资源简介

细胞的衰老教学设计
教学基本信息
课题 第六章细胞的生命历程 第3节细胞的衰老和死亡
学段 高中 年级 高一
教材来源 普通高中教科书生物（必修一） 出版社：人民教育出版社
指导思想与理论依据
本节课以“与秦始皇跨时空对话”为大背景一境到底，旨在打造一堂富有创新性和启发性的生命科学课，将细胞衰老的知识融入历史与现代科技的对比中，增强学生的学习兴趣和代入感，拓宽学生的知识视野，培养综合思维能力，更在历史与科学的碰撞中引发认知冲突。这种跨时空的对比设计，在实际教学中成功调动了90%以上学生的课堂参与度，使抽象的生物概念变得生动可感。在教学设计过程中打破教材固有编排，大胆重构知识体系：从自由基攻击生物大分子的微观机制，到细胞衰老的宏观特征，再到个体衰老的表现，形成了完整的知识链条。通过精心设计的问题链如自由基如何影响蛋白质功能？细胞膜结构改变会引发什么后果？引导学生层层深入思考，实现了从知识理解到应用创新的递进，此过程引导学生主动思考和探究。 帮助学生更好地理解细胞衰老的原因、特征及其与个体衰老的关系。通过小组讨论延缓衰老的方法和抗衰技术的应用，培养学生的合作能力和表达能力。 结合新课标要求，从知识理解到应用创新，再到价值判断层层递进。本节课注重培养学生的科学探究能力、批判性思维和社会责任感，体现了生物学核心素养的培育目标。
教材分析
本单元主要围绕细胞的生命历程展开，包括细胞增殖、分化、衰老和凋亡等核心内容。细胞衰老是细胞生命历程的重要环节，涉及细胞周期的调控、DNA损伤修复、自由基代谢等多个生物学机制。理解细胞衰老的机制有助于揭示个体衰老的本质，并为延缓衰老和改善老年健康提供科学依据。 通过学习细胞衰老，学生可以更全面地理解细胞生命活动的动态过程，并为后续学习细胞凋亡和个体衰老奠定基础。
学情分析
高一学生已对生物学中的“结构与功能相适应”等核心概念有一定理解，并学习了细胞增殖、分化的机制，但将微观细胞变化与宏观个体衰老现象联系的能力较弱。学生具备初步的逻辑推理能力，能理解简单的生物学机制，但对抽象概念（如自由基学说、端粒学说）的理解存在困难，因此可以通过整合直观教学、问题导向学习、案例分析等策略，可有效突破学生对抽象概念的理解障碍，并强化科学思维与社会责任感的培养，结合学生已有的细胞生物学基础，逐步引导其从微观机制走向宏观应用，最终实现知识掌握与核心素养的双重提升。
教学目标
1. 生命观念 从细胞衰老的分子机制理解个体衰老的本质，形成“结构与功能相适应”的生命观念。 2. 科学思维 基于自由基学说分析问题，通过实验证据构建生物学解释，培养逻辑性与批判性思维。 3. 科学探究 设计延缓衰老的方案，体验科学探究过程，提升合作与创新能力 4. 社会责任 探讨抗衰技术的社会影响，形成科技服务于人类福祉的价值观
教学重难点
教学重点 1.细胞衰老的特征及其与个体衰老的关系。 2.自由基学说及其对细胞衰老的影响。 3.延缓衰老的方法和抗衰技术的应用与伦理讨论。 教学难点 1.自由基学说涉及复杂的生化反应，学生可能难以理解自由基对细胞成分的具体损伤机制 2.抗衰技术的伦理讨论涉及科技与社会、伦理的复杂关系，学生可能缺乏相关的背景知识和批判性思维能力。
教学流程示意图
教学资源
课件PPT，黑板及预习案
教学过程
教学目标 活动形式与步骤 活动意图 活动层次 学习效果评价 时间
