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視頻標簽：細胞的分化
所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：高中生物必修一人教版第六章第二節(jié)細胞的分化-中央民族大學附屬中學
教學設計、課堂實錄及教案：高中生物必修一人教版第六章第二節(jié)細胞的分化-中央民族大學附屬中學
《細胞分化》教學設計
教學設計基本信息
題目 《細胞分化》
年級 高二 模塊
必修一
教科書版本
人教版新課標
指導思想與理論依據(jù)
一、生物學核心素養(yǎng)。生物學核心素養(yǎng)是學生后天習得的終身受益成果，是公民基本素養(yǎng)的重要組成之一，是學生在解決真實情境中的生物學問題時所表現(xiàn)出來的必備品格和關鍵能力。生物學核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任等。
二、建構(gòu)主義學習理論。教學應該以學生為中心，在教學過程中由教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協(xié)作、對話等學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學生有效的實現(xiàn)對當前所學知識的意義建構(gòu)的目的。
教材分析
“細胞分化”是人教版必修一第六章第二節(jié)，是在學生了解細胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝和增殖的基礎上，向?qū)W生繼續(xù)介紹細胞生命歷程中的重要過程――細胞的分化。細胞分化是多細胞生物體發(fā)育的基礎和核心，因此，本節(jié)內(nèi)容中，細胞分化是核心內(nèi)容，《課程標準》對此要求達到的層次為理解水平，而細胞全能性、干細胞都可由細胞分化的內(nèi)容拓展而來。其中教材對于細胞分化主要從細胞分化的概念、特點、本質(zhì)、意義等方面進行了敘述；對于細胞全能性主要從細胞全能性的概念，動植物細胞全能性的差異、實際應用等方面進行了敘述；最后就干細胞進行了簡介。本節(jié)內(nèi)容既是對細胞結(jié)構(gòu)、功能、分裂等知識的拓展和延伸，又為學習遺傳、變異打下基礎；細胞全能性及干細胞的知識又是選修課本中植物組織培養(yǎng)、克隆技術和胚胎工程的理論基礎。
學情分析
本課的授課對象是中央民族大學附屬中學高二年級的學生，鑒于學生來自全國各地，生物學基礎參差不齊，而且部分學生來自少數(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)容的學習，與這節(jié)課相關的學生們已有的知識基礎有： 結(jié)構(gòu)與功能相適應；蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者；細胞核是遺傳信息庫，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；細胞種類多種多樣等；存在的障礙點是“基于生物學事實或證據(jù)分析本質(zhì)，構(gòu)建概念”。
教學目標
【知識和技能】
1. 舉例說明細胞的分化的含義 2. 說出細胞分化的本質(zhì)和意義 3. 舉例說明細胞的全能性的概念 【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”的實踐學習科學探究方法 3. 發(fā)展科學的邏輯思維，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. 進行有關干細胞研究進展資料的搜集、閱讀和分析，養(yǎng)成關注生物學發(fā)展、關注生命健康的習慣。
教學重難點
【教學重點】
1. 細胞分化的概念、特性、本質(zhì)和意義 2. 細胞全能性的概念 【教學難點】 1. 細胞分化的本質(zhì) 2. 細胞全能性的概念 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖 環(huán)節(jié)一 細胞分化
導 入 細 胞 分 裂 的 回 顧 細 胞 分 化 的 概 念
【演示】 展示“人體早期胚胎發(fā)育”過程圖片
【設問】什么是（胚胎）發(fā)育？ 【引導】 學生從生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次的角度來分析。
【設問】從一個受精卵到一個成熟的個體從細胞層面上來看有哪些變化？ 【設問】 細胞數(shù)目增多的過程即為剛剛學習的？【設問】細胞增殖的實現(xiàn)方式是？【設問】那一個成熟的人體大約有多少細胞組成呢？【展示】大約1013數(shù)量級，假設每個細胞的平均直徑是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胞是否完全一樣?
