资源简介

教学设计
课题 《细胞的分化》
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
细胞的分化是人教版生物必修一“分子与细胞”中第六章“细胞的生命历程”其中第二节的内容。本节通过对比个体发育过程中细胞的变化，总结细胞分化的概念、特点、意义和实质，接着利用植物组织培养的例子，说明植物细胞具有全能性，又通过动物克隆强调动物细胞核才具有全能性，最后造血干细胞补充了干细胞的相关知识。细胞分化是本节的核心内容，细胞分化体现了细胞结构功能的动态变化，有助于学生认同结构与功能相适应的观点，也是后续学习遗传变异的基础。
2.学习者分析
学生在初中阶段，已学习过有关组织、器官、系统的知识，对细胞分化有一些感性的认识，比如人体有不同的组织和器官，它们的形态和结构存在差异。在高中阶段，通过前面内容的学习，学生们已经掌握了细胞的结构、功能、代谢和增殖。了解到细胞是通过有丝分裂产生的新细胞，在分裂前后遗传物质不存在差异，为本节理解细胞分化提供了知识基础。 虽然学生在初中阶段已经简单了解过基因与现状的关系，但由于没有系统学习过基因的表达，所以对于细胞分化的实质较难理解。教学中要注意对这部分的处理。细胞全能性的应用，干细胞的研究都与学生的日常生活息息相关，可激发学生强烈的求知欲望，但鉴于部分学生基础较差，在实际教学中，教师要采用多样化的教学方法，引导学生深入理解，培养学生的科学思维和探究能力。
3.学习目标确定
1、通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面的特异性变化，能概括细胞分化的概念、特点、意义和实质。（生命观念、科学思维） 通过分析植物组织培养和动物克隆等实例，能理解细胞的全能性，并举例说明细胞全能性在日常生活中的应用。（生命观念、科学思维） 3、通过阅读分享干细胞的研究进展，了解干细胞的应用研究对于增进人类健康的重要意义，形成造福人类的态度和价值观。（社会责任）
4.学习重点难点
学习重点：细胞分化的概念、原因和意义 细胞全能性的概念和应用。 学习难点：细胞分化实质。 细胞全能性的概念和实例。
5.学习评价设计
过程性评价 课堂行为表现（课堂教学中的及时反馈、课堂专注度）、小组合作表现（教师通过小组活动观察记录表，记录学生在小组活动中的参与度和贡献度，结合小组成员互评表，全面评价活动表现）、成果展示及观点表达（教师全程记录发言学生的名字、回答问题的逻辑及语言组织表达能力）。 课后总结评价 通过课后习题训练，评价学生的知识掌握情况。
6.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：情境导入--伤口愈合的“秘密”教师活动1 提问：大家肯定都有过皮肤划伤的经历吧？从流血、结痂到疤痕慢慢淡化，这个过程大概要几天？在我们肉眼看不到的伤口深处，正上演着一场‘微观修复战’—— 破损的组织要重新长好，需要大量新细胞来‘填补缺口’。 展示：播放伤口愈合过程视频。 提问：“伤口愈合时，破损的皮肤是如何重新长出来的？新长出来的皮肤细胞和原来的细胞一样吗？ 展示： “伤口愈合中细胞示意图”（标注成纤维细胞、表皮细胞、血管内皮细胞）。给出答案：“这些新细胞不是‘一模一样的复制体’。有的细胞负责编织胶原蛋白，让伤口结痂变硬；有的细胞负责形成新的皮肤表皮，恢复屏障功能；还有的细胞要长出新的血管，给修复部位输送营养。大家有没有想过：这些功能完全不同的细胞，最初都来自哪里？它们明明源于同一个‘祖先细胞’，为什么长大后会‘各司其职’？” 引导过渡：“伤口愈合看似简单，背后藏着细胞的重要生命活动 —— 今天我们就通过探究伤口愈合的过程，解锁细胞分化的奥秘。”学生活动1 学生自由分享：3 天、1 周…… 分享自己的生活经验，初步猜想都是一样的皮肤细胞。 带着疑问进入新课学习，激发探究兴趣。活动意图说明：以学生熟悉的生活情境为切入点，降低抽象知识的理解门槛，激发学习兴趣。 建立 “伤口愈合” 与 “细胞分化” 的初步关联，明确本课学习主线。环节二：概念建构--细胞分化的定义、特点和意义教师活动2 展示三组组资料图片： 人体伤口愈合中的成纤维细胞、表皮细胞、血管内皮细胞。 动物体中的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞。 