《細(xì)胞的分化》公開課教案

PAGE19《細(xì)胞分化》教學(xué)設(shè)計教學(xué)設(shè)計基本信息題目《細(xì)胞分化》年級高二模塊必修一教科書版本人教版新課標(biāo)指導(dǎo)思想與理論依據(jù)一、生物學(xué)核心素養(yǎng)。生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生后天習(xí)得的終身受益成果，是公民基本素養(yǎng)的重要組成之一，是學(xué)生在解決真實情境中的生物學(xué)問題時所表現(xiàn)出來的必備品格和關(guān)鍵能力。生物學(xué)核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等。二、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。教學(xué)應(yīng)該以學(xué)生為中心，在教學(xué)過程中由教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、對話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效的實現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的。教材分析“細(xì)胞分化”是人教版必修一第六章第二節(jié)，是在學(xué)生了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝和增殖的基礎(chǔ)上，向?qū)W生繼續(xù)介紹細(xì)胞生命歷程中的重要過程――細(xì)胞的分化。細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物體發(fā)育的基礎(chǔ)和核心，因此，本節(jié)內(nèi)容中，細(xì)胞分化是核心內(nèi)容，《課程標(biāo)準(zhǔn)》對此要求達(dá)到的層次為理解水平，而細(xì)胞全能性、干細(xì)胞都可由細(xì)胞分化的內(nèi)容拓展而來。其中教材對于細(xì)胞分化主要從細(xì)胞分化的概念、特點、本質(zhì)、意義等方面進(jìn)行了敘述；對于細(xì)胞全能性主要從細(xì)胞全能性的概念，動植物細(xì)胞全能性的差異、實際應(yīng)用等方面進(jìn)行了敘述；最后就干細(xì)胞進(jìn)行了簡介。本節(jié)內(nèi)容既是對細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能、分裂等知識的拓展和延伸，又為學(xué)習(xí)遺傳、變異打下基礎(chǔ)；細(xì)胞全能性及干細(xì)胞的知識又是選修課本中植物組織培養(yǎng)、克隆技術(shù)和胚胎工程的理論基礎(chǔ)。學(xué)情分析學(xué)情分析本課的授課對象是中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高二年級的學(xué)生，鑒于學(xué)生來自全國各地，生物學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，而且部分學(xué)生來自少數(shù)民族地區(qū)，所以在授課時要著重注意放低起點，補充初中知識。通過必修一前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，與這節(jié)課相關(guān)的學(xué)生們已有的知識基礎(chǔ)有：結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)；蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者；細(xì)胞核是遺傳信息庫，是遺傳和代謝的控制中心；DNA是攜帶遺傳信息的遺傳物質(zhì)；有絲分裂的意義；細(xì)胞種類多種多樣等；存在的障礙點是“基于生物學(xué)事實或證據(jù)分析本質(zhì)，構(gòu)建概念”。教學(xué)目標(biāo)【知識和技能】1舉例說明細(xì)胞的分化的含義2說出細(xì)胞分化的本質(zhì)和意義3舉例說明細(xì)胞的全能性的概念【過程和方法】1培養(yǎng)比較與歸納、分析與綜合、信息提取的能力2通過“假說-演繹法”的實踐學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法3發(fā)展科學(xué)的邏輯思維，形成結(jié)構(gòu)與功能觀【情感、態(tài)度和價值觀】1體會結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點2進(jìn)行有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展資料的搜集、閱讀和分析，養(yǎng)成關(guān)注生物學(xué)發(fā)展、關(guān)注生命健康的習(xí)慣。教學(xué)重難點【教學(xué)重點】1細(xì)胞分化的概念、特性、本質(zhì)和意義2細(xì)胞全能性的概念【教學(xué)難點】1細(xì)胞分化的本質(zhì)2細(xì)胞全能性的概念教學(xué)流程示意圖教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)一細(xì)胞分化導(dǎo)入

