1、教学设计课题： 3.2体外受精和早期胚胎培养科目 高中生物教学对象高二课时 2一、教学目标1、知识与技能目标（1）简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。（2）简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。2、过程与方法目标 通过搜集有关“试管牛”技术及其发展的资料，讨论并制定试管牛工厂化生产的技术流程，达到所学知识的融会贯通。3、情感与价值观目标 认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。二、教学内容及模块整体分析 本内容是选自高中生物选修模块现代生物科技专题专题三胚胎工程第二节的内容。本模块主要介绍现代生物科技的原理及应用。专题三第一节认识了哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的过程，本节进一步从应用的角度去掌
2、握试管动物技术的工厂化生产流程，认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。新课程改革倡导探究性学习，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手、逐步培养学生收集和处理信息的能力、分析和解决实际问题的能力。三、学情分析 通过前面必修内容的学习，学生已经掌握了生物学的基本原理和基本知识。选修三现代生物科技专题的介绍让高中学生对现代生物科技的应用有进一步的了解，以便形成科学思维。本节内容是在掌握了哺乳动物精子和卵细胞发生以及受精作用的基础上开展的，在教学过程中注重从问题出发，落脚于对科学方法的学习，通过试管牛的工厂化生产流程的学习，认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。教学过程中，教师需要培养学生收集和处
3、理信息的能力，提高分析和解决实际问题的能力。通过学习过程，学生能掌握课本中提出的方法。四、教学策略选择与设计 注重探究原理，从问题开始落脚于对科学方法的学习，让学生通过自主学习活动尝试构建试管动物生产流程，在阅读课本的过程中，整理并挖掘课本中的信息并加以总结。教学过程中，教师需要培养学生收集和处理信息的能力，提高分析和解决实际问题的能力，及时指导学生整理科学的研究方法。 课程实施要体现新课程理念，突出学生在学习过程中的主体性。教师通过设置教学情境，创设思维冲突，激发学生的学习兴趣，使课程有效的进行。对于重点难点的突破，教学过程注重学生分析实际问题能力的提高，根据具体的情境思考问题的解决方案，有
4、效的锻炼了学生的思维能力和解决问题的能力。较以往传统教学模式，学生有了更高地参与度，提高了学习的兴趣，提高了课堂的效率。五、教学重点及难点1、教学重点 （1）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤 （2）哺乳动物胚胎的早期培养方法2、教学难点 哺乳动物精子和卵细胞的采集和培养方法六、教学过程教师活动学生活动设计意图【导入】由介绍世界首例试管婴儿出生，引问题，试管婴儿用到了哪些生物技术？从未总结什么是试管动物技术。新课学习：试管动物概念：试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。学生思考并回答：试管婴儿用到了哪些生物技术？试管
5、婴儿与母亲正常怀孕的异同？激发学生的求知欲望教师总结，引入新课一、从试管牛说起探究一：如何充分发挥优良母畜的繁殖能力？课前布置学生搜集有关“试管牛”的资料。在课堂活动中，首先引出试管动物技术的概念及体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义，提出本节主题。学生回答，老师引导指正。二、体外受精问题1 体外受精主要包括几个步骤?学生回答，教师订正。教师讲述：（一）、卵母细胞采集的方法1：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。2：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。3
6、：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。（后两种方法适用于大家畜和大动物）问题2体外受精时，精子与卵子在体外结合前，需要将卵母细胞培养至什么阶段？学生回答，教师订正。注意：采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。（二）、精子的采集和获能问题1：采集精子的方法有几种？各有什么具体要求？精子如何获能？ 主要分为假阴道法、手握法和电刺激法。 假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。同时要配备有与供精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。 手握法是通过徒手或戴乳
