李靜

（山東省淄博第十一中學(xué)，山東淄博 255086）

一、教材分析

“細(xì)胞分化”是新教材人教版必修1第6章第2節(jié)的內(nèi)容，核心內(nèi)容是細(xì)胞分化，《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)此的要求為理解水平。學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能、分裂等知識(shí)，這一節(jié)既是對(duì)之前知識(shí)的拓展和延伸，又可為學(xué)習(xí)遺傳、變異打下基礎(chǔ)。全能性、干細(xì)胞是由細(xì)胞分化的內(nèi)容拓展而來的，這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)還是選修課本中克隆技術(shù)和胚胎工程的理論基礎(chǔ)，因此本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)非常重要。

二、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)目標(biāo)

理解細(xì)胞分化的概念及意義，說出細(xì)胞分化是細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，是形成多細(xì)胞生物體的必要過程，舉例說明細(xì)胞的全能性。

（二）目標(biāo)能力

探究細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，細(xì)胞全能性概念的內(nèi)涵與外延，提高科學(xué)探究和團(tuán)隊(duì)合作的能力。

（三）核心素養(yǎng)

第一，生命觀念?；诮滩氖疽鈭D，運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀理解細(xì)胞分化的概念及意義。

第二，科學(xué)思維。歸納與概括：基于圖示和事例，概括出細(xì)胞分化的特點(diǎn)；基于不同細(xì)胞的遺傳信息，理解細(xì)胞的全能性。

第三，科學(xué)探究。運(yùn)用卡片填涂活動(dòng)探究細(xì)胞分化實(shí)質(zhì)體驗(yàn)的科學(xué)探究過程。

第四，社會(huì)責(zé)任。了解生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)解決人類健康問題的信息，增強(qiáng)關(guān)愛生命、拯救生命的社會(huì)責(zé)任感和使命感。

三、教學(xué)過程

（一）設(shè)置情景、問題導(dǎo)入

通過觀看12歲少年捐獻(xiàn)骨髓救母的視頻[1]，引導(dǎo)學(xué)生思考三個(gè)問題：（1）白血病的癥狀。（2）引起這些癥狀的內(nèi)部原因。（3）捐獻(xiàn)骨髓能治療白血病的原因。引導(dǎo)學(xué)生通過分析白血病患者的全血化驗(yàn)單（圖1），得出白血病患者白細(xì)胞異常增多但失去免疫功能，所以易感染；血紅蛋白減少所以貧血；血小板減少，所以易出血（圖2）。

圖1

圖2

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合圖片引導(dǎo)學(xué)生理解骨髓中含有造血干細(xì)胞，可以分化出形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的血細(xì)胞。通過傾聽12歲少年邵帥的話語：“為了我的媽媽，我什么都不怕……”學(xué)習(xí)12歲少年的勇敢及孝順，弘揚(yáng)中華民族的傳統(tǒng)美德，百善孝為先。

（二）歸納得出細(xì)胞分化的定義

采用歸納法、問思法講述細(xì)胞分化。以人體胚胎發(fā)育中細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)功能的變化（圖3）及各種植物細(xì)胞的分化（圖4）的實(shí)例入手，幫助學(xué)生理解問題1和問題2。

圖3

圖4

問題1：圖3中各細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能上相同嗎？它們來源于什么細(xì)胞？

它們?cè)谛螒B(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能上不同，都來源于受精卵。

問題2：它們都是由受精卵不斷分裂產(chǎn)生的，剛分裂形成的一團(tuán)細(xì)胞的形態(tài)是否一樣？ 一樣。

歸納細(xì)胞分化的概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)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，叫作細(xì)胞分化。

設(shè)計(jì)意圖:結(jié)合問題分析動(dòng)植物個(gè)體不同細(xì)胞分化過程的圖片，引導(dǎo)學(xué)生分析、處理信息并歸納出細(xì)胞分化的概念。

（三）細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)

通過問思式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生分析思考1和思考2兩個(gè)問題。在理解了思考1和思考2兩個(gè)問題的基礎(chǔ)上進(jìn)行卡片填涂活動(dòng)，卡片填涂活動(dòng)分小組進(jìn)行，通過小組合作探究理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)。

思考1：在人體發(fā)育過程中，各種組織細(xì)胞如圖5所示，這些不同細(xì)胞的遺傳物質(zhì)有沒有變化？

就一個(gè)個(gè)體來說，各種細(xì)胞的遺傳信息完全相同。

思考2：如圖5所示的各細(xì)胞來源于同一受精卵，遺傳物質(zhì)完全相同，為什么形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能卻存在穩(wěn)定性的差異？（結(jié)合資料1進(jìn)行思考）

