【摘要】生命教育已經(jīng)成為高中生物學(xué)教學(xué)中不可或缺的部分。文章以“胚胎工程的理論基礎(chǔ)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過引導(dǎo)學(xué)生掌握胚胎工程的理論基礎(chǔ)，提升學(xué)生的批判性思維能力、科學(xué)探究能力，并培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

【關(guān)鍵詞】 核心素養(yǎng)；高中生物學(xué)；生命觀念；胚胎工程

一、教學(xué)內(nèi)容分析及教學(xué)設(shè)計(jì)理念

胚胎工程是生物技術(shù)的重要內(nèi)容，“胚胎工程的理論基礎(chǔ)”為人教版高中生物學(xué)選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》中第2章第3節(jié)的第一課。教師需要在本課的教學(xué)中滲透生物原理、科學(xué)技術(shù)和社會倫理三者之間的關(guān)系。此外，本課的學(xué)習(xí)還能為第4章“生物技術(shù)的安全性與倫理問題”的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

結(jié)合《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”），本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的方向?yàn)椤疤岣邔W(xué)科素養(yǎng)，構(gòu)建科學(xué)思維，激發(fā)社會責(zé)任，注重科學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，理解生命的本質(zhì)和生命的重要性”［1］。本節(jié)課以試管嬰兒技術(shù)為切入點(diǎn)，通過分析資料、設(shè)置問題串、展示圖片、播放視頻、構(gòu)建概念模型和物理模型等，讓學(xué)生深入探索和實(shí)踐，在此過程中真正掌握胚胎工程的理論知識，提升信息獲取能力、分析與解決問題的能力、模型構(gòu)建能力、語言表達(dá)能力等，形成科學(xué)思維方法，學(xué)會尊重生命。

二、教學(xué)目標(biāo)

基于新課標(biāo)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，教師圍繞學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，制訂如下教學(xué)目標(biāo)。

第一，通過對試管嬰兒技術(shù)的初步了解，知道精子和卵子的結(jié)合過程，在理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成科學(xué)的生命觀念。

第二，通過資料分析，構(gòu)建受精過程的概念模型和物理模型，理解受精過程中精子和卵子的變化，培養(yǎng)科學(xué)思維。

第三，概述胚胎早期發(fā)育過程，理解胚胎早期發(fā)育各階段特點(diǎn)，通過對生命誕生的認(rèn)識，激發(fā)熱愛生命、敬畏生命的情感。

三、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，導(dǎo)入新課

教師展示資料：

1978年世界首例試管嬰兒誕生，1988年中國大陸首例試管嬰兒誕生，輔助生殖技術(shù)為眾多不育的家庭帶來了希望。但是這一全新的技術(shù)也帶來了關(guān)于倫理和道德的恐慌。因此，英國《沃諾克報(bào)告》提出了“14天規(guī)則”，即將14天作為人胚胎研究的終點(diǎn)，超過14天便禁止對人胚胎進(jìn)行研究。這一法則目前仍被包括中國在內(nèi)的很多國家認(rèn)可［2］。

教師提問：“試管嬰兒是如何產(chǎn)生的？為什么人胚胎研究要遵循‘14天規(guī)則’？”

【設(shè)計(jì)意圖】創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，以問題帶動思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，使學(xué)生主動了解試管嬰兒的技術(shù)實(shí)踐，引發(fā)學(xué)生對試管嬰兒的深層次思考。

（二）解決問題，了解精子和卵子結(jié)合前的準(zhǔn)備

教師提問：“想要進(jìn)行體外受精，首先要獲得精子和卵子。正常來說，可以直接從男性精液中獲取精子；但如果男性排精困難或少精，那么可以從哪里直接獲取精子？”

教師展示顯微鏡下的精子圖片，提問：“你會選擇哪一類精子進(jìn)行體外受精？為什么？”

學(xué)生思考討論，選出健康且有活力的一組精子。

教師繼續(xù)展示成熟精子的結(jié)構(gòu)圖，講解到精細(xì)胞在變形至成熟的過程中，其大部分結(jié)構(gòu)會退化。

教師提問：“精子的這一特點(diǎn)與其功能有什么相關(guān)性？”

學(xué)生回答：“精子需要大量能量來游動并完成受精過程?！?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】教師通過講解體外受精的過程，讓學(xué)生在參與精子選擇的過程中，了解成熟精子的結(jié)構(gòu)和特征，并能更好地理解精細(xì)胞變形在受精過程中的作用。

教師展示資料：

1951年，美籍華人生殖生物學(xué)家張明覺研究哺乳動物體外受精時(shí)，發(fā)現(xiàn)兔子剛剛排出的精子和由附睪尾取出的成熟精子都不能與卵子結(jié)合，必須在雌性生殖道內(nèi)經(jīng)歷一些變化才能與卵子結(jié)合［3］。