目标1：从细胞衰老的分子机制理解个体衰老的本质，形成“结构与功能相适应”的生命观念。 利用秦始皇的数字人与细胞结构视频融合，“秦始皇数字人（威严霸气，身着龙袍）缓缓开口：“同学们好，朕统六国，建长城，求仙问药只为长生不老，然朕初窥显微镜，方知血肉之躯竟如万国城池——（袖袍一挥，细胞器动态浮现） 线粒体为薪火之炉，核中藏治国之策（DNA），细胞膜似长城护疆！尔等既言细胞为生命基石，且问为何细胞如香焚必尽？人不可长生？ ”利用秦始皇的数字人与细胞结构视频融合，形成对比强烈的视觉冲击。 提出问题： 为何细胞如香焚必尽？个体衰老和细胞衰老有什么关系？ 通过历史与现代的对比，增强课堂代入感，吸引学生注意力，激发学生兴趣，引出细胞衰老主题，后续教学围绕“细胞衰老如何影响个体衰老”展开，如端粒缩短（类比“生命倒计时”）、自由基学说等，使知识更具连贯性，为后续教学创设贯穿始终的情境主线 创设情境， 提出问题 导入新课 通过提问了解学生对于本单元话题知识的积累。 2'
1.环节1：个体衰老与细胞衰老的关系（2分钟） 问题串：老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？细胞衰老等同于个体衰老么？ （1）老年组织存在新生细胞（如肠道干细胞） （2）年轻组织存在衰老细胞（如紫外线损伤的皮肤细胞） 归纳总结： 个体衰老是细胞衰老的累积效应，但非同步过程，多细胞生物个体衰老是细胞普遍衰老的过程 本问题链通过创设认知冲突情境（老年/年轻个体的细胞状态对比），引导学生自主构建生物学核心概念。问题设计遵循"现象观察→矛盾分析→规律总结"的认知逻辑，着重培养科学思维中的归纳推理能力与生命观念，同时建立微观细胞活动与宏观生命现象的联系，为理解现代抗衰老研究奠定认知基础。 新知探究 通过精心设计的问题链成功创设了认知冲突，有效激发了学生的好奇心和探究欲。学生能从现象出发，通过分析矛盾，自主归纳出“个体衰老是细胞衰老的累积效应但非同步过程”这一核心概念。着重培养了学生的归纳推理、逻辑分析的科学思维 20'
环节2：细胞衰老的原因——端粒学说（3分钟） 实验一：肺成纤维细胞分裂实验 思考：从实验一中你能得到什么结论？-细胞 会随着分裂次数的增多而衰老 实验二：核质重组实验 思考：是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响更大？ 细胞核对细胞分裂影响更大从而将研究对象聚焦到细胞核 （2）介绍端粒和端粒酶的发现过程：1978年伊丽莎白·布莱克本 发现端粒结构 图片介绍端粒--1984年她与卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克（Jack Szostak，右）发现端粒酶, 揭示细胞衰老的机制 ，促进了人类对癌症、遗传疾病和衰老的研究进程---2009年诺贝尔生理学奖或医学奖 教师提前创设卡罗尔·格雷德智能体，通过连线卡罗尔来讲解端粒和端粒酶和细胞衰老的关系 学生对话卡罗尔·格雷德智能体：您好，卡罗尔博士您能用端粒和端粒酶解释一下细胞衰老的原因么？ 卡罗尔·格雷德智能体：当然没问题啦！同学们，端粒是染色体末端的一种结构，它就像鞋带两端的塑料头一样，保护着染色体的完整性。但是，在细胞分裂的过程中，端粒会逐渐缩短，就像塑料头会逐渐磨损一样。而端粒酶呢，它是一种能够延长端粒的酶。它就像一个修补匠一样，能够修复磨损的塑料头。但是，随着细胞分裂次数的增加，端粒酶的活性会逐渐降低，修补的速度也会变慢。最终，当端粒缩短到一定程度时，细胞就会停止分裂，开始衰老。这就是为什么我们会随着年龄的增长而变得越来越老的原因之一。 不过，这只是细胞衰老的一个方面，还有很多其他的因素也会影响细胞的衰老过程。如果你们对这个话题感兴趣，可以在课后阅读相关的科学文献，了解更多的知识。 