7、胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子部分的精液。 电刺激法是将动物麻醉后，采用特制的电极伸入动物的直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢引起射精，此方法只适用于野生或某些经济动物。总结：精子的采集和获能 问题2：精子体外获能的方法有哪些？1.培养法：将精子放入人工配制的 获能液 中培养，使其获能。适用动物：啮齿动物、家兔、猪等2化学法：将精子放在一定浓度的 肝素 或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。适用动物：牛、羊等家畜（三）、受精教师引导学生看书，根据图314理解受精过程，并画出简单的过程图示体外受精概念： 获能的精子和培养成熟的卵
8、子，一般都可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。 强调实验过程中注意事项：离心的作用。学生思考讨论并总结试管动物技术过程：体外受精-胚胎的早期培养-胚胎移植总结：体外受精的概念。体外受精的基本步骤(1)卵母细胞的采集和培养。(2)精子的获取和受精。根据自主学习，并回答问题卵细胞培养减数第二次分离后期，才具备受精能力。总结：卵母细胞的采集和培养总结方法：培养法和化学法总结：体外受精过程学会从资料中提取信息，总结科学方法学会从资料中提取信息，总结科学方法三、胚胎的早期培养：思考1：精子和卵子在体外受精后，直接能移植到代孕母体内发育吗？受精卵需要在发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的
9、发育能力。思考2哺乳动物胚胎的培养液成分无机盐、 有机盐 、维生素、 激素 、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。思考3：胚胎发育到适宜阶段应该如何处理？当胚胎发育到适宜的阶段时，进行 受体移植 或 冷冻保存 。思考4胚胎移植的时间 (1)牛、羊一般在 桑椹胚 阶段或 囊胚 阶段进行移植。 (2)人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在816个细胞阶段移植。四.试管牛工厂化生产技术流程图学生思考回答，加以总结。通过活动，体验自我学习的快乐，并把自己总结的知识加以应用。课后总结比较试管动物和克隆动物比较项目试管动物克隆动物生殖方式技术手段遗传规律学会从资料中提取信息，总结方法七、板书设计3.2体
10、外受精和早期胚胎培养一、体外受精1、卵母细胞的采集和培养2、精子的采集和获能3、受精二、胚胎的早期培养 附件：自主学习学案专题3 胚胎工程3.2 体外受精和早期胚胎培养编写人：郭茹珍【学习目标】1.简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。2.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。【学习重点和难点】1.重点：（1）认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。 （2）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。2.难点：（1）卵母细胞的采集和培养。 （2）精子的采集和获能。一、温故：1.精子的发生：（1）场所： （2）时期： 2.卵子的发生：（1）场所： （2）时期： 时
11、期开始， 的形成和在 ； 期 成熟。3.圆形的精子细胞需变形， 发育为头部的顶体 4.受精的场所： 5. 的精子与 时期的卵子才具备受精的能力 6.卵子受精的标志：在 和 的间隙可以观察到 。7.防止多精入卵受精的第一道屏障、是 第二道屏障是 8.卵裂期的特点是：通过 分裂使细胞数量增多，胚胎总体积 9.哺乳动物胚胎发育的过程：受精卵 组织器官的分化、胎儿形成二、知新知识点一：试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在 条件下 和 ，并通过培养发育为 后，再经 产生后代的技术。概念解读：试管动物技术中首先要做的是什么？ 发展这种技术有何意义？知识点二：体外受精阅读教材P6972相关内容，小组合作
12、讨论自主学习并尝试解决以下问题：1.哺乳动物的体外受精包括 、 和 等几个主要步骤。2.卵母细胞的采集方法有哪些？对于实验动物如小鼠，兔等，采用的主要方法：（1） ：雌性动物用 处理，使其排出更多的卵子，然后从 冲取卵子，直接与体外获能的精子受精。对于大家畜或大型动物如牛等，采用的主要方法：（2）从已屠宰的母畜 中采集卵母细胞。（3）活体采卵：借助于 、内窥镜或腹腔镜等，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。讨论：从卵巢中采集的卵母细胞能直接与获能的精子受精吗？从输卵管中冲取的卵子呢？3.收集精子的方法有几种？各有什么具体要求？收集精子的方法有 、 和 等。A：_，采用_的方法，模仿_设计的装置