教師提問：精子離開雄性生殖道時(shí)，是否具備受精能力？精子要如何具備這種能力？

學(xué)生通過資料分析，得出雄性個(gè)體剛剛排出的精子需要在雌性生殖道內(nèi)停留一段時(shí)間，產(chǎn)生一些反應(yīng)，才具備受精能力。

【設(shè)計(jì)意圖】訓(xùn)練學(xué)生分析資料、解決問題的能力，讓學(xué)生理解“精子獲能”的概念及其運(yùn)用。

教師展示女性生殖器官結(jié)構(gòu)示意圖及相關(guān)視頻資料，讓學(xué)生了解到女性新生兒兩側(cè)卵巢中有70萬—200萬個(gè)原始卵泡。青春期，在促性腺激素的作用下，卵泡繼續(xù)發(fā)育，陸續(xù)成熟，并開始排卵。

教師繼續(xù)展示顯微鏡下不同的卵子圖，并提問：“從女性卵巢中獲取的卵子能直接進(jìn)行體外受精嗎？你會選擇圖中哪一類卵子進(jìn)行體外受精？請說明理由。”

學(xué)生通過對教材相關(guān)知識的閱讀，思考并討論，知道處于MⅡ期的卵子具備受精能力，從而回答應(yīng)選擇處于該時(shí)期的卵子進(jìn)行體外受精。

【設(shè)計(jì)意圖】教師通過補(bǔ)充資料，讓學(xué)生直觀看到排卵過程，了解卵巢、輸卵管和子宮的結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系，了解卵子成熟的場所與時(shí)期。

（三）構(gòu)建模型，理解受精的過程

教師展示資料：

人教版高中生物學(xué)必修2《遺傳與進(jìn)化》第27頁關(guān)于受精作用的內(nèi)容有這么一段話：“未受精時(shí)，卵細(xì)胞的細(xì)胞呼吸和物質(zhì)合成進(jìn)行得比較緩慢。受精過程使卵細(xì)胞變得十分活躍。以后受精卵將迅速進(jìn)行細(xì)胞分裂、分化，新生命由此開始了遺傳物質(zhì)與環(huán)境相互作用的發(fā)育過程?！?/p>

教師提問：“受精過程分為幾個(gè)階段？在各個(gè)階段中，卵子和精子會發(fā)生什么變化？你可以梳理出受精過程并簡單地示意此過程嗎？”

在問題的引導(dǎo)下，學(xué)生以小組為單位，閱讀教材中“受精階段”的內(nèi)容，了解受精過程不同階段精子和卵子的變化，構(gòu)建受精過程概念模型，并借助材料制作受精過程某一階段的物理模型。

【設(shè)計(jì)意圖】通過小組活動，學(xué)生構(gòu)建受精過程的概念模型與物理模型，進(jìn)一步理解受精過程不同階段的特點(diǎn)，培養(yǎng)了模型構(gòu)建能力，訓(xùn)練了科學(xué)思維方法。

（四）分析早期胚胎發(fā)育過程，建立生命觀念

教師展示顯微鏡下卵裂期胚胎圖片，并提問：“胚胎發(fā)育早期細(xì)胞分裂方式是什么？這一過程中，細(xì)胞數(shù)目、體積和胚胎體積如何變化？胚胎發(fā)育早期細(xì)胞分裂被限制在什么結(jié)構(gòu)中？”

學(xué)生通過觀察分析，發(fā)現(xiàn)卵裂期胚胎通過有絲分裂，細(xì)胞數(shù)目不斷增加，但細(xì)胞總體積基本不變，此時(shí)胚胎被限制在透明帶中。

教師繼續(xù)展示桑葚胚和囊胚的圖片，并提問：“桑葚胚或囊胚時(shí)期細(xì)胞發(fā)生分化了嗎？透明帶的存在是否會限制胚胎進(jìn)一步發(fā)育？”

學(xué)生根據(jù)圖片回答到早期胚胎進(jìn)入囊胚期才發(fā)生分化，而透明帶的存在會限制胚胎的進(jìn)一步發(fā)育，因此早期胚胎要從透明帶中伸展出來，這一現(xiàn)象就是孵化。

教師進(jìn)一步追問：“孵化后的囊胚中，滋養(yǎng)層細(xì)胞會嵌入母體子宮內(nèi)膜中繼續(xù)發(fā)育，那滋養(yǎng)層細(xì)胞會發(fā)育成胎兒自身重要結(jié)構(gòu)或器官嗎？”