圖5

資料1：人體每個(gè)細(xì)胞中具有功能的基因大約有3.5萬個(gè)，基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀，這一過程稱為基因的表達(dá)。

假設(shè)一：所有基因都表達(dá)

假設(shè)二：部分基因表達(dá)，部分基因不表達(dá)

通過思考2和資料1分析得出如圖5所示細(xì)胞：肌肉細(xì)胞、胰島B細(xì)胞、未成熟的紅細(xì)胞都是由受精卵增殖、分化產(chǎn)生的，所以含有的基因相同，但是表達(dá)的基因不完全相同，合成的蛋白質(zhì)不完全相同，所以形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同。

卡片填涂——探究細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：卡片共4類：第1類卡片以受精卵細(xì)胞為例；第2類卡片以肌肉細(xì)胞為例；第3類卡片以胰島細(xì)胞為例；第4類卡片以未成熟紅細(xì)胞為例。圖6是受精卵細(xì)胞的卡片內(nèi)容，其余卡片除細(xì)胞名稱不同以外，其余同圖6。學(xué)生分別用這4類卡片進(jìn)行分組探究?jī)蓚€(gè)問題：1.每一類細(xì)胞中含有①～ ⑥種哪些基因？2.每一類細(xì)胞表達(dá)①～ ⑥中哪些基因？探究完畢將結(jié)果填涂到卡片上，每個(gè)小組填涂結(jié)束后，在班內(nèi)進(jìn)行講解和展示。

圖6

①呼吸酶基因 ②核糖體蛋白基因 ③ATP水解酶基因

④血紅蛋白基因 ⑤胰島素合成基因 ⑥肌動(dòng)蛋白基因

在學(xué)生討論與展示的過程中逐漸得出：四類細(xì)胞都含有①～ ⑥這6種基因，但是表達(dá)的基因各不相同，從而直觀地理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。

奢侈基因（組織特異性基因）的選擇性表達(dá) 造成細(xì)胞穩(wěn)定性差異的到底是哪一類基因呢？由此問題，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生統(tǒng)計(jì)探究結(jié)果并整理成表格，并分析如圖7所示?？梢钥闯觫佟?③這三類基因在每一類細(xì)胞中都表達(dá)，但④～ ⑥這三類基因只在某一類細(xì)胞中表達(dá)，由此引申出管家基因和奢侈基因的概念，進(jìn)一步將細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)延伸到奢侈基因的選擇性表達(dá)的深度。

圖7

管家基因是指幾乎所有細(xì)胞中均表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，例如，糖酵解酶系基因等。組織特異性基因是指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特定的功能，如卵清蛋白基因、胰島素基因等[2]。

設(shè)計(jì)意圖：基因的概念及基因的選擇性表達(dá)是必修2的知識(shí)，而管家基因、奢侈基因（組織特異性基因）是大學(xué)課本內(nèi)容，在高中階段后續(xù)的練習(xí)題中也會(huì)出現(xiàn)，這些知識(shí)點(diǎn)若在這節(jié)課中只靠講解的方式處理，高一的學(xué)生學(xué)習(xí)起來顯然是比較吃力的，但通過設(shè)計(jì)的填涂活動(dòng)和表格分析活動(dòng)，在增加趣味性的同時(shí)，給了學(xué)生探究這一問題的實(shí)物載體，使看不見摸不著的基因直觀化，高一的學(xué)生輕而易舉地將細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)一步理解到位。

（四）細(xì)胞分化的特點(diǎn) 本知識(shí)點(diǎn)通過連連看游戲來學(xué)習(xí)

設(shè)計(jì)意圖：細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)補(bǔ)充的資料和拓展的新知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)生思維力度較大，需要適當(dāng)?shù)鼐徍痛竽X的疲勞，而細(xì)胞分化的特點(diǎn)通過事例與特點(diǎn)對(duì)比，學(xué)生很容易將連連看練成功，如圖8所示。與此同時(shí)，細(xì)胞分化的特點(diǎn)也就掌握了。

圖8

（五）細(xì)胞分化的意義

引導(dǎo)學(xué)生分析思考3和圖9，結(jié)合課本，歸納出細(xì)胞分化的意義。

圖9

思考3：細(xì)胞分化在多細(xì)胞生物體的個(gè)體發(fā)育過程中有什么意義？

細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。

（六）細(xì)胞的全能性

通過細(xì)胞增殖分化，多細(xì)胞生物體呈現(xiàn)出千姿百態(tài)，如圖10所示。

圖10

思考4：如果給予一定的條件，這些美麗的花中已經(jīng)高度分化的細(xì)胞，還能形成一個(gè)新的個(gè)體嗎？

播放微課：植物組織培養(yǎng)大致過程，引導(dǎo)學(xué)生在微課的基礎(chǔ)上閱讀課本，歸納出細(xì)胞全能性的定義、原因和表現(xiàn)條件。

