人教版《细胞的分化》教学设计

巫灿烨

一、教学目标

1.知识目标

（1）了解细胞分化的概念、意义及本质原因。

（2）举例说明细胞的全能性。

2.能力目标

（1）培养学生从现象出发探究事物本质的能力。

（2）渗透研究性学习，进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集与分析，培养学生主动获取知识、解决问题的能力。

3.情感态度与价值观

（1）关注生物学科的热点问题。

（2）关注干细胞研究进展与人类健康。

二、教学过程设计

1.了解细胞分化的概念

（1）问题引入：在人的体内，红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命为5-7天。为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？

设置意图：从学生熟悉的例子入手，引出细胞分化的概念。

（2）学生活动：观察受精卵通过有丝分裂，形成早期胚胎。细胞通过分裂，数量越来越多，并在形态、结构上发生了变化，最终发育成一个具有多种细胞、组织、器官和系统的个体。

（3）教师引导：细胞的形态结构不同，那么，他们的功能相同吗？学生继续讨论分析。

（4）师生总结：像这样的由早期胚胎细胞转变成各种不同形态结构和功能的细胞，就是细胞的分化。

（5）教师引导：植物体内也存在细胞分化的现象吗？

（6）学生活动：观察植物体内的三种细胞，分析它们的形态、结构和功能，认识这些不同的细胞也是起源于同一种细胞。

通过以上对动、植物细胞的分析，学生已经初步理解了细胞分化的概念。通过朗读概念，强化学生的认识，突出本节课的重点。

2.解读细胞分化的概念

教学预计：学生会对什么是“稳定性差异”产生疑问。比如，早期胚胎细胞在分化成肌肉细胞的过程中会不会转而分化成其他细胞呢？

设计意图：深入浅出地分析细胞分化的概念，容易引起学生的认同，从而加深他们对细胞分化这一概念的理解和记忆。细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，没有细胞的分化，不能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体不能正常发育。

3.细胞分化产生的原因

教师提问：细胞生理功能一般是由细胞中哪一种物质来承担？（蛋白质）红细胞和肌肉细胞中承担相应生理功能的蛋白质分别是哪一种？（在红细胞中有血红蛋白，行驶运输氧气的功能；肌肉细胞有肌动蛋白，行驶运动功能。并且，红细胞中没有肌动蛋白，肌肉细胞中没有血红蛋白。）这两种细胞功能不相同的直接原因是什么？（细胞中合成了不同的蛋白质。）

设计意图：细胞分化的原因对高一学生来说，是一个十分抽象的知识，这个难点的解决预期首先通过问题让学生回忆起蛋白质在细胞中的作用，认同细胞功能不同的直接原因，为本质原因的分析铺好台阶。

教师提问：蛋白质的生物合成依据的“蓝图”是细胞中的哪一种物质？（DNA）同一个生物体内不同的细胞中这种物质相同吗？为什么？（相同。因为都是由受精卵通过有丝分裂而来的。不同的细胞中的DNA是相同的，并且与受精卵中一样。）

在有丝分裂和细胞分化过程中遗传物质DNA没有发生改变。那么为什么依据同一张“蓝图”却合成了不一样的蛋白质呢？

出示小资料：

（1）人类基因组计划研究了人类的24个DNA分子，这24个DNA上有3万多个基因。构成基因的脱氧核苷酸占DNA上脱氧核苷酸总数的比例不超过2%。

思考：DNA和基因间的数量关系是怎样的？

提示：一个DNA上应该有很多的基因。基因是DNA片段。

（2）生长在太平洋北部的一种海蜇能发出绿色荧光，细胞中有绿色荧光蛋白，这是因为海蜇的DNA上有一个片段———绿色荧光蛋白基因。

思考：分析这个实例可以说出基因的功能吗？（绿色荧光蛋白基因控制绿色荧光蛋白的合成。）

引导：能否推测，在红细胞中，控制血红蛋白合成的是什么基因呢？（血红蛋白基因。）在红细胞中，有没有控制肌动蛋白合成的基因呢？（有）

总结：因为有丝分裂和分化的过程都没有改变遗传物质，红细胞中应该含有人体全部的基因。科学家发现，在红细胞中，血红蛋白基因处于很活跃的状态，通过控制血红蛋白的合成这种基因上的遗传信息得到了表达，而肌动蛋白基因处于不活跃或者说关闭状态，这种基因上的遗传信息在红细胞里就没有得到表达呢、。

教师提问：在同一个细胞里，不同基因的执行情况或者说表达情况相同吗？（不同）在肌肉细胞中，情况怎样呢？（肌动蛋白基因处于活跃状态，所以合成了肌动蛋白，从而行驶肌肉细胞的运动功能；而血红蛋白基因处于关闭状态，所以没有合成血红蛋白。）现在同学们能不能总结出细胞分化的根本原因呢？（不同的细胞基因的执行情况不同。）

总结：细胞分化产生的根本原因就是基因的选择性表达。同一生物体不同细胞中的遗传物质并没有因为细胞的分裂和分化而改变，不同种类细胞中基因的表达情况不一样，所以导致由基因控制合成的蛋白质的种类不一样，从而导致细胞在形态、结构和生理功能上产生差异。

4.细胞的全能性

教师提问：既然受精卵和早期胚胎细胞在分裂分化成各种细胞的过程中遗传物质（DNA）没有发生变化，那么如果给予一定的条件，高度分化的细胞还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞甚至发育成一个个体吗？学生活动：阅读斯图尔德的实验，思考两个问题：

（1）这个实验的具体操作过程是怎样的？

（2）斯图尔德的实验说明了什么？

斯图尔德从植物体内取出一些已经分化的韧皮部细胞，在体外给出一定条件，这个细胞能够进行有丝分裂和分化，最后发育成一个完整的胡萝卜个体。这个实验就叫做植物组织培养。

教师提问：胡萝卜的组织培养实验说明了什么？（胡萝卜体内已经分化的细胞能够发育成完整的胡萝卜。这就是细胞的全能性。实际上，不仅这个细胞，其他植物细胞也具有这种本领。）

在胡萝卜体内，韧皮部细胞的全能性有没有体现？（没有。也就是说分化的植物细胞只有在一定条件下才能表现出它的全能性。）

为什么在体外给予一定的条件，分化的韧皮部细胞能够像受精卵或者早期胚胎细胞那样发育成完整个体呢？（韧皮部细胞虽然已经分化了，但是细胞中仍然具有与受精卵中一样的遗传物质。）

师生总结：分化的细胞中具有该物种全套的遗传物质，这就是细胞全能性得以体现的基础。斯图尔德做的胡萝卜的组织培养是目前应用非常广泛的一种实验技术，植物组织培养技术依据的原理就是细胞的全能性。（再次强化细胞全能性的概念）

学生活动：讨论：假如你掌握了这种技术，你准备用这种技术来做些什么有意义的事呢？

设计意图：让学生畅所欲言，引导他们关注濒危动植物的拯救、名贵花卉的繁殖等，在情感上认同发展科学技术的积极意义。

三、教后反思

本节教学始终坚持以学生为主体，以问题的解决和能力的培养为目标，如课前的研究性学习、课堂的问题探讨、资料分析和合作学习，课后的拓展延伸、后续研究都体现了学生为本的教学理念，并且充分利用了多媒体，图、文、动画并茂，起到了很好的辅助作用。

这节内容看似简单，只有两个概念，但在教学设计中注意了对概念本质的理解，通过一系列问题让学生主动产生认同感。在细节上注意了课堂的连贯性，问题设置有梯度，内容之间有过渡，课堂活动有深度。