“胚胎分割及胚胎干細(xì)胞”學(xué)案導(dǎo)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

1 教材分析

“胚胎分割及胚胎干細(xì)胞”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用及前景”的第2課時(shí)。選修模埂是為了滿足學(xué)生多樣化的需要而設(shè)計(jì)的，有助于拓展學(xué)生的生物科技視野，增進(jìn)學(xué)生對(duì)生物科技與社會(huì)關(guān)系的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐和探究能力，鑒于教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代性與本校實(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)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?yàn)活動(dòng)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能認(rèn)同胚胎分割技術(shù)，并能認(rèn)識(shí)到胚胎干細(xì)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(xué)、畜牧學(xué)和醫(yī)學(xué)上都具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值，從而關(guān)注胚胎工程的研究進(jìn)展。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo)

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

2.2 能力目標(biāo)

通過討論、進(jìn)展追蹤等活動(dòng)，提高搜集資料、處理資料、撰寫專題綜述報(bào)告的能力。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

關(guān)注胚胎工程的研究進(jìn)展和應(yīng)用價(jià)值；認(rèn)同胚胎工程在畜牧業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

3 教學(xué)重點(diǎn)

胚胎分割的應(yīng)用意義；胚胎干細(xì)胞的研究意義。

4 教學(xué)難點(diǎn)

胚胎分割的生理學(xué)基礎(chǔ)；胚胎干細(xì)胞的概念和分離途徑。

5 課前準(zhǔn)備

教師準(zhǔn)備：(1)查閱書籍、網(wǎng)站、報(bào)刊等，搜集關(guān)于胚胎分割與胚胎干細(xì)胞相關(guān)的知識(shí)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(xué)生閱讀的資料制成學(xué)案，并印發(fā)給學(xué)生。

學(xué)生準(zhǔn)備：通過報(bào)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(jìn)展。

6 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

6.1 導(dǎo)入新課(情景創(chuàng)設(shè)——“黃牛的夢(mèng)想”)

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

學(xué)生：哈!原來黃牛的夢(mèng)想是想生一頭奶牛寶寶。

教師：同學(xué)們，我們能幫黃牛實(shí)現(xiàn)它的夢(mèng)想嗎(回憶上節(jié)胚胎移植內(nèi)容)?

學(xué)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(duì)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(mèng)想——“我黃牛要是像人一樣能生一對(duì)雙胞胎奶牛那該多好呀!”你能幫黃牛實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想嗎?

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

6.2 探索新知

6.2.1 學(xué)習(xí)胚胎分割

活動(dòng)一：自主學(xué)習(xí)胚胎分割內(nèi)容，并完成學(xué)案中的問題。

仔細(xì)閱讀教材P78～79和材料(一)請(qǐng)思考討論回答下列問題：

材料一：家畜胚胎分割是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)生物工程技術(shù)。英國劍橋大學(xué)生物學(xué)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(xì)胞加以分割，再將分割的胚胎細(xì)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。當(dāng)綿羊的受精卵細(xì)胞從1變2、2變4、到4變8時(shí)，他將這早期胚胎分割成四份，然后將分割的細(xì)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(xì)胞發(fā)揮了它們的全能性，各自獨(dú)立地發(fā)育成健康的小羊羔。這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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牛“寄母”懷孕，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(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，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(dòng)二：同桌的學(xué)生之間交換學(xué)案，對(duì)意見不一致的問題展開討論。

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

活動(dòng)三：交流成果展示，先由各小組學(xué)生代表展示自主學(xué)習(xí)成果，教師作出認(rèn)真精確的評(píng)價(jià)，并在學(xué)生回答問題(4)后進(jìn)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(dòng)畫演示胚胎分割的過程)。

活動(dòng)四：學(xué)生在認(rèn)真看完胚胎分割動(dòng)畫后分組討論以下問題：

①對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割?

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

③胚胎分割技術(shù)應(yīng)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(píng)價(jià)、補(bǔ)充、總結(jié)。

教師總結(jié)：通過同學(xué)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(shí)現(xiàn)了生雙胞胎的夢(mèng)想。

教師用多媒體再次展示黃牛的夢(mèng)想：“如果是一對(duì)漂亮的公主該多好啊?”從而導(dǎo)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(dǎo)學(xué)生觀察。

設(shè)計(jì)意圖：通過資料分析、看動(dòng)畫、自主學(xué)習(xí)、討論以及展示等多種教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和語言表達(dá)能力。

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

學(xué)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(xì)胞，我們下面學(xué)習(xí)一種全能性更高的干細(xì)胞——胚胎干細(xì)胞。

6.2.2 學(xué)習(xí)胚胎干細(xì)胞

活動(dòng)五：仔細(xì)閱讀教材第80-81頁和材料二，請(qǐng)思考討論回答下列問題：

材料二：動(dòng)物干細(xì)胞是指那些未分化，但又具有分化潛能的細(xì)胞。根據(jù)分化潛能的差異，干細(xì)胞可分為三種類型：能夠分化產(chǎn)生生命活動(dòng)所需要的各種類型細(xì)胞的干細(xì)胞稱為全能干細(xì)胞，它本身可形成一個(gè)生命；不能單獨(dú)發(fā)育為完整個(gè)體，但能分化為多種類型細(xì)胞的干細(xì)胞稱為多能干細(xì)胞；能分化產(chǎn)生與特定器官和特定生理功能相關(guān)的細(xì)胞稱為專能干細(xì)胞。人類胚胎干細(xì)胞(Es)是人類胚胎發(fā)育早期未分化的細(xì)胞，目前，科學(xué)家用于研究的胚胎干細(xì)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(xì)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了一些進(jìn)展。例如，美國的一個(gè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室將胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)一段時(shí)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(fù)了行走能力；西班牙的研究人員將胰島素基因?qū)胄∈笠认僦校Y(jié)果小鼠的糖尿病消失了。

(1)胚胎干細(xì)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(shí)期中胚層細(xì)胞屬于______干細(xì)胞。骨髓中的造血干細(xì)胞屬于_____干細(xì)胞，卵裂期的細(xì)胞屬于_______干細(xì)胞。

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

(4)如果能利用干細(xì)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(diǎn)是__________。

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

活動(dòng)六：教師提出學(xué)生討論的問題胚胎干細(xì)胞研究意義和應(yīng)用前景如何?

各學(xué)習(xí)小組分別展示課前收集的資料，并討論，教師給予評(píng)價(jià)及講解。

教師展示一些研究進(jìn)展：

(1)播放視頻：美國科學(xué)家《人胚胎干細(xì)胞修復(fù)受損心臟動(dòng)物研究報(bào)告》，前景展望——如果臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)，胚胎干細(xì)胞將有望修復(fù)人因心肌梗塞、心臟病等受損的心臟。

(2)《細(xì)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(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中加以培育，并用視黃酸等物質(zhì)促使胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫蛹?xì)胞。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(gè)人身上同時(shí)獲得精子和卵細(xì)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(xué)院的科學(xué)家成功地利用人類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出了軟骨細(xì)胞。前景展望——即使因運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的損傷也可用新的軟骨取而代之，甚至是進(jìn)行整容手術(shù)……

(4)治療人類的某些頑癥。目前，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)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(xì)胞的應(yīng)用前景吸引著眾多科學(xué)家投入到這一領(lǐng)域的研究中。目前，胚胎干細(xì)胞的分離、培養(yǎng)體系的研究，以及胚胎干細(xì)胞的選擇、檢測(cè)和全能性的維持，不僅是胚胎工程的前沿課題之一，也是當(dāng)前生命科學(xué)研究的熱門之一。