細(xì)胞分裂的回顧

細(xì)胞分化的概念【演示】展示“人體早期胚胎發(fā)育”過程圖片【設(shè)問】什么是（胚胎）發(fā)育【引導(dǎo)】學(xué)生從生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次的角度來分析?！驹O(shè)問】從一個受精卵到一個成熟的個體從細(xì)胞層面上來看有哪些變化【設(shè)問】細(xì)胞數(shù)目增多的過程即為剛剛學(xué)習(xí)的【設(shè)問】細(xì)胞增殖的實現(xiàn)方式是【設(shè)問】那一個成熟的人體大約有多少細(xì)胞組成呢【展示】大約1013數(shù)量級，假設(shè)每個細(xì)胞的平均直徑是20um，可以繞地球圓周19圈左右。【過渡】從同一個受精卵分裂而來的這么多細(xì)胞是否完全一樣【演示】常見的幾種人體細(xì)胞類型圖片，并選出學(xué)生較熟悉的骨骼肌細(xì)胞和胰島B細(xì)胞，【設(shè)問】上述兩種細(xì)胞的差異主要體現(xiàn)在哪些方面【歸納】將學(xué)生的答案從形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能三個方面來進(jìn)行歸納總結(jié)，請學(xué)生嘗試說出“細(xì)胞分化”的概念，老師引導(dǎo)并完善。【板書】細(xì)胞分化：同一細(xì)胞產(chǎn)生的子代細(xì)胞，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等方面出現(xiàn)差異。[預(yù)設(shè)]成熟的胚胎（個體）與受精卵（細(xì)胞層次）相比已經(jīng)具備組織、器官、系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)層次，故在某種程度上可以這么來理解“發(fā)育”——從細(xì)胞到組織、器官、系統(tǒng)的有序形成過程[預(yù)設(shè)]細(xì)胞增殖的方式是細(xì)胞分裂（主要是有絲分裂）

學(xué)生對細(xì)胞的數(shù)量有個直觀形象的感受，體驗生命的奇妙。

討論、分析、比較并學(xué)會使用恰當(dāng)?shù)纳飳W(xué)描述語言，比如“發(fā)的的”內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體鑒于大多數(shù)學(xué)生對于“發(fā)育”的理解停留在只可意會不可言傳的水平，引導(dǎo)學(xué)生通過已有知識的遷移使概念具體化、形象化，也為理解細(xì)胞分化的意義（生物體發(fā)育的基礎(chǔ)）奠定基礎(chǔ)。對上節(jié)課的“細(xì)胞增殖”進(jìn)行回顧，同時起到承上啟下的作用。【學(xué)科核心素養(yǎng)】中的“生命觀念”：結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點人教版教材中給出的細(xì)胞分化的定義中使用了“穩(wěn)定性差異”，這幾個字內(nèi)涵很深刻，直接描述稍顯突兀，嘗試在接下來的細(xì)胞分化特性中引出。細(xì)胞分化的本質(zhì)【過渡】上述兩種細(xì)胞的差異主要是通過細(xì)胞內(nèi)哪種物質(zhì)直接體現(xiàn)出來的a肌細(xì)胞中——肌動蛋白細(xì)胞——胰島素——蛋白質(zhì)不同【設(shè)問】蛋白質(zhì)的合成主要受細(xì)胞中哪種物質(zhì)控制DNA基因DNA基因控制（蛋白質(zhì)）【講述】特定的蛋白質(zhì)受DNA上特定的基因控制，比如肌動蛋白基因控制肌動蛋白的合成，我們把這個過程稱為基因的表達(dá)，即肌動蛋白基因表達(dá)了肌動蛋白?！驹O(shè)問】由同一個受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生的兩個子代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)有何特點有絲分裂的意義親子代細(xì)胞間遺傳信息穩(wěn)定性——DNA基因相同【假說-演繹法】認(rèn)知沖突：分化前的細(xì)胞中的遺傳信息相同，為什么分化后卻合成不同的蛋白質(zhì)提出假設(shè)：你的假設(shè)分組討論演繹推理：請設(shè)計實驗及預(yù)期結(jié)果[已知]蛋白質(zhì)是生命活動主要的承擔(dān)者

[已知]DNA是遺傳信息的載體，是主要的遺傳物質(zhì)

