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2019-2020年高一生物 細胞的分化示范教案 新人教版 ●從容說課 本節(jié)內(nèi)容是在學生學習完細胞的增殖開設(shè)的，教師要明確指出細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現(xiàn)象，僅有細胞的增殖，而沒有細胞的分化，生物體是不能正常發(fā)育的。關(guān)于細胞分化，課程標準的要求是“說明細胞的分化”和“舉例說明細胞的全能性”，這都是“理解”水平的要求；可是細胞分化概念對于學生來說要比細胞增殖的概念抽象得多，教師可結(jié)合人的受精卵的發(fā)育過程，從而引導(dǎo)學生展開本節(jié)的學習。 在講述細胞的分化時，應(yīng)該聯(lián)系初中學過的有關(guān)組織、器官、系統(tǒng)的知識；聯(lián)系不同組織中的細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、成分等特點。從個體發(fā)育過程中，各種組織、器官、系統(tǒng)的建成角度來理解細胞分化的重要地位。在講述中，最好結(jié)合運用幾種細胞分化過程的示意圖和多媒體課件。 在教學中，教師應(yīng)當引導(dǎo)學生理解好以下幾點：①一般多細胞生物體的發(fā)育起點是一個細胞(受精卵)，細胞的分裂只能繁殖出許多相同的細胞，只有經(jīng)過細胞分化才能形成胚胎、幼體，并發(fā)育成成體。②分化的細胞所呈現(xiàn)出的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，源于細胞內(nèi)化學物質(zhì)的變化，如組成結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)和催化化學反應(yīng)的酶。③細胞分化是一個漸變過程，在胚胎發(fā)育的早期，細胞外觀上尚未出現(xiàn)明顯變化前，細胞的分化前途就已經(jīng)決定，以后依次漸變，不能逆轉(zhuǎn)。因此，分化是一種持久的、穩(wěn)定的變化。④由于體細胞一般是通過有絲分裂繁殖而來的，一般已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的染色體，攜帶有本物種相同的DNA分子。因此，分化的細胞具有發(fā)育成完整新個體的潛能。在合適的條件下，有些分化的細胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個體的能力。 細胞分化是多細胞生物體發(fā)育的基礎(chǔ)與核心。鑒于細胞分化的重要性，課程標準從知識層面對細胞分化的學習內(nèi)容提出了比較高的要求。本節(jié)內(nèi)容是這樣安排的：先介紹什么是細胞分化，細胞分化對多細胞生物體的發(fā)育有什么重要意義；再介紹已經(jīng)分化的細胞，仍然可能具有發(fā)育為完整個體的潛能，即具有全能性；最后安排“干細胞研究進展與人類健康”的資料搜集與分析活動。 細胞分化是指在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。在這個概念中，“穩(wěn)定性差異”這幾個字，內(nèi)涵很深刻，也是學生不好理解的。因此，教科書在關(guān)于細胞分化的概念的敘述上，不是采取演繹式寫法，而是采取歸納式，從動植物體胚胎發(fā)育的具體事例入手，幫助學生理解什么是細胞分化。動物胚胎發(fā)育的過程，以紅細胞和心肌細胞的分化為例；植物胚胎發(fā)育的過程，以葉肉細胞、表皮細胞和儲藏細胞的分化為例。通過這些實例，幫助學生理解早期胚胎中彼此相似的細胞，經(jīng)過分裂和分化，發(fā)育為形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上不相同的細胞，這一變化過程是持久性的，一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。 