“胚胎分割及胚胎干細胞”學案導學教學設(shè)計

1 教材分析

“胚胎分割及胚胎干細胞”是普通高中課程標準實驗教科書人教版生物選修三“現(xiàn)代生物科技專題”中的內(nèi)容。該內(nèi)容屬于專題三胚胎工程中第三節(jié)“胚胎工程的應用及前景”的第2課時。選修模埂是為了滿足學生多樣化的需要而設(shè)計的，有助于拓展學生的生物科技視野，增進學生對生物科技與社會關(guān)系的理解，提高學生的實踐和探究能力，鑒于教學內(nèi)容的現(xiàn)代性與本校實驗設(shè)備條件之間的矛盾，因此將此節(jié)課的能力培養(yǎng)比較多地集中在學習資料的收集分析、撰寫專題綜述、口頭交流、討論或辯論等方面，并輔以適量的、可行的調(diào)查或?qū)嶒灮顒?。學生通過學習能認同胚胎分割技術(shù)，并能認識到胚胎干細胞的分離培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重要成就之一，在基礎(chǔ)生物學、畜牧學和醫(yī)學上都具有十分重要的應用價值，從而關(guān)注胚胎工程的研究進展。

2 教學目標

2.1 知識目標

簡述胚胎分割、胚胎干細胞的理論基礎(chǔ)；舉例說出胚胎分割、胚胎干細胞的應用及發(fā)展前景；關(guān)注胚胎工程的研究進展和應用價值。

2.2 能力目標

通過討論、進展追蹤等活動，提高搜集資料、處理資料、撰寫專題綜述報告的能力。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標

關(guān)注胚胎工程的研究進展和應用價值；認同胚胎工程在畜牧業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應用價值。

3 教學重點

胚胎分割的應用意義；胚胎干細胞的研究意義。

4 教學難點

胚胎分割的生理學基礎(chǔ)；胚胎干細胞的概念和分離途徑。

5 課前準備

教師準備：(1)查閱書籍、網(wǎng)站、報刊等，搜集關(guān)于胚胎分割與胚胎干細胞相關(guān)的知識以及其他教師的優(yōu)秀案例；(2)制作多媒體課件、展示前沿科技成果；(3)選出適合學生閱讀的資料制成學案，并印發(fā)給學生。

學生準備：通過報刊、雜志、互聯(lián)網(wǎng)或其他媒體搜集資料、并相互交流、了解胚胎工程的新進展。

6 教學過程設(shè)計

6.1 導入新課(情景創(chuàng)設(shè)——“黃牛的夢想”)

教師：我們每個人都有很多美好的夢想，同學們你們知道黃牛的夢想嗎?(多媒體展示：一頭黃牛媽媽與一頭奶牛牛犢)。

學生：哈!原來黃牛的夢想是想生一頭奶牛寶寶。

教師：同學們，我們能幫黃牛實現(xiàn)它的夢想嗎(回憶上節(jié)胚胎移植內(nèi)容)?

學生：能!通過胚胎移植技術(shù)。

教師：非常好!讓我們一起看大屏幕回顧胚胎移植的基本程序(展示雙胞胎姐妹照片)。

教師：這對雙胞胎姐妹非常漂亮，黃牛看了很羨慕人類有雙胞胎，所以又有了新的夢想——“我黃牛要是像人一樣能生一對雙胞胎奶牛那該多好呀!”你能幫黃牛實現(xiàn)這個夢想嗎?

板書課題——胚胎分割(設(shè)計意圖：用黃牛的夢想激起學生興趣，并以黃牛夢想為主線，從知識回顧自然過渡到新課內(nèi)容，讓學生充分感受到現(xiàn)代生物技術(shù)是科學家從“異想天開”開始的，從而培養(yǎng)學生科學的思維能力)。

6.2 探索新知

6.2.1 學習胚胎分割

活動一：自主學習胚胎分割內(nèi)容，并完成學案中的問題。

仔細閱讀教材P78～79和材料(一)請思考討論回答下列問題：

材料一：家畜胚胎分割是20世紀80年代發(fā)展起來的一項生物工程技術(shù)。英國劍橋大學生物學家威拉德森在1979年首先想到將受精卵在發(fā)育為胚胎的過程中分裂出的細胞加以分割，再將分割的胚胎細胞分別加以培養(yǎng)，從而發(fā)育出完整的新一代的方法，他用綿羊的幼胚進行了實驗。當綿羊的受精卵細胞從1變2、2變4、到4變8時，他將這早期胚胎分割成四份，然后將分割的細胞重新送到母羊的子宮里面發(fā)育，結(jié)果母羊產(chǎn)下了4只活潑的小羊羔。被分割的受精卵細胞發(fā)揮了它們的全能性，各自獨立地發(fā)育成健康的小羊羔。這個實驗充分證明威拉德森的設(shè)想是可行的。胚胎分割大大提高了動物的繁殖率。正常情況下，一頭良種奶牛，一生約產(chǎn)犢10頭，如用胚胎分割并找別的奶?！凹哪浮睉言?，那么從一頭良種母奶牛就能得到幾百頭良種奶牛。

(1)概念：采用_____方法將____切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

(2)胚胎分割的理論基礎(chǔ)是________。

(3)①選擇的胚胎：發(fā)育良好的、形態(tài)正常的_____或_______。

②對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將

均等分割。

(4)通過胚胎分割移植培育出的4只小羊，其性別表現(xiàn)為(

)

A 雌雄的可能性各占一半

B 全為雌性或全為雄性

C 全為雌性

D 全為雄性

活動二：同桌的學生之間交換學案，對意見不一致的問題展開討論。

設(shè)計意圖：學生之間互相檢查自主學習成果，通過開展討論、互相交流，讓學生深受啟發(fā)，使原本膚淺、片面的理解得到提升、加深。

活動三：交流成果展示，先由各小組學生代表展示自主學習成果，教師作出認真精確的評價，并在學生回答問題(4)后進一步提問“4只小羊除了性別一樣，長得是否一樣?為什么?

