《细胞的分化》教学设计

课题：细胞的分化
一、指导思想与理论依据：《普通高中生物学课程标准》
内容要求：2.3 细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程
2.3.2 说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体
生物学科核心素养：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任
二、教学背景分析
教学内容：细胞分化及其意义；举例说明细胞的全能性
学生情况：对于高一年级的学生来说，他们在初中阶段对于细胞分化有了一定的感性认识，逻辑思维迅速发展，认知水平逐渐提高，因此能够比较好地理解本章节知识，但本章节关于细胞分化实质的部分有些抽象，所以需要注意合理处理这部分内容。
教学方式：直观演示法、引导探究法、讲授法、归纳总结法、课堂讨论法
教学手段：情景教学法、参与式教学法、研讨式教学法、启发式教学法
技术准备：PPT、动画
三、教学目标·教学重难点
1、通过比较不同细胞在结构与功能上的差异，初步掌握细胞分化的概念和特点，发展结构与功能观（生命观念、科学思维）。
2、通过活动对细胞分化的实质和细胞全能性进行探究归纳，培养理性的科学思维和批判性精神（科学思维）。
3、结合生活实例，对细胞分化和细胞全能性进行深入探究，扩大抽象概念的外展，培养学以致用的能力（科学探究）。
4、关注干细胞在医学方面的应用，通过对骨髓移植原理的学习，形成关爱社会、奉献爱心的社会责任感（社会责任）。
教学重点：细胞分化概念、实质和意义；
教学难点：细胞全能性实例--干细胞的阐述。
四、问题设计框架
引出：细胞的分化
骨髓移植治疗白血病的原理是什么？
骨髓与造血干细胞、白细胞之间存在什么样的联系？
环节一：归纳细胞分化的意义
红细胞、血小板能转化成白细胞吗？他们在形态结构上有什么不同？与哪些功能有关？
环节二：明确细胞分化的意义和认识细胞的全能性
受精卵发育成完整个体说明细胞分化具有什么样的生物学意义？
已经分化的细胞是否还能发育成完整个体呢？
环节三：分析细胞分化的实质
受精卵和已分化的细胞在适宜条件下发育为完整有机体的内在物质基础是什么呢？
五、教学过程
教学阶段一：新课导入
教师活动：
出示：电影《我不是药神》片段以及白血病的病因。
提问：治疗白血病的特效药千金难求，白血病是否真的不能被治愈。
出示：骨髓移植治疗白血病的原理，引出细胞的分化。
学生活动：观看片段的同时结合日常生活经验，回答骨髓移植可以治疗白血病。从白血病的病因入手，判断骨髓与造血干细胞、白细胞之间的关系，初步认识细胞分化的现象。
设置意图：已有生活经验入手创设情境，观察病因，逐步推断，培养生物思维
技术应用：腾讯会议屏幕共享
时间安排：5min
教学阶段二：认识细胞分化现象，归纳细胞分化定义
教师活动：
通过白血病治病原理引申问题1：红细胞或血小板可以转变成白细胞吗？
问题2：造血干细胞形成的各种细胞在形态、结构上有什么不同？与它们的哪些功能有关？
问题3：综合上述分析讨论内容，归纳细胞分化的定义。
小结：细胞的分化是指在个体发育中，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。
学以致用：利用有丝分裂和细胞分化的概念阐述个体发育的过程。
学生活动：思考，认为细胞间不会相互转变。细胞执行特定功能。
回答1：红细胞呈两面向内凹的圆饼状，便于运输氧气，没有多余的细胞器。
回答2：白细胞具有吞噬、保卫作用，溶酶体相较于其他细胞发达。
回答3：同一个体不同细胞在形态、结构和生理功能上的差异叫作细胞分化。它们来自同一种细胞。