細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)的合成，而特異性蛋白質(zhì)合成的實質(zhì)在于基因選擇性表達。但是學生沒有學過基因表達，無法理解基因的選擇性表達是怎么回事。為了讓學生對細胞分化的認識能夠深入到本質(zhì)，即基因水平，而不只是停留在表面現(xiàn)象，即不同類群細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的差異上，教科書先設(shè)問：“就一個個體來說，各種細胞具有完全相同的遺傳信息，但形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻有很大差異，這是怎么回事呢？”然后以紅細胞和肌細胞中，血紅蛋白基因和肌動蛋白基因所處的開、關(guān)狀態(tài)不同為例，解釋在個體發(fā)育過程中，不同的細胞中遺傳信息執(zhí)行情況不同，導(dǎo)致細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能上的差異。通過具體的事例，幫助學生理解基因的“選擇性”“表達”。 緊接著提出下一個問題：高度分化的細胞，還能像早期胚胎細胞那樣，再分化成其他細胞嗎？由此引入對“細胞的全能性”的學習，植物細胞一般都具有全能性，而動物和人體內(nèi)有沒有具有分裂和分化能力的細胞呢？在這個問題下，教科書引出了干細胞的概念。近年來哺乳動物胚胎干細胞的分離成功，極大地促進了人們對干細胞的認識，并使干細胞的研究成為生物醫(yī)學研究的熱點領(lǐng)域之一。干細胞的研究為替換病變的組織和器官、某些癌癥和遺傳病的治療帶來了新的希望。教科書安排的“資料搜集和分析”活動，鼓勵學生通過報紙、刊物、書籍、互聯(lián)網(wǎng)等途徑搜集有關(guān)干細胞研究進展的資料，在關(guān)注與人類健康密切相關(guān)的生物學熱點問題的同時，培養(yǎng)資料搜集和分析能力，以及表達與交流的能力。 綜上所述，本節(jié)內(nèi)容信息量比較大，概念抽象，內(nèi)容新鮮，因此教師要靈活運用教學方法，如討論法、發(fā)現(xiàn)法、講述法等等，使本節(jié)的教學達到新課標的要求。 ●三維目標 1.知識與技能 （1）了解細胞的分化與生物體發(fā)育的關(guān)系，能說明細胞的分化。 （2）能舉例說明細胞的全能性及其在科學研究中的應(yīng)用。 2.過程與方法 （1）培養(yǎng)學生分析比較的能力。 （2）培養(yǎng)學生聯(lián)系實際靈活運用知識的能力。 （3）學會有關(guān)干細胞研究進展與人類健康的資料搜集和分析。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）通過學習使學生體會生命的運動性，體會內(nèi)因和外因?qū)ιM程的影響等哲學思想。 （2）引導(dǎo)學生關(guān)注當今世界面臨的重大社會問題和人類的健康問題。激發(fā)社會責任感和使命感，激發(fā)學生關(guān)愛生命的美好情感。 ●教學重點 1.細胞分化的概念和意義。 2.細胞全能性的概念。 3.細胞分化與細胞分裂的關(guān)系。 ●教學難點 1.細胞分化的概念。 2.細胞全能性的概念及實例。 ●教具準備 1.各種不同形狀的細胞和不同組織的圖片。 2.植物體細胞培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株示意圖。 3.骨髓中造血干細胞分化出各種血細胞圖片。 4.植物體細胞培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的錄像片斷。 5.細胞分化的多媒體課件。 6.學生用橡皮泥制作一個細胞連續(xù)兩次分裂的模型。 7.人的受精卵發(fā)育成胎兒過程的視頻錄像。 ●課時安排 1課時 ●教學過程 ［課前準備］ 為了更好地落實教師的主導(dǎo)地位和學生的主體地位，教師要先把上課所需要的各種圖片、資料、板書設(shè)計和視頻等用PowerPoint平臺制作成多媒體課件；教師在課前檢查學生搜集有關(guān)干細胞研究進展與人類健康資料的情況；學生用橡皮泥預(yù)先制作一個細胞連續(xù)兩次分裂的模型以供上課使用。