教師總結(jié)：胚胎分割獲得同卵雙胎或多胎之間遺傳物質(zhì)不變(多媒體動畫演示胚胎分割的過程)。

活動四：學生在認真看完胚胎分割動畫后分組討論以下問題：

①對囊胚階段的胚胎進行分割時，為什么要將內(nèi)細胞團均等分割?

②為什么胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低?

③胚胎分割技術(shù)應用在哪些方面?

④胚胎分割技術(shù)的缺陷是什么?

各小組討論后展示討論結(jié)果，教師給予評價、補充、總結(jié)。

教師總結(jié)：通過同學們的努力，我們掌握了胚胎分割的操作技術(shù)，并幫助黃牛實現(xiàn)了生雙胞胎的夢想。

教師用多媒體再次展示黃牛的夢想：“如果是一對漂亮的公主該多好啊?”從而導出胚胎移植前性別鑒定，并用多媒體展示教材圖3-23牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，引導學生觀察。

設(shè)計意圖：通過資料分析、看動畫、自主學習、討論以及展示等多種教學手段，培養(yǎng)學生的自主學習能力和語言表達能力。

教師：假如有人得了白血病，你知道現(xiàn)在醫(yī)學上一般怎么根治嗎?

學生：骨髓移植。

教師：很好，我們知道骨髓移植移植的是造血干細胞，我們下面學習一種全能性更高的干細胞——胚胎干細胞。

6.2.2 學習胚胎干細胞

活動五：仔細閱讀教材第80-81頁和材料二，請思考討論回答下列問題：

材料二：動物干細胞是指那些未分化，但又具有分化潛能的細胞。根據(jù)分化潛能的差異，干細胞可分為三種類型：能夠分化產(chǎn)生生命活動所需要的各種類型細胞的干細胞稱為全能干細胞，它本身可形成一個生命；不能單獨發(fā)育為完整個體，但能分化為多種類型細胞的干細胞稱為多能干細胞；能分化產(chǎn)生與特定器官和特定生理功能相關(guān)的細胞稱為專能干細胞。人類胚胎干細胞(Es)是人類胚胎發(fā)育早期未分化的細胞，目前，科學家用于研究的胚胎干細胞是從體外受精產(chǎn)生的胚胎中分離出來的，他們希望能利用干細胞來治療人類多種慢性疾病，如帕金森病、老年癡呆癥、糖尿病、慢性心臟病甚至癌癥，并且已經(jīng)在動物實驗中取得了一些進展。例如，美國的一個大學實驗室將胚胎干細胞在體外培養(yǎng)一段時間后用于治療因病毒感染脊髓而癱瘓的老鼠，使之在一定程度上恢復了行走能力；西班牙的研究人員將胰島素基因?qū)胄∈笠认僦?，結(jié)果小鼠的糖尿病消失了。

(1)胚胎干細胞具有胚胎的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為____；在功能上則具有_____。

(2)根據(jù)上述分類方法，原腸胚時期中胚層細胞屬于______干細胞。骨髓中的造血干細胞屬于_____干細胞，卵裂期的細胞屬于_______干細胞。

(3)美國科學家用于細胞治療癱瘓老鼠獲得成功，這說明那些干細胞已分化成_____細胞。

(4)如果能利用干細胞治療人的糖尿病，與傳統(tǒng)的注射胰島素治療作比較，前一種治療方法的優(yōu)點是__________。

在學生自主學習胚胎干細胞內(nèi)容并完成學案中的問題后，教師用多媒體展示胚胎干細胞分離途徑示意圖，讓學生了解胚胎干細胞的分離途徑。

活動六：教師提出學生討論的問題胚胎干細胞研究意義和應用前景如何?

各學習小組分別展示課前收集的資料，并討論，教師給予評價及講解。

教師展示一些研究進展：

(1)播放視頻：美國科學家《人胚胎干細胞修復受損心臟動物研究報告》，前景展望——如果臨床實驗證實，胚胎干細胞將有望修復人因心肌梗塞、心臟病等受損的心臟。

(2)《細胞發(fā)育》雜志刊登德國研究人員從雄性老鼠胚胎中提取胚胎干細胞，在實驗室中加以培育，并用視黃酸等物質(zhì)促使胚胎干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫蛹毎?。前景展望——解決人類不育難題：單身男性和單身女性便可能從自己一個人身上同時獲得精子和卵細胞，從而得到僅屬于自己的孩子。

(3)生物資訊網(wǎng)2005年11月17日訊：近日，英國倫敦帝國學院的科學家成功地利用人類胚胎干細胞培養(yǎng)出了軟骨細胞。前景展望——即使因運動產(chǎn)生的損傷也可用新的軟骨取而代之，甚至是進行整容手術(shù)……

(4)治療人類的某些頑癥。目前，在動物實驗方面，用ES細胞誘導分化出的某些組織細胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。前景展望——培育出人造組織器官，用于器官移植。

教師總結(jié)：胚胎干細胞的應用前景吸引著眾多科學家投入到這一領(lǐng)域的研究中。目前，胚胎干細胞的分離、培養(yǎng)體系的研究，以及胚胎干細胞的選擇、檢測和全能性的維持，不僅是胚胎工程的前沿課題之一，也是當前生命科學研究的熱門之一。