植物中的叶肉细胞、储藏细胞、表皮细胞。 问题：1、分别比较三组细胞的相同点和不同点。 2、这些细胞的遗传物质相同么 为什么？ 3、这些细胞可以再转变为胚胎细胞吗？（引导得出不可逆性） 4、其中的一种细胞，能不能随意转变成另外一种细胞？（引导得出稳定性） 5、上述资料分别从人体、植物体、动物体，列举了一些形态、功能各异的细胞，这体现了什么特点？ （引导得出普遍性） 6、阅读教材，总结细胞分化的意义。 总结：1、细胞分化的概念。 2、细胞分化的特点。 3、细胞分化的意义。 学生活动2 小组合作交流，回答问题。 相同点：都有细胞的基本结构（细胞膜，细胞质，细胞核） 不同点：在形态、结构、功能上均存在差异。 都是由同一个受精卵通过有丝分裂发育而来。遗传物质没有发生变化。 不能 不能 笔记： 概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。” 特点：普遍性、稳定性、持久性、不可逆性。 意义：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是个体发育的基础。细胞分化是多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。活动意图说明 1、通过多实例对比分析，让学生自主提炼共性，避免被动接受，培养观察、对比、概括的科学思维能力。2. 兼顾动物、植物、人体发育三类实例，体现细胞分化的普遍性，为后续特点探究和全能性学习埋下伏笔。环节三：实质解密--细胞分化的本质是什么？教师活动3 提问：伤口愈合中，干细胞分化为上皮细胞和成纤维细胞，这些细胞的遗传物质是否相同？为什么形态、功能却不同？是什么导致了细胞的差异？ 比较表皮细胞、成纤维细胞内含有部分基因和蛋白质情况。PPT进行表格呈现。 教师归纳：细胞分化的实质：“基因的选择性表达”—— 在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。学生活动3 小组讨论交流，并进行成果展示。 细胞和成纤维细胞内的基因情况相同，但含有的蛋白质情况并不完全相同。活动意图说明 1、以 “疑问 - 猜想 - 实验 - 结论” 的科学探究流程，培养学生的科学思维和探究能力，符合 “倡导探究性学习” 的课程理念。2. 将抽象的 “基因选择性表达” 具象化、操作化，降低学生的认知难度，让学生在动手实践中理解本质。环节四：潜能挖掘--细胞的全能性教师活动4 思考：如果给予一定的条件，这些高度分化的细胞能不能像早期胚胎那样再分化成其他细胞呢？ 播放资料一相关视频（植物组织培养）。 （1）从资料1中可以得出什么结论？ （2）如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植物吗？ 结论：已分化的植物细胞具有全能性。 播放资料二相关视频（蝌蚪细胞核移植）。 （3）蝌蚪的性状主要与供卵的蛙相同还是与供核的蛙相同，为什么？ （4）如果直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养，能不能形成完整的个体？与资料1中的植物细胞实验相比，你能从该实验得出什么结论？ 目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。 教师归纳： 1.细胞全能性的概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 2.细胞具有全能性的原因：一般来说，生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。 3.植物细胞全能性表达的条件： （1）离体（必要条件）； （2）一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素； （3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。 思考：“科学家利用患者自身皮肤干细胞，诱导分化为皮肤细胞后移植到伤口，实现无疤痕愈合”，伤口愈合中的干细胞是否体现了细胞全能性？ 教师总结：干细胞能分化为多种细胞，体现了全能性的 “潜在潜能”，但未发育成完整个体，是全能性的部分激活，而伤口愈合的精准修复依赖干细胞的定向分化。