“胚胎分割及胚胎干细胞”教学设计

王立平

1教材分析

“胚胎分割及胚胎干细胞”是普通高中课程标准实验教科书人教版生物选修三“现代生物科技专题”中的内容。该内容属于专题三胚胎工程中第三节“胚胎工程的应用及前景”的第二课时。选修模块是为了满足学生多样化的需要而设计的，它有助于拓展学生的生物科技视野，增进学生对生物科技与社会关系的理解，提高学生的实践和探究能力。但鉴于教学内容的现代性与我校实验设备条件之间的矛盾，因此发展探究能力将比较多地集中在学习资料的收集分析、撰写专题综述、口头交流、讨论或辩论等方面，并辅以适量可行的调查或实验活动。

教师要引导学生，通过学习认同胚胎分割技术，并能认识到胚胎干细胞的分离培养成功是胚胎工程中的重要成就之一，在基础生物学、畜牧学和医学上都具有十分重要的应用价值，从而使他们关注胚胎工程的研究进展。

2教学目标

2，1知识目标

简述胚胎分割、胚胎干细胞的理论基础；举例说出胚胎分割、胚胎干细胞的应用及发展前景。

2，2能力目标

通过讨论、进展追踪等活动，提高搜集资料、处理资料、撰写专题综述报告的能力。

2，3情感、态度与价值观目标

关注胚胎工程的研究进展和应用价值，认同胚胎工程在畜牧业、医疗等领域的应用价值。

3教学重点

简述胚胎分割的应用意义、胚胎干细胞的研究意义。

4教学难点

简述胚胎分割的生理学基础，胚胎干细胞的概念和分离途径。

5课前准备

教师准备：(1)查阅书籍、网站、报刊等，搜集与胚胎分割与胚胎干细胞相关的知识以及其他教师的优秀案例；(2)制作多媒体课件、展示前沿科技成果；(3)选出适合学生阅读的资料制成学案并印发给学生。

学生准备：通过报刊、杂志、互联网或其他媒体搜集资料，并相互交流、了解胚胎工程的新进展。

6教学过程设计

6，1导入新课(情景创设——“黄牛的梦想”)

教师：我们每个人都有很多美好的梦想，同学们你们知道黄牛的梦想吗?

教师用多媒体展示：一头黄牛妈妈与一头奶牛牛犊。

学生：哈!原来黄牛的梦想是想生一头奶牛宝宝。

教师：同学们，我们能帮黄牛实现它的梦想吗?(教师引导学生回忆上节胚胎移植内容。)

学生：能!通过胚胎移植技术。

教师：非常好!让我们一起看大屏幕回顾胚胎移植的基本程序。

教师展示双胞胎姐妹照片。

教师：这对双胞胎姐妹非常漂亮，黄牛看了很羡慕人类有双胞胎，所以又有了新的梦想——“我黄牛要是像人一样能生一对双胞胎奶牛那该多好呀!”你能帮黄牛实现这个梦想吗?

教师：板书课题一胚胎分割。

设计意图：用黄牛的梦想激起学生兴趣，并以黄牛梦想为主线，从知识回顾自然过渡到新课内容，让学生充分感受到现代生物技术是科学家从“异想天开”开始的，从而培养学生创新的思维能力。

6，2探索新知

6，2，1胚胎分割的学习

活动一：自主学习胚胎分割内容，并完成学案中的问题。

仔细阅读课本P78-79和材料(一)，请思考讨论回答下列问题：

材料(一)：家畜胚胎分割是20世纪80年代发展起来的一项生物工程技术。英国剑桥大学生物学家威拉德森在1979年首先想到将受精卵在发育为胚胎的过程中分裂出的细胞加以分割，再将分割的胚胎细胞分别加以培养，从而发育出完整的新一代的方法，他用绵羊的幼胚进行了实验。当绵羊的受精卵细胞从1变2、2变4、到4变8时，他将这早期胚胎分割成四份，然后将分割的细胞重新送到母羊的子宫里面发育，结果母羊产下了4只活泼的小羊羔。——被分割的受精卵细胞发挥了它们的全能性，各自独立地发育成健康的小羊羔。实验充分证明威拉德森的设想是可行的。胚胎分割大大提高了动物的繁殖率。正常情况下，一头良种奶牛，一生约产犊10头，如用胚胎分割并找别的奶牛“寄母”怀孕，那么从一头良种母奶牛就能得到几百头良种奶牛。

(1)概念：采用_______方法将_______切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

(2)胚胎分割的理论基础是_______。

(3)(1)选择的胚胎：发育良好的、形态正常的_______或_______。

对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将______________均等分割。

(4)通过胚胎分割移植培育出的4只小羊，其性别表现为(

)

A，雌雄的可能性各占一半

B，全为雌性或全为雄性

c，全为雌性

D，全为雄性

活动二：同桌之间交换学案，对意见不一致的问题展开讨论。

设计意图：学生之间互相检查自主学习成果，通过开展讨论、互相交流，让学生深受启发，使原本肤浅、片面的理解得到升华。

活动三：交流成果展示，先由各小组学生代表展示自主学习成果，教师作出认真精确的评价，并在学生回答问题(4)后进一步提问“4只小羊除了性别一样，长得是否一样?为什么?