通过"实验观察-问题聚焦-机制阐释"的递进式探究，完整再现科学家研究路径。学生已通过肺成纤维细胞分裂实验观察到“细胞分裂次数限制”，通过核质重组实验将研究聚焦到细胞核。 通过诺贝尔奖得主（卡罗尔·格雷德的“智能体”）的“亲述”，特别设计智能体使用"塑料头"等生活化比喻，暗示顶尖科学家同样需要科学传播能力，培养学生用多元方式表达复杂概念的意识。展现科学探索的挑战与魅力，激励学生关注前沿研究，将科学发现过程人格化、场景化，打破传统教学中“知识陈述”的扁平化模式，让学生感受到科学研究的真实历程与人类智慧的传承。 学生通过分析经典实验，像科学家一样思考，锻炼了基于证据得出结论的科学探究能力。通过创设“卡罗尔·格雷德智能体”进行对话，将诺奖成果人格化、场景化，并用“塑料头”等生活化比喻降低理解难度。此举不仅高效传授了“端粒学说”的复杂机制，更让学生切身感受到科学探索的挑战、魅力与人文传承。
秦始皇数字人：（激动地）妙哉！若端粒不变短就可以长生？朕愿倾尽所有，助尔等研究，共谋长生之道 导出自由基学说 借助秦始皇数字人作为穿越时空的提问者，将问题场景化，故事化，引出细胞衰老的多种学说，对比不同学说视角，理解科学理论的互补性与局限性。 打破了知识的扁平化陈述，极大提升了课堂的吸引力和感染力。
目标2：基于自由基学说分析问题，通过实验证据构建生物学解释，培养逻辑性与批判性思维。 2.细胞衰老的原因——自由基学说（3分钟） 播放动画演示自由基学说具体内容学生带着问题观看动画 学生带着三个问题：什么是自由基？自由基攻击的对象？自由基是怎么产生的？观看动画后教师引导学生总结自由基相关知识 通过动态模型将微观的自由基反应可视化，降低理解难度，明确的问题导向促使学生主动聚焦动画核心内容，提升信息提取能力，能形成“结构-功能-应用”的科学分析框架 学生结合教材内容自主完成自由基学说相关内容
3.环节3.细胞衰老的特征（12分钟） （1）活动一：知识融合 深度思考（10分钟） 结合自由基学说及老年人的特征深度思考 自由基攻击 磷脂分子 蛋白质分子 会使细胞发生什么变化？个体表现的特征？ 以小组为单位进行讨论（3分钟） 学生分组讨论后汇报：自由基攻击磷脂分子--膜通透性改变--物质运输功能降低--消化吸收能力降低 自由基攻击蛋白质分子--载体蛋白--物质运输功能降低--消化吸收能力降低 自由基攻击蛋白质分子--抗体--免疫功能降低 自由基攻击蛋白质分子--受体--信息交流能力降低 自由基攻击蛋白质分子--激素--调节能力降低 自由基攻击蛋白质分子--酶--催化能力降低--新陈代谢减慢 呼吸减慢-能量减少-行动迟缓无力 小组讨论中需自主关联学科知识，培养学生的综合分析能力。 学生分组讨论后汇报，教师总结并板书关键点。 通过讨论分享将自由基学说抽象机制与直观的老年特征结合，强化“分子-细胞-个体”知识网络。 在“细胞衰老的特征”小组讨论活动中，任务设计具有高度的综合性和挑战性。学生将新学的“自由基学说”与已有的蛋白质、膜系统等知识深度融合，并迁移解释老年人的宏观生理特征。该活动极大地促进了学生的知识整合能力、逻辑推理能力和团队协作能力。从汇报结果看，学生能准确建立从“分子损伤”到“细胞功能衰退”再到“个体表征”的完整逻辑链（如攻击蛋白质→酶活性降低→新陈代谢减慢），表明学生已初步形成“结构-功能-应用” 的科学分析框架，成功实现了知识的深度内化和应用。