思考，尝试分析归纳受精卵发育成完整个体过程。
设置意图：利用白血病治病这一线索的持续引入以及课前导学单的完成，分析细胞分化的事实证据
运用结构与功能观，分析归纳概括细胞分化的概念。
设置意图：区分有丝分裂和细胞分化
技术应用：腾讯会议评论区互动、屏幕共享
时间安排：8min
教学阶段三：明确细胞分化的意义和认识细胞的全能性
教师活动：
过渡：联系热门的世界杯比赛中球员的分工不同，尝试举例细胞中的分工不同。
提问：结合受精卵发育过程中细胞的分化，尝试归纳细胞分化的意义。
归纳总结：细胞分化是生物个体发育的重要基础，使多细胞生物体的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
提问：已经分化的细胞是否可以重新发育成完整个体呢？可以结合生活实际举例吗？
出示：富贵竹扦插前后根部对比图。
提问：尝试利用细胞分化和分裂表述这一过程。
出示：微型观赏植株植物的培育实例，深化这一认识，引出细胞全能性的概念。
提问：富贵竹根细胞为什么可以重新分化？是因为细胞内有什么物质？
出示：体细胞克隆猴中中、华华发育流程图。
提问：这一过程体现什么生物学原理？与植物细胞的全能性有什么区别？
小结提升：动植物细胞都有本物种的全套遗传物质，但在目前生物学的研究中暂未成功激发动物细胞的全能性，具体原因尚不清晰，期待未来生物学领域研究能添上浓墨重彩的一笔。
出示：动物细胞中少数具有分裂分化能力的实例—干细胞。
小组讨论：利用干细胞和分化的知识，阐述骨髓移植治疗白血病的原理。
学生活动：
回答4：分泌蛋白的合成与运输过程，体现细胞器之间的分工协作。
回忆受精卵发育过程及细胞之间的分工协作，理解细胞分化是个体发育的基础。
思考并回答：家养植物绿萝、长寿花折下一段茎之后，可以重新生根发芽。
回答：富贵竹重新生根的现象表明已经分化的细胞在离体后，经过一定处理可以重新分化。
思考并回答：根细胞中有富贵竹的全套遗传信息。
回答：动物体细胞具有全套遗传物质，但发育成完整个体体现全能性的是动物体细胞核。
小组代表回答：骨髓中造血干细胞具有全能性，可以分化成白细胞，吞噬清除部分异常细胞，机体恢复稳定状态。
设置意图：类比个体水平到细胞水平的分工不同，帮助学生更好理解细胞分化的生物学意义
日常生活的养花经验入手，分析细胞全能性的原因。
展示我国科学家利用全能性的实例，激发学生的民族自豪感，认同生物界具有统一性。
学以致用，回扣情境导入。
技术应用：腾讯会议共享屏幕；富贵竹视频直播展示；腾讯会议分组讨论
时间安排：12min
教学阶段四：分析细胞分化的实质
教师活动：
过渡：细胞如何控制分化？
出示：白血病由于基因突变导致造血干细胞克隆性异常，基因通过控制不同的蛋白质的产生，最终控制性状。基因的表达产物是蛋白质。
出示：不同细胞中基因和蛋白质的存在情况。
小组讨论：分化成不同细胞过程中基因的执行情况。
归纳总结：细胞中遗传信息不发生改变，实质是基因的选择性表达过程。
学生活动：
1小组代表利用批注写出答案并阐述：红细胞产生血红蛋白，需要ATP，有细胞骨架，因此血红蛋白基因、ATP合酶基因、微管蛋白基因处于开启状态；白细胞介素基因、促凝血酶基因处于关闭状态。
2小组代表利用批注写出答案并阐述：白细胞产生介素，需要ATP，有细胞骨架，因此白细胞介素基因、ATP合酶基因、微管蛋白基因处于开启状态；血红蛋白基因、促凝血酶基因处于关闭状态。
3小组代表利用批注写出答案并阐述：血小板需要促凝血酶、ATP，有细胞骨架，因此促凝血酶基因、ATP合酶基因、微管蛋白基因处于开启状态；白细胞介素基因、血红蛋白基因处于关闭状态。设置意图：小组活动交流讨论，建构基因选择性表达是细胞分化的根本原因，从分子水平解释细胞全能性实现的原因。