教师总结：胚胎分割获得的同卵双胎或多胎之间遗传物质不变。

教师采用多媒体动画演示胚胎分割的过程。

活动四：学生在认真看完胚胎分割动画后分组讨论以下问题：

①对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割?

②为什么胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低?

③胚胎分割技术的如何应用?

④胚胎分割技术的缺陷在哪里?

各小组讨论后展示讨论结果，教师给予评价、褂充、总结。

教师总结：通过同学们的努力我们掌握了胚胎分割的操作技术，并帮助黄牛实现了生双胞胎的梦想。教师用多媒体再次展示黄牛的梦想“如果是一对漂亮的公主该多好啊”，导出胚胎移植前性别鉴定，并用多媒体展示课本图3-23牛胚胎性别鉴定和分割示意图，引导学生观察。

设计意图：通过资料分析、看动画、自主学习、讨论以及成果展示等多种教学手段，培养学生的自主学习能力和语言表达能力。

教师：假如有人得了白血病，你知道现在医学上一般怎么根治吗?

学生：骨髓移植。

教师：很好，我们知道骨髓移植移植的是造血干细胞，我们下面学习一种全能性更高的干细胞——胚胎干细胞。

6，2，2胚胎干细胞的学习

活动五：仔细阅读课本P80-81和材料(二)，请思考讨论回答下列问题：

材料(二)：动物干细胞是指那些未分化，但又具有分化潜能的细胞。根据分化潜能的差异，干细胞可分为三种类型：能够分化产生生命活动所需要的各种类型细胞的干细胞称为全能干细胞，它本身可形成一个生命；不能单独发育为完整个体，但能分化为多种类型细胞的干细胞称为多能干细胞；能分化产生与特定器官和特定生理功能相关的细胞称为专能干细胞。人类胚胎干细胞(ES)是人类胚胎发育早期未分化的

细胞，目前，科学家用于研究的胚胎干细胞是从体外受精产生的胚胎中分离出来的，他们希望能利用干细胞来治疗人类多种慢性疾病，如帕金森病，老年痴呆症、糖尿病、慢性心脏病甚至癌症，并且已经在动物实验中取得了一些进展。例如，美国的一个大学实验室将胚胎干细胞在体外培养一段时间后用于治疗因病毒感染脊髓而瘫痪的老鼠，使之在一定程度上恢复了行走能力；西班牙的研究人员将胰岛素基因导入小鼠胰腺中，结果小鼠的糖尿病消失了。

(1)胚胎干细胞具有胚胎的特性，在形态上表现为_______；在功能上则具有_______

(2)根据上述分类方法，原肠胚时期中胚层细胞属于_______干细胞，骨髓中的造血干细胞属于_______于细胞，卵裂期的细胞属于______________干细胞。

(3)美国科学家用干细胞治疗瘫痪老鼠获得成功，这说明那些干细胞已分化成_______细胞。

(4)如果能利用干细胞治疗人的糖尿病，与传统的注射胰岛素治疗作比较，前一种治疗方法的优点是_______

在学生自主学习胚胎干细胞内容并完成学案中的问题后，教师用多媒体展示胚胎干细胞分离途径示意图，让学生了解胚胎干细胞的分离途径。

活动六：教师设置问题探讨——胚胎干细胞研究意义和应用前景?

以小组为单位把课下学生查找的资料进行展示、讨论，教师给予评价及讲解。

教师展示一些研究进展：

(1)播放视频：美国科学家的《人胚胎干细胞修复受损心脏动物研究报告》。

前景展望临床实验能证实，胚胎干细胞将有望修复人因心肌梗塞、心脏病等疾病受损的心脏。

(2)《细胞发育》杂志刊登德国研究人员从雄性老鼠胚胎中提取胚胎干细胞，在实验室中加以培育，并用视黄酸等物质促使胚胎干细胞转变为精子细胞的文章。

前景展望——解决人类不育难题：单身男性和单身女性便可能从自己一个人身上同时获得精子和卵细胞，从而得到仅属于自己的孩子。而同性恋人也可以得到携带两人基因的小孩……

(3)生物资讯网2005年11月17日讯：近日，英国伦敦帝国学院的科学家成功地利用人类胚胎干细胞培养出了软骨细胞。

前景展望——即使因运动产生的损伤也可用新的软骨取而代之，甚至是进行整容手术……

(4)治疗人类的某些顽症。目前，在动物实验方面，用Es细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈人类的糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。

前景展望——培育出人造组织器官，用于器官移植。

教师总结：胚胎干细胞的应用前景吸引着众多科学家投入到这一领域的研究中。目前，胚胎干细胞的分离、培养体系的研究，以及胚胎干细胞的选择、检测和全能性的维持，不仅是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门之一。