13、，它能够满足_的要求，同时配有相适应_。B：_，只适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。C：_，这种方法多用于野生或经济动物。4.精子进行体外获能处理的方法有哪两种？分别适合什么动物？（1） ：将取自附睾的精子，放入人工配制的 中。 （适用于 等动物的精子）（2） ：将精子放在一定浓度的 或 溶液中诱导。 （适用于 等家畜的精子）5.获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下在 或 中完成受精。知识点二：胚胎的早期培养阅读教材P72相关内容，自主学习完成一下问题：1.精子与卵子在体外受精后，为什么要将受精卵移入发育培养液中继续培养？2.哺乳动物胚胎培养液的成分包括什么？哺乳动物胚胎培养液成分除无
14、机盐和有机盐类外，还需添加 、 、 、 等营养成分，以及 等物质。 3.胚胎发育到适宜阶段应如何处理？4.不同动物胚胎移植的时间相同吗？实例说明P67。三、学习交流：【合作展示一】构建哺乳动物体外受精过程流程图【合作展示二】画出“试管牛”工厂化生产的技术流程图。【合作展示三】比较试管动物和克隆动物项目试管动物克隆动物生殖方式技术手段遗传定律四、反思（小结）：五.学习检测1.下列关于试管动物技术的叙述，正确的是 （ ）1 应用该技术繁殖后代的过程属于无性生殖2 应用该技术繁殖后代的过程属于有性生殖3 试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术4 试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行2.卵母细胞要
15、与获能的精子进行体外受精，必须在体外培养至（ ）AM B.M C.桑椹期 D.囊胚期3.精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入 （ ）A.受体动物体内 B.培养箱 C.发育培养液 D.冷库冷藏4.早期胚胎培养的过程中，下列哪一项条件是不需要的 （ ）A.充足的光照 B.适宜的温度 C.消毒灭菌 D.适宜的养料和激素5胚胎早期培养需要用液体培养基，此培养液的成分( )A水、无机盐、维生素、激素、有机盐、氨基酸、核苷酸、 血清等B蔗糖、水、无机盐、维生素、激素C蔗糖、水、无机盐、氨基酸、核苷酸、血清D水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等6. “试管婴儿”技术进行胚胎移植的时间是（ ）A.桑椹胚或囊胚
16、阶段 B.卵裂期或囊胚 C8个或16个细胞阶段 D受精卵时期7长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近几年发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图回答：（1）试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到动物细胞培养，在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是 （2）受精过程中阻止多精人卵的生理反应有 （3）科学家将人的a抗胰蛋白酶基因传入上图的重构卵中，常用的技术手段 。选择重构卵做为受体细胞的原因是重构卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达。（4）培养出的克隆牛G几乎
17、是 牛的复制品。这是因为 。（5）、哺乳动物的体外受精主要包括_和_等几个步骤。试管牛是_（有性生殖、无性生殖）的产物。克隆羊“多利”是_（有性生殖、无性生殖）的产物。（6）、为使动物排出更多的卵子可用_处理，然后从输卵管中冲取卵子。收集精子的方法有_、_和_ _等。体外受精前，要对精子进行_处理，通常采用的体外获能方法有_ _和_法两种。8、（2010海南高考）请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、 以及在母体中发育和产出等过程。（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其。另
18、外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和。（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是。（4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是、基因表达载体的构建、和。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是 （显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是 （受精卵、乳腺细胞）。9、（2010山东高考）胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。（1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_ _ ；从良种公牛采集的精子需_ _后才能进行受精作用。（2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_ _气体以维持_ _。（3）图中过程A称为_ _，它在胚胎工程中的意义在于_ _。（4）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_ _ _；获得转基因母牛后，如果_ _即说明目的基因已经表达。