学生活动4 小组合作探究 （1）已经分化的植物细胞在离体培养下能形成完整植株。 （2）能。 （3）供核的蛙；细胞核是遗传和代谢的控制中心。 （4）不能形成完整的个体，目前只能培养得到细胞；已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 整理好笔记 小组分组（正方：体现；反方：未完全体现），结合细胞全能性概念（已分化细胞仍具有发育成完整个体的潜能）展开辩论。活动意图说明 通过植物组织培养、克隆羊两个经典实例，对比分析植物与动物细胞全能性的差异，帮助学生理解概念的内涵与外延。最后回到伤口愈合的情境，引导学生利用所学知识解释实际问题，加深了学生对知识的理解。环节五：应用拓展—干细胞的价值教师活动5 衔接情境：“伤口愈合中，正是因为有干细胞不断分化为各种修复所需的细胞，才能实现组织再生。那么什么是干细胞？” 定义讲解：“动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，叫做干细胞。 类型介绍：结合多媒体图片，介绍常见干细胞类型： - 全能干细胞：如受精卵，能分化为各种细胞，发育成完整个体； - 多能干细胞：如骨髓中的造血干细胞，能分化为多种血细胞（红细胞、白细胞、血小板等）； - 专能干细胞：如皮肤中的表皮干细胞，只能分化为皮肤相关细胞。 3、干细胞的应用。 请学生代表上台展示课前提前搜集到的关于干细胞的相关资料。 拓展思考：“干细胞应用前景广阔，但也存在伦理争议（如胚胎干细胞的使用），我们应该如何看待科技发展与伦理规范的关系？”（引导学生树立正确的科技观）学生活动5 1. 结合伤口愈合情境，理解干细胞的核心功能 —— 分裂和分化能力。 2. 记忆干细胞的定义，区分全能、多能、专能干细胞的差异，结合实例（受精卵、造血干细胞）强化理解。 倾听教师讲解，了解干细胞在医学领域的应用场景。 参与拓展思考，发表对科技与伦理关系的看法，树立科学的社会责任意识。活动意图说明 从伤口愈合情境自然过渡到干细胞，让学生感受到知识的实用性，激发学习兴趣。 结合具体应用案例，让学生理解干细胞的价值，同时通过伦理争议的讨论，渗透社会责任教育，实现育人目标。
7.板书设计
第2节 细胞的分化 一、细胞分化及其意义 1.概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程 2.分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞 3.分化的特点：持久性、稳定性、不可逆性、普遍性 4.分化的意义 5.分化的实质：基因选择性表达的结果 二、细胞的全能性 1.概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性 2.原因：细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。 3.条件：(1) 离体(必要条件) ; (2) 一定的营养物质和植物激素; (3)适宜的外界条件、无菌无毒的环境。 4.干细胞 （1）定义：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，叫做干细胞。 （2）类型：全能干细胞：如受精卵，能分化为各种细胞，发育成完整个体；多能干细胞：如骨髓中的造血干细胞，能分化为多种血细胞（红细胞、白细胞、血小板等）； 专能干细胞：如皮肤中的表皮干细胞，只能分化为皮肤相关细胞。 （3）应用：
8.作业与拓展学习设计
1、自然界包括壁虎、海星、蜥蜴在内的许多生物有部分肢体可以完全再生，这就给人类肢体再生提供了研究方向。研究发现，壁虎尾部横隔处的细胞依然保留着干细胞功能，可以在断尾后发育成尾巴。下列叙述正确的是（　　） A．断尾后尾部横隔处的细胞呼吸酶基因处于关闭状态 B．断尾后新形成的尾巴细胞内核酸与其他部位细胞内的核酸相同 C．断尾后尾部横隔处的细胞继续发育成尾巴体现了动物细胞的全能性 D．壁虎断尾后可以再长出尾巴，是因为其横隔处的细胞进行了增殖和分化 【答案】D 【解析】A、呼吸酶基因在所有活细胞中均表达，否则细胞无法进行呼吸作用，A错误；B、新形成的尾巴细胞与其他部位细胞因基因选择性表达，导致RNA存在差异，但DNA相同，因此核酸不完全相同，B错误；C、细胞全能性需发育为完整个体，而尾巴仅是器官层次，未体现全能性，C错误；D、横隔处的干细胞通过分裂（增殖）和分化形成新尾巴的各类细胞，D正确。 