1、“细胞的分化”教学设计细胞分化是多细胞生物体发育的基础与核心。鉴于细胞分化的重要性，课标对细胞分化的要求为说明细胞分化、举例说明细胞的全能性。从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的要求。本节课以生命的物质性观点为灵魂，设计教学内容，使学生从分子水平理解细胞分化和细胞全能性的物质性。在教学设计过程中，细胞分化的教学从细胞水平到分子水平，从蛋白质到DNA，使学生从现象深入到本质理解细胞分化。在细胞全能性的教学中，具有全套遗传物质才具备发育成完整个体的潜能；这些都体现了生命的物质性。概念形成一般要经过具体到抽象的过程，是感性到理性的过程。由于需要从细胞水平和分子水平理解知识，所以恰当使用感性材
2、料，帮助学生形成理性认识是十分有必要的。本课通过肌细胞和红细胞的对比得出细胞分化的概念；植物组织培养实验的具体成果则能证明细胞全能性的假说。生物学原理的得出一般基于大量的事实性材料，而学生难以重复科学探究的全过程。可以借助老师选择实验素材，引导学生探究，发展学生探究能力。本节课就是通过组织一系列的实验材料，逐层深入，使学生认识细胞分化的原因。教学设计思路基于上述考虑，本节课的设计以“一个小小的受精卵怎么能变成一个人呢？这其中发生了哪些神奇的变化？”切入课题，通过胚胎发育历程揭示细胞分化的存在。之后，借助于红、肌细胞的比较得出细胞分化的概念；并通过一系列的科学探究素材，一步步将细胞分化的原因层层
3、深入得加以揭示。针对学生对影响细胞分化因素的疑问，借助补充的两个小实验，解决学生困惑，增进概念理解，完善知识体系。最后，利用细胞分化的知识解决细胞全能性问题。不仅理解了细胞为什么具有全能性，同时还能体会加入植物激素、体外培养、核移植等处理的原因，加深对知识的理解，构建完整的体系。（见上图）二、教学分析1教材分析：依据课标要求，教材将该部分内容放在细胞分子组成、结构、代谢等细胞共同属性后，细胞分化则揭示了细胞的多样性的原因，有利于学生初步形成多样性与共同性相统一的观点。细胞的分子组成、结构是细胞分化的物质基础，细胞代谢为细胞分化提供保障。在细胞生命历程中的细胞增殖是细胞分化的前提。同时细胞分化也
4、为选修三克隆技术的学习提供理论支持。2学情分析：学生在初中接触过细胞分化概念，对细胞分化的理解处于细胞水平。学生在高中已经学习过细胞的分子组成。因此高中细胞分化的教学需对细胞分化的认识从现象深入到本质，从细胞水平深入到分子水平。但学生未学习过基因表达，无法理解基因选择性表达，这是学习的难点。3教学条件分析：由于细胞和分子水平的知识较多，教师为学生准备了大量的图片、实验过程等感性材料。此外还有大量的实验证据，供学生分析。4教学重点与难点：细胞分化的概念和意义细胞全能性的概念是本节课的教学重点。细胞分化的原因为教学难点。三、教学目标知识目标：1说明细胞分化2举例说明细胞的全能性 能力目标：分析资料
5、,处理信息,得出正确结论的能力情感目标：关注细胞分化和细胞全能性在实际中的应用四、教学策略与手段1以问题串的形式，引导学生分析相关资料，深化分化概念。2以实验探究形式，分析实验结果，对细胞全能性概念和细胞分化原因加以突破。五、教学过程教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图创设情境一个小小的受精卵怎么能变成一个人呢？这其中发生了哪些神奇的变化？（图1）图1 受精卵与胎儿讲述：受精卵发育成胎儿的大体过程（图2）。仅通过细胞分裂能否发育成一个完整个体，细胞还要发生哪些变化？图2 受精卵的发育讲述：多细胞生物个体发育必须经历一个由相同细胞发育成不同细胞的过程，称细胞分化。什么是细胞分化？我们以大家熟
6、悉的红细胞和肌细胞为例探讨这个问题。看图观察，了解并描述人胚胎发育过程中细胞发生了增殖和改变激发学习兴趣，引入课题的学习。细胞分化细胞分化的概念问题1：红细胞和肌细胞的来源？问题2：它们在哪些方面出现了差异？问题3：在体内已分化的红、肌细胞是否会回到未分化的状态？图3 比较红细胞与肌细胞讲述：细胞分化是来源相同的细胞后代在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的意义问题4：如果只有细胞分裂没有分化，生物体将是怎样？有些受精卵发育成为这样的胚胎葡萄胎，在这种异常的胚胎中，没有形成相应的器官，只形成了水泡状的结构。这是什么原因？（展示葡萄胎与正常胚胎图片，图4）图4 葡萄胎与正常胚胎讲述