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 教師先播放人的受精卵發(fā)育成胎兒過程的視頻錄像給學生觀看，這是人的生理常識，學生會很迫切想認識這個過程，大大地激發(fā)學生學習興趣，（注：教材的問題探討有關(guān)骨髓移植來治療白血病的話題太沉重，我認為不能用來作為情境創(chuàng)設(shè)，可以放在介紹了細胞的全能性以后再討論）非常有利于本節(jié)課的學習；學生觀看后，教師提問學生回答問題。 教師：這個過程中包含了我們前面學過的哪些方面的細胞學知識？ 學生：細胞的增殖，細胞的生長等知識。 教師：上節(jié)課我們學習了細胞增殖的知識，認識到細胞增殖的結(jié)果是細胞數(shù)量的增多，這些細胞是一堆相同的細胞。 學生：出示用橡皮泥制作成細胞分裂結(jié)果模型。 教師：從我們剛才觀看的錄像認識到在受精卵發(fā)育的過程中，只有細胞的增殖和生長是遠遠不夠的，還要有我們今天要學習的細胞的分化。什么是細胞的分化呢？下面我們一起來討論。 ［師生互動］ （一）細胞分化及其意義 1.什么是細胞分化？ 教師：播放人的胚胎發(fā)育過程的FLASH動畫。提出問題：胚胎的早期和后期有什么 不同？ 學生：觀察和討論。 教師引導(dǎo)學生回答：胚胎發(fā)育的早期，各個細胞彼此相似；它們都來自受精卵的分裂，具有相同的遺傳物質(zhì)。 教師：組成胎兒的各種細胞組織是怎樣來的呢？用PowerPoint演示課本P117的圖6—8。見圖6—2—1和圖6—2—2。 圖6-2-1 圖6—2—2 細胞和組織分化的不同途徑（*內(nèi)胚層只形成這些器官、系統(tǒng)的上皮） 學生：思考和觀察，然后回答問題。 教師引導(dǎo)學生回答：細胞增殖的同時，這些細胞逐漸向不同方向變化，如課本圖6-8，紅細胞和心肌細胞都來自一群相似的胚胎細胞。后來，有的細胞發(fā)育為紅細胞，合成運輸氧的血紅蛋白；有的細胞發(fā)育為肌細胞，合成行使運動功能的蛋白質(zhì)。 教師：如圖6—2—2，我們看到了組成胎兒的各種細胞組織就是因為細胞的變化方向不同，使它們從相似的早期胚細胞變成了形狀結(jié)構(gòu)各異的各種各樣的細胞和所組成的組織，（如圖6—2—3），這些不同的細胞組織就組成了一個完整的生物體——胎兒。用PowerPoint演示課本P118的圖6—9，引導(dǎo)學生觀察。提出問題：植物的情況怎樣呢？ 圖6-2-3 各種不同形狀的細胞和不同組織的示意圖 學生觀察。 教師引導(dǎo)學生講出：植物也是一樣，同一植物體的各種細胞，如葉肉細胞、表皮細胞、儲藏細胞等細胞也都來自一群彼此相似的早期胚細胞。 教師：我們認識到這里，同學們明白什么是細胞分化嗎？提問學生回答。 學生：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫做細胞分化。細胞分化是一種持久性的變化，一般來說，分化了的細胞將一直保持分化的狀態(tài)，直到死亡。 學生用各種顏色的橡皮泥操作一種細胞分化成多種細胞的模型。教師用PowerPoint演示同樣的過程。學生閱讀課本P118第二自然段和討論課本的想象空間的問題，加深對細胞分化的理解。 1.細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現(xiàn)象，發(fā)生在生物體的整個生命進程中，但在胚胎發(fā)育期最旺盛， 、最頻繁，達到最大程度。細胞分化是穩(wěn)定有序的，一般是不可逆的。 2.細胞分化是個體發(fā)育的基礎(chǔ)。僅有細胞的增殖，而沒有細胞的分化，就不可能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織器官（課本P118圖6-10），生物體也就不可能正常發(fā)育。 3.細胞分化使細胞的功能趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。 教師：創(chuàng)設(shè)問題：同學們想過嗎？組成生物體的各種各樣的細胞遺傳信息一樣嗎？ 學生：同一個生物個體中，各種各樣的細胞遺傳信息是完全相同的，都來自受精卵。 