[已知]有絲分裂的意義——親子代細(xì)胞間遺傳信息的穩(wěn)定性。

[預(yù)設(shè)]鑒于沒有學(xué)習(xí)基因表達(dá)的相關(guān)知識，學(xué)生一般不會想到基因的表達(dá)情況不同，可能性較大：a提出假設(shè)：細(xì)胞在分化過程中相應(yīng)基因丟失。b演繹推理：檢測唾液腺因為學(xué)生最熟悉的哺乳動物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，在選材的時有意舍棄了。

學(xué)生并沒有學(xué)習(xí)基因的表達(dá)，所以通過講述的方式解釋基因和蛋白質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系基于問題解決的支架式教學(xué)策略——問題串層層遞進(jìn)，將學(xué)生已有知識進(jìn)行整合，構(gòu)建新授知識。產(chǎn)生強烈的認(rèn)知沖突，引起思考興趣；引導(dǎo)學(xué)生利用“假說演繹法”進(jìn)行探究，體現(xiàn)【學(xué)科核心素養(yǎng)】中的“科學(xué)探究”。實驗驗證：【演示】經(jīng)典實驗結(jié)果展示

結(jié)果與預(yù)期不符——假設(shè)錯誤請分析實驗結(jié)果，結(jié)論【推理并板書】本質(zhì)根本原因：基因選擇性表達(dá)【設(shè)問】不同分化細(xì)胞內(nèi)的基因的表達(dá)（遺傳信息的執(zhí)行情況）都不相同么？

【講述】奢侈基因、管家基因（概念選講）【過渡】比如控制眼睛形成的關(guān)鍵基因Pa6基因在正常情況下只在眼部細(xì)胞選擇性表達(dá)，但是科學(xué)家在果蠅中進(jìn)行了如下實驗【演示】資料一：

【板書】——需在特定的空間表達(dá)演示】資料二：幼年時期甲狀腺激素合成途徑中酶缺失易患呆小癥【板書】——需在特定的時間表達(dá)細(xì)胞和胰島B細(xì)胞相對應(yīng)的基因和蛋白質(zhì)。預(yù)期結(jié)果如下表：

實驗結(jié)果與預(yù)期不符——假設(shè)錯誤結(jié)論：基因的表達(dá)情況不同

學(xué)生障礙點：所有基因的表達(dá)都是選擇性的。

感受基因表達(dá)調(diào)控的精確并感悟生命的奇妙

對于現(xiàn)實中的病例有了深入的機制認(rèn)識，發(fā)展認(rèn)知的理性思維。通過學(xué)生自己提出的假說及預(yù)期結(jié)果和真實的實驗結(jié)果的對比分析，突破本節(jié)的教學(xué)難點。

通過具體的實例及時的有目的的解決學(xué)生的認(rèn)識誤區(qū)