【演示】常見的幾種人體細胞類型圖片，并選出學生較熟悉的骨骼肌細胞和胰島B細胞，【設問】上述兩種細胞的差異主要體現(xiàn)在哪些方面？
【歸納】將學生的答案從形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能三個方面來進行歸納總結(jié)，請學生嘗試說出“細胞分化”的概念，老師引導并完善。
【板書】 細胞分化：
同一細胞產(chǎn)生的子代細胞，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等方面出現(xiàn)差異。
[預設] 成熟的胚胎（個體）與受精卵（細胞層次）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
胞到組織、器官、系統(tǒng)的有序形成過程
[預設] 細胞增殖的方式
是細胞分裂（主要是有絲分裂）
學生對細胞的數(shù)量有個直觀形象的感受，體驗生命的奇妙。
討論、分析、比較 并學會使用恰當?shù)纳?br />
學描述語言，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，引導學生通過已有知識的遷移使概念具體化、
形象化，也為理解細胞分化的意義（生物體發(fā)育的基礎）奠定
基礎。
對上節(jié)課的“細胞增
殖”進行回顧，同時起到承上啟下的作用。
【學科核心素養(yǎng)】中的“生命觀念”：結(jié)構(gòu)與功能相適應的
觀點
人教版教材中給出的細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，嘗試在接下來的細胞分化特性中引出。
細 胞 分 化 的 本 質(zhì)
【過渡】上述兩種細胞的差異主要是通過細胞內(nèi)哪種物質(zhì)直接體現(xiàn)出來的？
a. 肌細胞中——肌動蛋白 b. 胰島B細胞——胰島素 ——蛋白質(zhì)不同
【設問】 蛋白質(zhì)的合成主要受細胞中哪種物質(zhì)控制？DNA(基因) 控制
DNA(基因)————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，即肌動蛋白基因表達了肌動蛋白。
【設問】由同一個受精卵通過有絲分裂產(chǎn)生的兩個子代細胞的遺傳物質(zhì)有何特點？有絲分裂的意義？ 親子代細胞間遺傳信息穩(wěn)定性 ——DNA(基因)相同 【假說-演繹法】
認知沖突：分化前的細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：你的假設？分組討論
演繹推理：請設計實驗及預期結(jié)果
[已知]蛋白質(zhì)是生命活動主要的承擔者
[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——親子代細胞間遺傳信息的穩(wěn)定性。
[預設]鑒于沒有學習基因
表達的相關知識，學生一般不會想到基因的表達情況不同， 可能性較大：
a. 提出假設：細胞在分化過程中相應基因丟失。
b. 演繹推理：檢測唾液腺因為學生最熟悉的哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核，在選材的時有意舍棄了。
學生并沒有學習基
因的表達，所以通過講述的方式解釋基因和蛋白質(zhì)的對應關系
基于問題解決的支架式教學策略——問題串層層遞進，將學生已有知識進行整合，構(gòu)建新授知識。
產(chǎn)生強烈的認知沖突，引起思考興趣；引導學生利用“假說演繹法”進行探究，
體現(xiàn)【學科核心素養(yǎng)】中的“科學探
究”。
【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 對于現(xiàn)實中的病例有了深入的機制認識，發(fā)展認知的理性思維。
細 胞 分 化 的 意 義
【過渡】通過上面兩個例子可以發(fā)現(xiàn)正常的細胞分化有何意義？ 【板書】
1）生物體發(fā)育的基礎
【設問】類比社會職業(yè)分工，細胞分化還有何意義？ 【板書】
2）功能專門化，提高效率
另一方案：還可以通過設問“設想沒有細胞分化呢？”那就沒有組織器官系統(tǒng)，也就不能完成發(fā)育，引導學生利用前面對發(fā)育的認識來概括出這一點
根據(jù)細胞分化的結(jié)果形成多種多樣的細胞學生較容易說出意義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1）。
細 胞 分 化 的 特
【過渡】既然細胞分化意義重大，人體可以進行細胞分化，其他的動物和植物呢？請舉例。 【演示】播放視頻
“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
【設問】自然狀態(tài)下，這些高度分化的細胞是否能一直保持分化后的狀態(tài)？體現(xiàn)了細胞分化怎樣的特性？【設問】這些分化了的細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）