7、：因此，细胞分化是生物正常发育的基础。细胞分化的原因问题5：为什么原本相似的细胞形态结构功能会出现不同？细胞分化可能与细胞中的哪些物质有关？说说你的观点和支持该观点的理由。讲述：大家根据已有知识提出两种假说：细胞分化可能与蛋白质有关，也可能与DNA有关。究竟哪种假设是成立的，我们还需要实验证据的支持。（展示图5）补充说明：DNA作为遗传物质的基本单位就是基因。图5不同细胞中基因和蛋白质的存在情况问题6：从该实验你能得到什么结论？问题7：有性生殖个体细胞都由受精卵经过有丝分裂而来，具有一套相同的基因。为什么细胞的基因相同而含有蛋白质不同？我们看看科学家的这个经典实验是否能给你一些启示，解释细胞分
8、化的原因（展示图6）补充介绍：基因在染色体上；这是同一染色体在果蝇发育不同时期的形态；横线连接的区域为同一染色体的相同区域。图6 果蝇幼虫发育成蛹唾液腺3号染色体膨泡化阅读资料，回答学案问题：基因有几种状态？若基因活化则可以在附近检测到哪种物质？同一基因在不同发育时间状态如何？问题8：根据这个实验你能得出什么结论？问题9：基因可以有不同状态，你能回归解释原来问题：为什么红细胞和肌细胞基因相同而蛋白质不同？讲述：红细胞中血红蛋白基因开启合成血红蛋白，而肌动蛋白基因关闭不合成肌动蛋白。所以不同细胞的基因相同而含有蛋白质不同。我们把这现象称为基因选择性表达，它是细胞分化的根本原因。细胞分化的影响因素
9、问题10：为什么不同细胞中基因的执行情况不同？哪些条件影响了基因的表达？展示实验（图7）图7 影响细胞分化的因素回答：成熟的红细胞为双面凹的圆饼状，无细胞核、运输氧气；肌细胞呈梭形，有细胞核，收缩和舒张完成运动功能回答：肉球体会细胞如果不正常分化则会造成发育的异常，反推出细胞分化的意义回答：可能与蛋白质相关，因为蛋白质是生命活动的体现者；可能与DNA相关，因为DNA决定细胞性状。结论：分化的细胞所含蛋白质不同回答：基因可以开启或关闭。若基因开启则可检测到蛋白质颗粒。同一基因在发育不同时期状态不同。不同发育时期的细胞中基因状态不同，造成细胞中蛋白质不同。分析得出基因的表达受来自细胞内外多种因素的
10、影响学生通过观察思考比较出两种典型的已分化细胞的差异，形成细胞分化的概念。体会细胞分化对个体发育的意义培养学生自主思考以及灵活运用知识的能力培养学生阅读表格和进行科学实证的意识再次激发了学生的学习兴趣和探究欲望，引导他们深入探究从不同时间类比推理回归解释不同空间细胞不同的原因，训练学生思维解决学生疑问，对问题进行深入的分析细胞的全能性问题11：1902德国哈勃兰特提出的全能性假说即每个细胞都具有分化成一个完整个体的潜在能力。这个假说有理论依据吗？实际操作上是否成立？介绍植物组织培养实验（图8）图8 植物组织培养问题12：该实验证明了什么？讲述细胞全能性的概念。问题13：科学家为什么植物组织培养
11、过程中，要在体外进行培养？在培养细胞的外界培养液中加入植物激素？讲述：我们很自然想到动物细胞是否有全能性。由于动物细胞基因调控比植物细胞复杂得多。目前还没有直接将已分化的细胞培养成动物个体的先例。但1997年多莉的诞生却具有划时代意义。（图9）图9 克隆羊多莉的诞生问题14：多莉的性状像哪位母亲？实验证明细胞的哪个结构具有全能性？问题15：为什么克隆羊的诞生需要进行细胞核的转移/细胞质的更换？胚胎发育移植入子宫？回答：已分化的细胞具有一套完整基因，该假说在理论上成立回答：已分化的植物细胞能发育成完整个体的能力回答：提供给细胞中相应基因选择性表达的条件回答：动物细胞核具有全能性利用已有的知识，构建全能性的新知识培养学生根据已学知识自主解决问题的能力，为选三的学习扫清障碍课堂小结讲述：细胞分化是来源相同的细胞在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程，它保证了生物体的正常发育。已分化的细胞仍具有全能性，是因为它具有全套遗传信息，在某些影响因素作用下，基因选择性表达。问题16：体内存在能继续分裂、分化的细胞吗？如果细胞分化发生异常会出现什么情况？留下思考空间，激发学生兴趣板书设计：六、反思受客观条件所限，没有进行植物组培实验或者展示植物组培的成果。如能通过课前兴趣小组亲身实践，课上展示成果并介绍实验过程，应该会对学生有更大的震撼力。