教師：但這些細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻有很大差異，這是怎么回事呢？原來，在個體發(fā)育過程中，不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的，例如，在紅細胞中，與血紅蛋白合成有關(guān)的基因處于活動狀態(tài)，與肌動蛋白（肌細胞中的一種蛋白質(zhì)）合成有關(guān)的基因則處于關(guān)閉狀態(tài)；在肌細胞中則相反。（注：基因的有關(guān)知識將在第二模塊中繼續(xù)學習）。也就是說，細胞分化是特定基因在一定的時間、空間表達的結(jié)果。討論到這里，同學們能講出細胞分化的意義嗎？ 2.細胞分化的意義 教師引導(dǎo)學生回答：多細胞生物經(jīng)過細胞分化形成各種不同的細胞和組織，多細胞生物的個體發(fā)育起點——受精卵，通過細胞分裂分化形成各種組織、器官和系統(tǒng)，進一步構(gòu)成多細胞生物個體。 教師創(chuàng)設(shè)問題：是不是所有分化的細胞都不能再分裂呢？ 教師：同學們，看過家里的爺爺種花，他摘取月季花的一段枝條，把它種到地里，過一段時間，枝條長成完整的植株并開花。我們再來看一個例子，播放胡蘿卜經(jīng)組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的錄像片。這兩個實驗表明什么問題呢？學生討論。 教師：這兩個實驗表明，高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力，這就是細胞的全能性。同學們能表達清楚嗎？ （二）細胞的全能性 1.細胞全能性的概念 教師引導(dǎo)學生講出：細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的 潛能。 教師：其實受精卵和早期胚胎細胞都是具有全能性的細胞。同學們能再舉出有關(guān)植物細胞全能性應(yīng)用的例子嗎？ 學生交流當?shù)剞r(nóng)業(yè)試驗基地組織培養(yǎng)的情況，認識組織培養(yǎng)的優(yōu)越性。 教師：通過學習和交流，同學們認識到植物細胞都具有全能性，表現(xiàn)出細胞全能性需要前提條件：必須是離體的細胞或組織器官、適宜的條件，且個體發(fā)育同樣經(jīng)過細胞分裂、細胞分化。那動物細胞具有全能性嗎？和植物細胞一樣嗎？ 學生閱讀課本P119第四、五自然段。 教師：動物細胞的全能性隨著細胞分化程度的提高而逐漸受到限制，細胞分化潛能變窄，這是指整體細胞而言?？墒羌毎藙t不同，它含有保持本物種遺傳性所需要的全套基因，并且并沒有因細胞分化而失去基因，因此，高度分化的動物細胞核仍然具有全能性。這可以從細胞核移植實驗以及其他的實驗證據(jù)中得到證實。同學們能舉出例子嗎？ 學生交流，教師補充：如我國的克隆山羊陽陽等，學生討論當今熱門話題——“克隆人”可能嗎？提出克隆人體器官對醫(yī)學上人體器官移植的作用。 學生討論課本P117的問題探討，引出干細胞有關(guān)內(nèi)容的學習。 2.什么叫干細胞 在動物和人體內(nèi)仍然保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫做干細胞。如：胚胎干細胞和骨髓中的造血干細胞等。為什么健康人的血細胞數(shù)量不會隨著血細胞的殘廢而減少？ 學生：因為健康人會不斷產(chǎn)生新的血細胞，補充到血液中去。 學生交流有關(guān)干細胞研究進展與人類健康的情況。如：在我國的很多大醫(yī)院，利用骨髓移植已經(jīng)成功治愈了多例白血病患者；利用胚胎干細胞培育出肝組織，為重肝病患者帶來佳音。教師教育學生要有愛心，關(guān)愛生命，維護人體健康。 ［教師精講］ 細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現(xiàn)象，細胞的分裂是細胞分化的基礎(chǔ)，通過細胞的分裂和分化，生物體才能完成生長、發(fā)育和繁殖的過程。