（2）播放王俊同学从小王到老王的视频：通过观察引导学生观察老年人还有白头发和皱纹，随后引导人到了一定的年龄就会出现白头发,白头发生成的直接原因是毛囊中的黑色素细胞衰老,合成黑色素的功能下降。引导学生白头发与酪氨酸酶活性降低有关，皱纹是水分减少等 （3）出示老年人图片--老年斑-引导学生总结老年斑的产生原因 （4）出示正常细胞细胞核和衰老细胞细胞核电子图片引出衰老细胞细胞核变化后引导学生总结细胞衰老的特征 （5）出示细胞衰老图片总结细胞衰老的特征 （6）总结本节课重难点后利用豆包出题，引导学生学会AI使用 通过真实人物影像建立情感链接，激发学生对生命现象的探究兴趣，利用"白头发-黑色素细胞衰老"的认知冲突引发深层思考，引导学生建立"形态变化→细胞功能改变→分子机制（酪氨酸酶活性）"的逻辑链条，培养"结构与功能观"的生命观念。通过老年斑的异常特征，引导学生运用已有知识（细胞器功能、物质运输）推理脂褐素沉积机制，理解细胞清除功能障碍的本质，培养学生基于证据提出解释的批判性思维，渗透"稳态与平衡"的生物学观点。呈现真实科研图像培养科学实证意识。通过引导式观察通过AI生成个性化习题，训练学生准确提取题干关键词的审题能力，培养信息时代必备的数字素养，体现"科技服务于学习"的现代教育理念。整体构建"生活情境→科学本质→技术应用"三位一体的学习闭环，在探究细胞衰老机制的过程中，同步渗透"珍爱生命、理性看待衰老"的情感态度价值观，实现知识习得与生命教育的有机融合。
目标 3 设计延缓衰老的方案，体验科学探究过程，提升合作与创新能力 目标4： 探讨抗衰技术的社会影响，形成科技服务于人类福祉的价值观 （三）实践与应用（15分钟） （一）环节1：请结合自由基学说或端粒学说帮助嬴政同学寻找延缓衰老的“配方"（8分钟） 1. 小组合作： 学生结合自由基学说和端粒学说提出方案（如抗氧化剂、基因编辑、生活方式干预等）。 2. 展示与点评： 每组派代表展示方案，教师从科学性、可行性角度点评，并补充前沿技术（如干细胞疗法）。 3.借助豆包或DeepSeeK优化升级"配方" 4.补充资料一：关注生命现象--睡眠与衰老 资料二：关注生命现象--久坐、运动与衰老 将理论知识与实际问题结合，培养科学探究能力，渗透STS（科学-技术-社会）教育理念，学生在破解千年长生谜题的过程中，既掌握现代生命科学的研究范式，更获得审视技术文明的人文透镜——理解真正的抗衰革命不在实验室试管里，而在如何构建尊重生命节律的文明生态中。 实践与应用 学生能准确地将“端粒学说”和“自由基学说”等理论知识与实际问题相结合，提出的方案不仅具有科学性，更体现了良好的知识迁移能力。 15'
（二）环节2：自由论坛-若细胞衰老真能逆转，抗衰技术是否应该广泛应用？（伦理 个人 社会 国家政策 科技发展等角度 ）（7分钟） 将学生分为人类智慧联盟和人工智能联盟，人类智慧联盟结合所学知识及材料自由发表论点，人工智能联盟运用AI技术从多角度整理材料，发表论点 通过自由论坛培养学生批判性思维和社会责任感，借助AI突破学生认知极限，呼应新课标“社会责任”核心素养要求。 同时通过人机辩论的仪式化场域，使学生亲历从"技术万能论"到"风险敬畏心"的思想蜕变，最终理解抗衰技术的社会化不是简单的科学问题，而是需要持续公众审议、动态伦理调试、全球治理协作的文明级工程。 通过“人类智慧联盟”与“人工智能联盟”的辩论形式，学生跳出单一的科学视角，从伦理、个人、社会、政策、科技发展等多维度审视一项技术的应用。自由论坛极大地训练了学生的辩证思考能力和深度分析能力。AI的介入则有效突破了学生原有的认知局限，提供了更全面、更前沿的论据支持，实现了人机协同的智慧增长。