根據(jù)教師提示，學(xué)生回答到滋養(yǎng)層細(xì)胞不能發(fā)育成胎兒的重要結(jié)構(gòu)或器官，而是發(fā)育成能和母體建立聯(lián)系的胎盤和胎膜。

教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)囊胚的兩種細(xì)胞后期發(fā)育方向，接著提問：“試管嬰兒是在試管中長大的嗎？體外受精產(chǎn)生的胚胎需要移植回母體子宮嗎？”

結(jié)合所學(xué)知識，學(xué)生能夠理解試管嬰兒并不完全是在試管中發(fā)育長大的，早期胚胎發(fā)育到一定階段時(shí)需要移植回母體子宮內(nèi)以進(jìn)一步生長發(fā)育。

教師小結(jié)：“試管嬰兒技術(shù)是在體外對生殖細(xì)胞、受精卵以及早期胚胎進(jìn)行顯微操作，并將早期胚胎移植回母體子宮發(fā)育的技術(shù)。其屬于胚胎工程的重要技術(shù)。生命是一種奇特偉大的存在，每個(gè)人的出生都自帶光芒，因此我們要熱愛生命，熱愛生活?！?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】在學(xué)生理解試管嬰兒的基礎(chǔ)上，教師提出胚胎工程的概念，使學(xué)生能順利理解復(fù)雜抽象的知識，同時(shí)讓學(xué)生領(lǐng)悟生命的獨(dú)特和可貴，樹立正確的生命觀念。

四、課外延伸

本課結(jié)束后，教師設(shè)計(jì)了兩個(gè)層面的課后探討議題，讓學(xué)生從多角度對試管嬰兒的相關(guān)問題進(jìn)行討論，促使學(xué)生的生命觀念縱深發(fā)展。

第一，倫理問題的探討：引導(dǎo)學(xué)生探討試管嬰兒帶來的倫理問題，具體如“人胚胎是否擁有與出生嬰兒相同的權(quán)利？如果人胚胎被看作潛在的生命，那么對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究是否應(yīng)該受到限制？”等問題。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生在探討中意識到要解決與試管嬰兒相關(guān)的倫理問題，需要綜合考慮不同地方的文化價(jià)值觀、人權(quán)甚至宗教信仰等，從而促使學(xué)生從多角度形成生命觀念。

第二，跨學(xué)科問題的探討：讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式，從哲學(xué)、社會學(xué)、法律等視角探討試管嬰兒技術(shù)，比如，哲學(xué)視角—生命的起點(diǎn)是什么？胚胎在何時(shí)能獲得道德地位？社會學(xué)視角—試管嬰兒技術(shù)如何影響家庭結(jié)構(gòu)、性別角色和社會關(guān)系？法律視角—如何界定使用試管嬰兒技術(shù)的權(quán)利和相關(guān)的義務(wù)？

【設(shè)計(jì)意圖】通過跨學(xué)科視角的探討，學(xué)生可以更全面地理解試管嬰兒技術(shù)帶來的各種問題，并嘗試從不同領(lǐng)域思考解決問題的辦法，從而形成批判性思維能力，并形成更成熟的生命觀念［4］。

五、教學(xué)反思

“胚胎工程的理論基礎(chǔ)”這一課是學(xué)習(xí)胚胎工程技術(shù)的基礎(chǔ)。教師通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生直觀了解體外受精的基本環(huán)節(jié)，并通過嘗試解決實(shí)際問題了解精子和卵子結(jié)合前的準(zhǔn)備及受精的過程，從而建立概念模型與物理模型，并感悟生命的獨(dú)特及可貴，樹立生命觀念。

本課的難點(diǎn)是掌握受精過程中精子和卵子的生理變化。課堂上，教師讓學(xué)生借助材料構(gòu)建受精過程的物理模型，但這一環(huán)節(jié)還是難以讓學(xué)生對精子和卵子生理變化產(chǎn)生透徹的理解。教師應(yīng)適當(dāng)調(diào)整物理模型的構(gòu)建方式，如給學(xué)生觀看優(yōu)秀范例，并及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生在思維碰撞中獲得更多的收獲，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］魯曉，趙銘，劉慧暉，等.體外人胚胎研究“14天規(guī)則”亟待調(diào)整：基于科學(xué)、倫理、政策的綜合視角分析［J］.中國科學(xué)院院刊，2023，38（11）：1718-1728.

［3］許立言，秦扶一，姚詩煌.哺乳類體外受精的奠基人：張明覺［J］.中國科技史料，1981（2）：71-76.

［4］王吉文.例談高中生物學(xué)教學(xué)中理性思維能力的培養(yǎng)［J］.生物學(xué)教學(xué)，2017，42（5）：13-14.

作者簡介：楊陽（1985—），女，江蘇省昆山市第一中學(xué)。