感悟細胞分化的普遍存在 [預設]
1）不能：老師引導一般
情況（自然狀態(tài)）下不能，某些條件下可以 2）能：繼續(xù)設問如何實現(xiàn)或請舉例說明？
聯(lián)系實際，便于理解和學習細胞分化。
將干細胞放在細胞分化部分而不是單
性 干 細 胞
【設問】在胚胎發(fā)育時期存在細胞分化，那成年人是否還能進行細胞分化？
【歸納】細胞分化貫穿整個生命歷程 【板書】特性三：持久性
【設問】縱觀生物體整個生命歷程，哪個時期細胞的分化能力得到了最大的體現(xiàn)？
【板書】胚胎期達到最大限度
【設問】什么是干細胞？
【講述】生物體內(nèi)保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞
【設問】關于干細胞相關內(nèi)容你都了解什么？ 方案一：
提供閱讀資料，學生分析討論 方案二：
與后面的拓展內(nèi)容整合到一起，學生搜集相關資料，分組討論報告
[預設]
1）沒有：引導學生如果
不存在細胞分化，那已經(jīng)分化的細胞可以伴隨生物體的整個生命歷程？展示不同細胞類型的壽命示意圖。
2）有：繼續(xù)設問都有哪
些細胞還在進行分化？ 引出干細胞
[預設]骨髓移植（白血病）；臍帶血等
獨分離出來更符合知識邏輯，因為干細
胞是正常發(fā)育的一部分，是細胞分化的重要組成部分；而誘導多能干細胞的應用可以放在細胞全能性拓展部分。
與課程標準中建議開展的學生活動“搜集有關干細胞研究進展和應用的資料”相契合；也體現(xiàn)了【學科核心素養(yǎng)】中的“社會責任”。
環(huán)節(jié)二
植 物
【設問】前面提到了細胞分化在自然狀態(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，植物學家哈伯蘭特預言從一個植物體細胞可以得到人工培養(yǎng)的胚，甚至培育出一個完整的植株。
【設問】他預言的理論基礎是什么？
[預設]體細胞含有全部
以科學史為線索利于知識的生成邏輯
細胞全能性
細 胞 多 能 性
【演示】資料二：1958年， Steward將胡蘿卜韌皮部的單個細胞培養(yǎng)成了完整植株。
【引導并設問】引出細胞全能性 1）條件？[從代謝類型來引導] 2）起點？終點？ 3）原因？ 4）應用？
【板書】見板書設計
的遺傳物質(zhì)
動 物 細 胞 核 有 全 能 性
【過渡】高度分化的植物體細胞仍然具有全能性，那么分化的動物體細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胞培養(yǎng)成新的個體。
【演示】資料：1962年，格登
1）結(jié)論？
2）為什么使用卵細胞？
【設問】你還了解哪些體現(xiàn)動物細胞細胞核全能性的例子？
[預設]基于體細胞中含有全部的遺傳物質(zhì)，理論上是可以的，但技術的實現(xiàn)上受限。
也可以聯(lián)系講細胞核時提到的美西螈核移植實驗
[預設]克隆羊多莉等。
有了細胞核的知識基礎，關于核移植的內(nèi)容學生并不陌生，盡量讓學生闡述。【過渡】雖然目前為止人們還沒有具體的實例來體現(xiàn)高度分化的動物細胞
高中教材雖然提到動物細胞全能性僅
環(huán)節(jié)三 干細胞研究進展
拓 展 ： 誘 導 多 能 干 細 胞 等
的全能性，但是已經(jīng)取得了很多的進展，請閱讀相關資料 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。
有興趣的學生可以自己搜集相關資料
僅停留在細胞核水平，但生物學的飛速發(fā)展已經(jīng)突破了細胞核的限制，有了突飛猛進的進展，以資
料閱讀的形式拋磚引玉，了解最新研進展有利于培養(yǎng)學生關注科學發(fā)展的態(tài)度。而這部分內(nèi)容與醫(yī)學密切相關，也利于培養(yǎng)【學科核心素
養(yǎng)】中的“社會責任”和“理性思維”。
小結(jié)
【小結(jié)】 每個細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胞生物個體“服務”，而真正的“幕后操控”是基因的選擇性表達（分子水平），從而使細胞趨向于形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能差異（細胞水平），對于多細胞生物個體（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。
而仍需研究細胞的全能性是因為其廣闊的應用前景，相關內(nèi)容會在選修模塊三詳細探究。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jjlqy.cn
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