技术应用：腾讯会议分组讨论、互动批注
时间安排：12min
教学阶段五：总结提升
教师活动：
总结：细胞分化是通过基因选择性表达使细胞实现专能的过程，细胞的全能性则是实现全能的一种潜能和特性，二者都具有本物种全部遗传信息，这是其发挥各自特点的重要基础，也是本质联系。
提升：电影《我不是药神》中的仿制药和真药，因为专利、关税等各项原因，不能在药店平价、合法售卖，只有把制药研发真正掌握在自己手里，才能造福人民群众，希望未来民族制药企业的振兴能看到下一代的身影。
学生活动：聆听，梳理本节主干。
联系生活实际，与本节课内容建立联系的同时，倾听、思考，拓展思维和眼界。
设置意图：建立细胞分化与细胞的全能性之间的联系，初步从分子水平认识细胞特点。学以致用，关注社会热点以及生物学前沿，树立正确的生命观，培养民族精神和社会责任感。
技术应用：腾讯会议共享屏幕
时间安排：3min
六、板书设计
七、作业设计
查阅诱导多能干细胞的前沿热点，撰写诱导多能干细胞与器官移植之间的可行性研究报告。
八、学习效果评价设计
1、通过学生自行归纳细胞分化的概念，采用问答的形式，对学生所学内容掌握程度进行分析
2、通过小组活动，采用共享批注的形式，小组展示讨论成果，对小组活动进行评价
3、通过对生活中植物扦插实例的展示，学生自行分析，并进行评价
九、教学反思
细胞的分化是多细胞生物体发育的基础和核心，细胞分化的概念、实质比较抽象，细胞全能性的阐述也存在困难，因此学生有些难以理解。线上教学对学生接受知识程度的把握性下降，需要合理处理，及时反馈。
1、亮点
创设贴近生活的问题情境，循着主脉络递进教学：选择从学生的生活常见实例入手，循着白血病的病因、治疗方式、治疗原理，逐步把细胞分化这一主题展示给学生，引导学生利用课本知识，讨论总结骨髓移植的治疗原理。既不违背学生的认知基础，又能对所学所感进行升华。
巧妙运用矛盾性，引发认知冲突：在全能性实例阐述部分，结合细胞分化的稳定性与生活中养殖绿色植物的实际经验，产生认知冲突，对已经分化的细胞是否可以重新分化和其中蕴含的全能性原理进行解答。学生有话可说、有理可依、有据可引，顺利完成教学目标。
结合前沿热点，设计可操作性强的作业：撰写诱导多能干细胞与器官移植之间的可行性研究报告，培养学生的民族意识和社会责任感。
借用线上特点，突破教学难点：利用线上教学的互动批注和分组讨论功能，学生在组内各抒己见，举手获得帮助，教师随机进入小组倾听讨论，加以指导，在屏幕上直接展示讨论结果，获得较为理想的师生、生生互动。
2、不足之处及改正方向
在展示关于已经分化细胞是否可以发育成完整个体的植物扦插活动时，展示富贵竹的扦插实例不足够引起学生的共鸣，认知冲突不够强。可提前1-2周指导学生利用家里已有植物自己动手扦插，小组代表课上说明展示，学生的实际动手操作会带来更清晰的认知，教学效果会更好。
分析细胞分化实质的小组活动结束之后，因为时间问题，没有对实质中提到的新概念基因进行深化。可以引导学生主动举例特异性表达基因和普遍表达基因的实例，巩固所学内容，深入培养结构与功能相适应的生物学观念。
在课堂进行中，所讲比所做多，学生群答的情况比较多，不能较好的兼顾全体学生。可以在总结部分引导学生自行构建本节课的思维导图，同时加以指导，更好地评价学生的知识获得情况。
导学单的展示可以利用腾讯会议共享文档完成，既可以展示不同学生成果，又能方便总结。小组活动时，可以主动关闭主会场的屏幕共享，改为由学生共享讨论内容，可以有效避免教师进入其他讨论组时产生的屏幕共享空白情况。
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