利用典型的科研論文做為教學(xué)素材有利于拓展學(xué)生的生物學(xué)視野，有趣的實驗現(xiàn)象可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這兩個實例也有利于理解細(xì)胞分化的意義。細(xì)胞分化的意義【過渡】通過上面兩個例子可以發(fā)現(xiàn)正常的細(xì)胞分化有何意義【板書】1）生物體發(fā)育的基礎(chǔ)【設(shè)問】類比社會職業(yè)分工，細(xì)胞分化還有何意義【板書】2）功能專門化，提高效率另一方案：還可以通過設(shè)問“設(shè)想沒有細(xì)胞分化呢”那就沒有組織器官系統(tǒng)，也就不能完成發(fā)育，引導(dǎo)學(xué)生利用前面對發(fā)育的認(rèn)識來概括出這一點根據(jù)細(xì)胞分化的結(jié)果形成多種多樣的細(xì)胞學(xué)生較容易說出意義2）；但是對于意義1）不太容易想到，而通過上面的兩個發(fā)育異常的實例可以充分的理解意義。細(xì)胞分化的特性【過渡】既然細(xì)胞分化意義重大，人體可以進(jìn)行細(xì)胞分化，其他的動物和植物呢請舉例?！狙菔尽坎シ乓曨l“雞蛋小雞發(fā)育”（2分鐘）“種子豌豆植株”（2分鐘）【板書】特性一：普遍性【設(shè)問】自然狀態(tài)下，這些高度分化的細(xì)胞是否能一直保持分化后的狀態(tài)體現(xiàn)了細(xì)胞分化怎樣的特性【設(shè)問】這些分化了的細(xì)胞還能回到分化前的狀態(tài)嗎【板書】特性二：穩(wěn)定性（一般不可逆）【設(shè)問】在胚胎發(fā)育時期存在細(xì)胞分化，那成年人是否還能進(jìn)行細(xì)胞分化【歸納】細(xì)胞分化貫穿整個生命歷程【板書】特性三：持久性【設(shè)問】縱觀生物體整個生命歷程，哪個時期細(xì)胞的分化能力得到了最大的體現(xiàn)【板書】胚胎期達(dá)到最大限度【設(shè)問】什么是干細(xì)胞【講述】生物體內(nèi)保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞【設(shè)問】關(guān)于干細(xì)胞相關(guān)內(nèi)容你都了解什么方案一：提供閱讀資料，學(xué)生分析討論方案二：與后面的拓展內(nèi)容整合到一起，學(xué)生搜集相關(guān)資料，分組討論報告感悟細(xì)胞分化的普遍存在[預(yù)設(shè)]不能：老師引導(dǎo)一般情況（自然狀態(tài)）下不能，某些條件下可以能：繼續(xù)設(shè)問如何實現(xiàn)或請舉例說明[預(yù)設(shè)]1）沒有：引導(dǎo)學(xué)生如果不存在細(xì)胞分化，那已經(jīng)分化的細(xì)胞可以伴隨生物體的整個生命歷程展示不同細(xì)胞類型的壽命示意圖。2）有：繼續(xù)設(shè)問都有哪些細(xì)胞還在進(jìn)行分化引出干細(xì)胞[預(yù)設(shè)]骨髓移植（白血?。?；臍帶血等聯(lián)系實際，便于理解和學(xué)習(xí)細(xì)胞分化。

將干細(xì)胞放在細(xì)胞分化部分而不是單獨分離出來更符合知識邏輯，因為干細(xì)胞是正常發(fā)育的一部分，是細(xì)胞分化的重要組成部分；而誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的應(yīng)用可以放在細(xì)胞全能性拓展部分。與課程標(biāo)準(zhǔn)中建議開展的學(xué)生活動“搜集有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展和應(yīng)用的資料”相契合；也體現(xiàn)了【學(xué)科核心素養(yǎng)】中的“社會責(zé)任”。環(huán)節(jié)二

細(xì)胞的全能性

植物系細(xì)胞的多能性【設(shè)問】前面提到了細(xì)胞分化在自然狀態(tài)下一般是不可逆的，那什么情況下是可逆的呢【演示】資料一：1902年，植物學(xué)家哈伯蘭特預(yù)言從一個植物體細(xì)胞可以得到人工培養(yǎng)的胚，甚至培育出一個完整的植株。【設(shè)問】他預(yù)言的理論基礎(chǔ)是什么【演示】資料二：1958年，Steward將胡蘿卜韌皮部的單個細(xì)胞培養(yǎng)成了完整植株。【引導(dǎo)并設(shè)問】引出細(xì)胞全能性條件[從代謝類型來引導(dǎo)]2）起點終點3）原因4）應(yīng)用【板書】見板書設(shè)計[預(yù)設(shè)]體細(xì)胞含有全部的遺傳物質(zhì)以科學(xué)史為線索利于知識的生成邏輯動物細(xì)胞核有全能性【過渡】高度分化的植物體細(xì)胞仍然具有全能性，那么分化的動物體細(xì)胞是否具也有全能性呢【講述】目前為止，人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個體?！狙菔尽抠Y料：1962年，格登

1）結(jié)論2）為什么使用卵細(xì)胞【設(shè)問】你還了解哪些體現(xiàn)動物細(xì)胞細(xì)胞核全能性的例子[預(yù)設(shè)]基于體細(xì)胞中含有全部的遺傳物質(zhì)，理論上是可以的，但技術(shù)的實現(xiàn)上受限。也可以聯(lián)系講細(xì)胞核時提到的美西螈核移植實驗

[預(yù)設(shè)]克隆羊多莉等。有了細(xì)胞核的知識基礎(chǔ)，關(guān)于核移植的內(nèi)容學(xué)生并不陌生，盡量讓學(xué)生闡述?！具^渡】雖然目前為止人們還沒有具體的實例來體現(xiàn)高度分化的動物細(xì)胞的全能性，但是已經(jīng)取得了很多的進(jìn)展，請閱讀相關(guān)資料資料一：