2、科学家激活小鼠皮肤细胞中三种在神经前体细胞大量表达的转录因子（调控基因转录的蛋白质），将小鼠皮肤细胞直接转化为能发育成大脑神经细胞的前体细胞，且该细胞能在实验室大量培养，该方法为受损神经细胞的再生提供了一条崭新途径。下列相关叙述正确的是（ ） A．由皮肤细胞转化为神经前体细胞是遗传物质改变的结果 B．正常状态下皮肤细胞一般不会大量表达这三种转录因子 C．皮肤细胞与神经细胞不同是由于组成的蛋白质完全不同 D．神经前体细胞是一种不再具有分裂、分化能力的细胞 【答案】B 【解析】A、细胞分化是基因选择性表达的结果，遗传物质并未改变。皮肤细胞转化为神经前体细胞属于细胞分化，所以不是遗传物质改变的结果，A错误； 根据题意，这三种转录因子在神经前体细胞中大量表达，而皮肤细胞在正常状态下，一般不会大量表达这三种转录因子，B正确；C、皮肤细胞与神经细胞是细胞分化的结果，细胞分化过程中基因选择性表达，它们有部分蛋白质是相同的（如呼吸酶等），并非组成的蛋白质完全不同，C错误；D、神经前体细胞能在实验室大量培养，说明它具有分裂、分化能力，D错误。 3、科学家将诱导多能干细胞（iPS细胞）分化的多巴胺能神经元前体细胞移植入患者脑部，可以改善患者的症状。下列叙述正确的是（　　） A．题述过程中没有发生基因的选择性表达 B．题述过程体现了iPS细胞的全能性 C．题述iPS细胞和多巴胺能神经元前体细胞的核遗传物质相同 D．iPS细胞只能由胚胎干细胞诱导而来 【答案】C 【解析】A、iPS细胞分化为多巴胺能神经元前体细胞的过程属于细胞分化，而细胞分化的本质是基因的选择性表达，因此该过程发生了基因的选择性表达，A错误；B、全能性指细胞发育成完整个体或分化为各种细胞的能力，而题述iPS细胞仅分化为特定功能细胞，未形成个体，因此未体现全能性，B错误；C、iPS细胞与分化后的多巴胺能神经元前体细胞的核遗传物质相同（细胞分化不改变核遗传物质），C正确；D、iPS细胞可通过体细胞（如皮肤细胞）重编程诱导形成，并非只能由胚胎干细胞诱导，D错误。 4、如图表示人体骨髓中部分造血干细胞的生命历程。回答下列问题： (1)图中③表示的是__________过程。成熟的红细胞没有细胞核，但含有大量的血红蛋白， 而白细胞有细胞核却不含血红蛋白，请推测白细胞不含血红蛋白的根本原因：__________________。 (2)红细胞的主要功能是运输氧气，白细胞的主要功能是吞噬病菌，血小板的主要功能是凝血，由此可说明③过程使多细胞生物体中的细胞趋向_______，有利于提高各种生理功能的效率。这些细胞在形态、结构和功能上有______________，但具有相同的遗传物质。 (3)图中所涉及的细胞中，______________细胞的全能性最大。 【答案】 细胞分化。 基因的选择性表达 专门化 稳定性差异 （3）造血干细胞
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
PPT的使用能够在课本教材之外对教学内容做补充和展示，比如说图片和动画视频。除此之外，白板、C30交互软件的使用，能帮助教师更直观便捷的进行知识的传授，还能直观进行小组成果的展示，极大的方便了课堂教学。
10.教学反思与改进
在本节课的教学过程中，选用了伤口愈合的情境，与日常生活联系紧密，有效地激发了学生的学习兴趣，同时在教学过程中用多种教学方法，比如视频图片展示小组讨论问题驱动有效提高了学生的课堂参与度，帮助学生利用所学生物学知识解决实际问题，体会到学习生物学的重要性。但是在课堂教学中也存在一些不足之处，比如说在讲解细胞分化的实质是由于内容过于抽象，部分学生理解理解起来仍具有一点难度，在坚果的教学中可以进一步优化学习方法，帮助学生更好理解，在小组讨论环节，个别小组讨论并不深入，有部分同学参与度不高，应该在以后更加注重对问题的设计，确保每个同学都能针对问题，积极参与讨论，同时在学生活动时，老师要更加注意引导帮助学生自己得出问题的答案，最后才进行总结教学效果更好。
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