細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。人類利用植物細胞的全能性，通過組織培養(yǎng)，生產(chǎn)出大量的植物良種，拯救珍稀物種，為人類造福；對動物和人體干細胞的研究，將為人類戰(zhàn)勝病魔帶來福音。同學們，努力吧！走科學研究的道路，勝利是屬于你們的。 ［評價反饋］ 用PowerPoint演示下列題目，學生搶答，統(tǒng)計正誤，進行反饋。 1.細胞分化的結(jié)果是 A. 細胞數(shù)目增加 B.形成組織 C.生長 D.細胞衰老 2.組織培養(yǎng)和克隆技術(shù)應(yīng)用的原理是 A.所有細胞都具有分化的能力 B.所有細胞都具有分裂的能力 C.所有細胞的細胞核都具有全能性 D.所有的細胞都具有全能性 3.細胞分化達到最大限度的時期是 A.受精卵時期 B.胚胎時期 C.有絲分裂時期 D.細胞的增殖時期 4.在細胞分化過程中，遺傳物質(zhì)將 A.發(fā)生改變 B.部分改變 C.不改變 D.是隨機的 5.能克服有性雜交的不親和性的技術(shù)是 A.組織培養(yǎng) B.細胞融合 C.動物胚胎移植 D.克隆技術(shù) 6.細胞分化發(fā)生在個體發(fā)育的 A.整個生命過程中 B.胚胎期 C.受精卵分裂期 D.性成熟期 答案:1.B 2.C 3.B 4.C 5.A 6.A ［課堂小結(jié)］ 為了讓同學們能更好地理解本節(jié)的內(nèi)容，利用下表來概括，如下： 概 念 意 義 特點、特征 原 因 細胞分化 在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的 過程 通過細胞分化形成各種組織，使生物體能正常地生長發(fā)育 細胞的全能性：是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。高度分化的植物細胞仍然保持細胞的全能性——應(yīng)用于植物組織培養(yǎng)。高度分化的動物細胞核仍然具有全能性。干細胞仍具分裂的能力 基因的選擇性表達 ［布置作業(yè)］ 課本P120的練習。 2.預(yù)習第三節(jié)，收集有關(guān)社會老齡化的相關(guān)資料。 ［課后拓展］ 圖6—2—4所示為某植株的形成層細胞，通過無菌操作，接入試管苗的培育過程，已知該植株有10對染色體。 圖6—2—4 （1）愈傷組織是形成層細胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細胞團，在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得____________和小分子有機物等營養(yǎng)物質(zhì)。 （2）試管苗的細胞核中含有___________個DNA分子。 （3）該實驗說明植物細胞具有___________性。 （4）該試管苗的形成經(jīng)歷了_________________等幾個過程。 解析：本題考查細胞全能性的概念及多細胞生物體的形成過程，同時還考查了對染色體成分的掌握情況，在了解上述知識后，可知正確答案。 參考答案： （1）水、無機鹽、維生素 （2）20 （3）全能 （4）細胞分裂細胞分化組織器官的形成新個體的形成 ●板書設(shè)計 第2節(jié) 細胞的分化 （用PowerPoint演示） 一、細胞的分化 1.概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫做細胞分化。 2.特點：持久性、不可逆性、穩(wěn)定性。 3.時間：整個生命進程，胚胎期達到最大限度。 4.意義：多細胞生物經(jīng)過細胞分化形成各種不同的細胞和組織，使生物體能正常生長和發(fā)育。 5.機理：基因的選擇性表達。 二、細胞的全能性 1.概念：指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 2.基礎(chǔ)：細胞內(nèi)含有該物種的所有遺傳信息。 3.類型： 三、干細胞 1.概念：動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細胞。 2.類型：