資料二：

資料三：閱讀資料、分組討論、交流分享、記錄未解決的疑問，并提出解決方案。

有興趣的學(xué)生可以自己搜集相關(guān)資料高中教材雖然提到動物細(xì)胞全能性僅僅停留在細(xì)胞核水平，但生物學(xué)的飛速發(fā)展已經(jīng)突破了細(xì)胞核的限制，有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，以資料閱讀的形式拋磚引玉，了解最新研進(jìn)展有利于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注科學(xué)發(fā)展的態(tài)度。而這部分內(nèi)容與醫(yī)學(xué)密切相關(guān)，也利于培養(yǎng)【學(xué)科核心素養(yǎng)】中的“社會責(zé)任”和“理性思維”小結(jié)【小結(jié)】每個細(xì)胞因為含有全套的遺傳信息而具有發(fā)育成完整個體的潛能，但它們卻“犧牲”這種潛能“甘愿”為它們所組成的多細(xì)胞生物個體“服務(wù)”，而真正的“幕后操控”是基因的選擇性表達(dá)（分子水平），從而使細(xì)胞趨向于形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能差異（細(xì)胞水平），對于多細(xì)胞生物個體（個體水平）而言意義重大，也體現(xiàn)了生命的有序高效和結(jié)構(gòu)層次。而仍需研究細(xì)胞的全能性是因為其廣闊的應(yīng)用前景，相關(guān)內(nèi)容會在選修模塊三詳細(xì)探究。板書設(shè)計教學(xué)反思雖然還未進(jìn)行教學(xué)實施，但是在教學(xué)設(shè)計的研發(fā)過程中，有幾點淺薄的體會和感悟：1對課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀以及生物學(xué)科觀念（比如結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點）、核心素養(yǎng)（生命觀念、理性思維、科研探究、社會責(zé)任）的深入認(rèn)識和理解，是設(shè)計教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點、設(shè)計問題及學(xué)生活動的理論根據(jù)和指導(dǎo)思想；也是學(xué)生實現(xiàn)深入學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)的前提。2在設(shè)計學(xué)生活動時有目的的引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)的探究方法（比如假設(shè)-演繹法）來進(jìn)行實驗探究，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和解決實際問題的能力。而科學(xué)的邏輯思維是北京市高考非常注重的能力考察項目。3使學(xué)生利用已有的知識來建構(gòu)未知的知識對教師的整體備課和整合教學(xué)能力提出了更高的要求，比如，人教版教材將干細(xì)胞放在細(xì)胞分化和細(xì)胞全能性的后面進(jìn)行單獨的講解有利于學(xué)生對干細(xì)胞的深度認(rèn)識，但是干細(xì)胞本來就是正常細(xì)胞分化和生物體發(fā)育的一部分，如果在教學(xué)設(shè)計時單獨割裂開來容易讓學(xué)生在知識形成上出現(xiàn)碎片化現(xiàn)象，而放在細(xì)胞分化的特性——持久性時自然引出比較符合學(xué)生的認(rèn)知思維。4教學(xué)評價設(shè)計思路：這節(jié)課的內(nèi)容因為涉及到組織培養(yǎng)、基因工程、干細(xì)胞等熱點話題，是很好的科研探究情境，也是開放式試題的良好素材，所以嘗試讓學(xué)生原創(chuàng)試題，因為試題設(shè)計類似教學(xué)設(shè)計，是學(xué)生在完成教學(xué)目標(biāo)、明白重難點、建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)、具備學(xué)科素養(yǎng)的前提下才能實施的活動，是對學(xué)生綜合能力的全面考察，但是可能只針對于知識基礎(chǔ)較好的學(xué)生適用。5基于學(xué)情分析，存在內(nèi)容基礎(chǔ)、素材較多、內(nèi)容重復(fù)的問題，可能1個課時無法完成。教學(xué)設(shè)計特色分析1“基于問題解決式的支架式教學(xué)策略”不僅有利于克服學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙點，而且可以幫助學(xué)生在完成知識構(gòu)建的同時實現(xiàn)邏輯思