗传性疾病和癌症。

②组织工程：构建人工组织，如皮肤、骨骼和血管。

③生物制药：生产细胞因子和抗体。

4.干细胞培养技术

①细胞分离：从组织中分离干细胞。

②细胞培养：在体外培养干细胞。

③细胞传代：干细胞无限增殖。

5.干细胞的分化与诱导

①细胞分化：特定条件下分化成特定细胞类型。

②诱导多能干细胞（iPS细胞）：基因重编程技术转化成多能性干细胞。

③干细胞分化调控：基因表达和信号通路控制分化方向。

6.干细胞移植与临床应用

①干细胞移植：修复损伤组织，促进组织再生。

②临床应用案例：治疗心血管疾病、神经系统疾病和肝脏疾病等。

③免疫排斥：移植过程中可能引发的免疫反应。

7.干细胞工程的伦理与法规

①伦理问题：人类胚胎、遗传伦理和患者隐私。

②法规政策：各国对干细胞工程的研究和应用制定法规。

8.干细胞工程的前沿研究

①安全性研究：干细胞治疗过程中的副作用和风险。

②干细胞来源的替代：非胚胎来源的干细胞。

③个性化治疗：根据患者个体差异定制治疗方案。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们共同探索了干细胞工程这一激动人心的领域。通过学习，我们了解到干细胞的基本概念、分类、生物学特性以及它们在医学治疗、组织工程和生物制药中的应用。以下是本节课的要点总结：

1.干细胞定义：具有自我更新和分化潜能的细胞。

2.干细胞分类：胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞。

3.干细胞特性：多能性、自我更新能力和分化潜能。

4.干细胞工程的应用：医学治疗、组织工程和生物制药。

5.干细胞培养技术：细胞分离、培养和传代。

6.干细胞的分化与诱导：细胞分化、诱导多能干细胞和分化调控。

7.干细胞移植与临床应用：移植修复、免疫排斥和临床案例。

8.干细胞工程的伦理与法规：伦理问题和法规政策。

9.干细胞工程的前沿研究：安全性、干细胞来源替代和个性化治疗。

当堂检测：

为了巩固今天所学内容，我们将进行以下当堂检测：

1.选择题

-干细胞的主要特性是：

A.自我更新能力

B.分化潜能

C.以上都是

-干细胞工程在以下哪个领域有广泛应用？

A.医学治疗

B.组织工程

C.生物制药

D.以上都是

2.判断题

-干细胞移植过程中不会发生免疫排斥反应。（）

-诱导多能干细胞（iPS细胞）是通过基因重编程技术获得的。（）

3.简答题

-简述干细胞在医学治疗中的应用。

-解释干细胞移植过程中可能遇到的免疫排斥问题。课后作业为了帮助学生更好地巩固和深化对干细胞工程的理解，以下是一些课后作业题目，涵盖了本节课的知识点：

1.实验报告

作业内容：假设你是一名干细胞工程师，请设计一个实验方案，以证明诱导多能干细胞（iPS细胞）具有分化成神经细胞的能力。

作业要求：详细描述实验目的、原理、材料、方法、步骤、预期结果和分析。

2.案例分析

作业内容：阅读一篇关于干细胞治疗帕金森病的案例，分析干细胞治疗在帕金森病治疗中的应用价值和潜在风险。

作业要求：总结案例中的关键信息，讨论干细胞治疗的优势和局限性，并提出你的见解。

3.小组讨论

作业内容：分组讨论干细胞工程在生物制药领域的应用，如细胞因子和抗体的生产。

作业要求：每组选择一种生物制药产品，分析其生产过程中干细胞工程的应用，讨论如何提高生产效率和产品质量。

4.写作任务

作业内容：撰写一篇关于干细胞工程伦理问题的短文，讨论基因编辑技术对人类胚胎干细胞研究的伦理影响。

作业要求：明确你的立场，论述你的观点，并提供相关的伦理原则和法律法规作为支持。

5.问答练习

作业内容：以下是一些关于干细胞工程的问题，请回答每个问题。

-问题1：什么是干细胞的多能性？举例说明多能性干细胞在组织修复中的应用。

-问题2：简述干细胞移植过程中可能遇到的免疫排斥问题，并提出可能的解决方案。

-问题3：干细胞工程在生物制药领域有哪些应用？举例说明这些应用对医学研究的意义。

答案示例：

1.实验报告

-实验目的：证明iPS细胞具有分化成神经细胞的能力。

-原理：iPS细胞经过特定的诱导条件可以分化成特定类型的细胞。

-材料与方法：iPS细胞、神经诱导因子、培养皿等。

-步骤：1.分离iPS细胞；2.加入神经诱导因子；3.观察细胞形态变化；4.进行神经元特异性标记检测。

-预期结果：iPS细胞分化成神经细胞。

2.案例分析

-案例信息：帕金森病患者通过干细胞移植治疗，症状得到缓解。

-优势：干细胞具有自我更新和分化潜能，可以修复受损的神经元。

-局限性：干细胞移植存在免疫排斥风险，且治疗成本较高。

3.小组讨论

-产品：胰岛素。

-应用：利用干细胞技术生产胰岛素，有望解决糖尿病患者对胰岛素的依赖。

4.写作任务

-立场：支持基因编辑技术在人类胚胎干细胞