思考5：已經(jīng)高度分化的動(dòng)物細(xì)胞是否也能發(fā)育為一個(gè)完整的個(gè)體呢？

回顧克隆猴“中中”和“華華”克隆過程，得出已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核是具有全能性的，進(jìn)而過渡到克隆可以在器官移植，拯救珍稀瀕危動(dòng)物等方面得以應(yīng)用。

思考6：通過克隆技術(shù)可不可以給白血病患者帶來福音？

資料2：

2013年5月15日美國(guó)科學(xué)家運(yùn)用克隆技術(shù)，向女性提供的卵細(xì)胞內(nèi)植入他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，首次成功制作了能夠分化成各種組織的胚胎干細(xì)胞。

干細(xì)胞是機(jī)體中能進(jìn)行自我更新（產(chǎn)生與自身相同的子代細(xì)胞）并具有多向分化潛能（分化形成不同細(xì)胞類型）的一類細(xì)胞。它們?cè)趥€(gè)體發(fā)育和成體維持等生命過程中，起著關(guān)鍵和決定性的作用。

根據(jù)分化潛能的不同，干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞（totipotent stem cell）、多潛能干細(xì)胞（pluripotent stem cell）、多能干細(xì)胞（multipotent stem cell）和單能干細(xì)胞（unipotent stem cell）[3]。

基于人胚胎干細(xì)胞系的建立和克隆羊的成功，2001年B.Haseltine提出了再生醫(yī)學(xué)的概念，這一旨在將治療性克隆技術(shù)與人胚胎干細(xì)胞的制備相結(jié)合，利用體外構(gòu)建的患者自身來源的干細(xì)胞，分化產(chǎn)生無免疫排斥的組織與器官，用于疾病治療的全新理念，開啟了生物醫(yī)學(xué)的新紀(jì)元[4]。

設(shè)計(jì)意圖：通過欣賞大自然的美麗花卉，感受生命千姿百態(tài)的同時(shí)，從細(xì)胞分化的學(xué)習(xí)過渡到細(xì)胞全能性的學(xué)習(xí)。通過回顧克隆過程，分析資料，引導(dǎo)學(xué)生可以通過努力學(xué)習(xí)，將克隆造血干細(xì)胞投入生產(chǎn)，從而給白血病患者及其家庭帶來福音，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命感。

（七）學(xué)以致用，回報(bào)社會(huì)

引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)、技術(shù)、社會(huì)、價(jià)值等方面對(duì)本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)，以知識(shí)樹的形式進(jìn)行板書，最后給學(xué)生提出希望：希望社會(huì)因你的存在而變得更美好！

四、教學(xué)反思

本節(jié)課是必修1許多相關(guān)知識(shí)的全面總結(jié)和升華，本節(jié)內(nèi)容較抽象，特別是細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，學(xué)生缺乏基因表達(dá)的知識(shí)，理解起來有一定困難，并且對(duì)干細(xì)胞的功能與細(xì)胞全能性之間的關(guān)系等內(nèi)容，很難理解透徹。為了解決這些難點(diǎn)，首先從已有知識(shí)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生用通俗和簡(jiǎn)單的事例加以理解；其次結(jié)合實(shí)際生命現(xiàn)象，用發(fā)展、聯(lián)系和辯證的觀點(diǎn)介紹細(xì)胞在發(fā)生、發(fā)展過程中由于時(shí)間、空間位置的不同及其他因素（如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、環(huán)境條件）等的影響而使遺傳物質(zhì)（基因）的表達(dá)情況不同，從而使細(xì)胞出現(xiàn)分化現(xiàn)象；最后對(duì)于細(xì)胞具有全能性，借助細(xì)胞分化的知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系和梳理。這樣，從根本上解決了本節(jié)的難點(diǎn)、矛盾問題。

本節(jié)課設(shè)計(jì)時(shí)借助圖3、圖4，引出細(xì)胞分化的概念，形象直觀，容易理解掌握。另外，學(xué)生通過思考問題，填涂活動(dòng)能直觀地歸納出細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，細(xì)胞分化不改變遺傳物質(zhì)，只是奢侈基因的選擇性表達(dá)，同時(shí)配以精美圖片，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及積極性。整堂課中主要采用了學(xué)生自主探究，教師穿插講解易錯(cuò)點(diǎn)及難點(diǎn)的教學(xué)方法，教學(xué)過程中遵循由簡(jiǎn)到難的漸進(jìn)式認(rèn)知規(guī)律。