（四）总结升华（2分钟） 1. 情境收束： 我们应该追求生命的质量还是生命的长度？抗衰技术的应用不应是简单的“支持”或“反对”，而需在技术成熟度、社会公平性、伦理底线和可持续发展之间寻找平衡。在技术推广前，社会需建立多维度的风险防控机制，确保科技进步真正服务于全人类的共同利益，而非单纯追求寿命延长。最后我们听听嬴政同学的见解 2.秦始皇数字人播放：朕曾以九州为炉，万民为柴，炼那虚妄长生梦，今日方知，天地有道，细胞终老，方得文明新生！传朕新诏！大秦不拜鬼神拜细胞，不筑仙台筑科院！凡墨家子弟，农家巧匠，皆入‘大秦细胞研究院，这端粒磨损之困，朕要率华夏子孙亲手破之！ 若帝王放下永生的执念，科技便成了真正的传国玉玺！” 若秦朝拥有现代生物技术，大秦帝国会如何演变？我们该追求个体永生还是文明永续？ 首尾呼应，强化情境代入感，引导学生思考生命科学的人文价值，通过构建数字人嬴政的认知觉醒叙事，试图在文明演进坐标系中重估生命技术的价值维度。用始皇永生执念警示现代技术狂热，将"抗衰"重构为有限生命的价值觉醒 ，借助大秦帝国的制度想象力，探讨现代生物技术规模化应用所需的三重突破：打破知识垄断的开放科研体系、防范技术特权的伦理审查机制、保障代际公平的生命政策框架。最终引导学生思考：当人类获得修改生命密码的能力时，真正的文明进步应体现为对生命规律的敬畏式超越，而非对自然法则的征服式僭越。 总 总 总总结升华 在本节课的情境收束环节，通过"生命质量与长度"的辩证探讨和秦始皇数字人的深刻独白，学生的学习效果得到了升华和深化，展现出多维度的素养提升。学生不仅掌握了生物知识，更建立了正确的科技伦理观、生命观和历史观，能够以更加理性、全面和负责任的态度看待科技发展与社会进步的关系，真正实现了学科核心素养的落地生根。 2
板书设计
教学反思
本节课通过生活化情境与AI技术融合，初步实现了“知识传递”与“素养培育”的双重目标，未来教学中需更注重知识结构化与思维显性化，同时平衡技术工具的“趣味性”与“科学性”，让核心素养真正落地生根。 一．成功之处 1.情境创设激发深层学习动机：“秦始皇长生追求”的跨时空对话情境成功构建认知冲突，90%以上学生在导入环节表现出强烈兴趣。历史人物与现代科学的碰撞，有效解决了“为什么要学细胞衰老”的动机问题，后续小组讨论中，学生能自发引用情境中的对比案例（如古代炼丹术vs现代抗氧化技术），说明情境的贯穿性设计实现了知识迁移。 2. 科学史重构促进核心素养落地： 通过“卡罗尔·格雷德智能体”演绎端粒学说发现过程，将抽象机制转化为科学家的探索叙事。课后问卷显示，82%学生能完整描述端粒缩短与细胞衰老的关系，远超传统讲授式教学的效果。这种人格化、场景化的科学史教学，不仅突破了概念理解的难点，更培养了学生的科学思维与社会责任——有学生在伦理辩论中提到“科学研究需要像格雷德那样坚持数十年”。 3. 问题链设计实现思维进阶： 围绕“自由基攻击”设计的问题链（蛋白质变性→膜流动性改变→细胞功能衰退）呈现明显梯度。 二．改进方向 1. 抽象概念的具象化不足: 虽然采用分子动画演示自由基攻击，但对“端粒缩短的动态过程”仍停留在静态图片展示。可引入虚拟实验（如NCBI数据库分析不同年龄个体的端粒长度数据），让学生通过实证数据建立“分裂次数-端粒长度-衰老程度”的量化认知。 2. 伦理讨论的深度待加强: 由于时间有限，抗衰技术辩论中学生探讨的深度还未完全深入。 本节课通过“大情境+科学叙事+问题链”的三维设计，基本实现了知识逻辑与认知逻辑的统一。改进重点将放在：①抽象机制的动态可视化②伦理思辨的实证化（引入真实科研伦理审查案例）用科学故事诠释生命规律，以社会议题升华生命观念。
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