6.2 细胞的分化 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1

《细胞的分化》教学设计（高一年级·1课时）
一、教材分析
（一）知识地位
本节内容位于人教版高中生物学必修1《分子与细胞》第六章第二节，是细胞生命历程中的重要环节。细胞分化是多细胞生物个体发育的基础，既承接细胞分裂、细胞结构等基础知识，又为遗传变异、克隆技术等内容奠定理论基础，在教材体系中具有承上启下的枢纽作用。
（二）核心概念
核心概念：细胞分化的实质、细胞全能性原理
跨学科联系：基因表达（遗传学）、组织工程（医学）、克隆技术（生物技术）
二、核心素养渗透
1. 生命观念
建立"结构与功能相适应"的生物学观点（如红细胞运输氧气的特殊结构）
理解"细胞分化是生物个体发育基础"的系统观
2. 科学思维
通过对比实验数据分析基因选择性表达机制
运用归纳法总结细胞分化特点
3. 科学探究
设计虚拟实验验证细胞全能性条件
分析干细胞治疗的伦理问题
4. 社会责任
讨论癌症治疗中的细胞分化异常问题
评价干细胞研究的伦理规范
三、教学重难点
内容解析 突破策略
重点 1. 细胞分化的概念及生物学意义2. 细胞全能性的内涵及应用 ① 构建"受精卵→干细胞→分化细胞"动态模型② 植物组织培养虚拟实验演示
难点 1. 基因选择性表达的分子机制2. 动物细胞核全能性与细胞全能性的区别 ① 利用荧光蛋白标记技术模拟基因表达② 对比非洲爪蟾核移植与胡萝卜培养实验
四、教学流程设计
创新导入：生命密码破译行动（8分钟）
情境创设：
展示双胞胎指纹对比图，提出核心问题："同一受精卵分裂产生的细胞，为何形成不同形态功能的组织？"
启发性活动：
实验猜想：分发三种细胞（神经细胞、肌细胞、上皮细胞）的3D打印模型
小组任务：
1. 比较细胞形态结构差异（显微镜观察示意图）
2. 推测遗传物质是否相同（提供DNA电泳结果图）
3. 建立初步假设：细胞分化是否改变遗传信息？
板书框架：
生命之谜 → 细胞分化 → 遗传之谜 → 功能之谜
核心探究1：细胞分化解密站（20分钟）
环节1：概念建构
案例1：白血病患者血细胞分化异常视频
问题链：
(1) 正常血细胞如何产生？
(2) 分化异常导致什么后果？
(3) 推测分化过程的关键调控因素？
核心活动：
动态基因图谱演示（管家基因vs奢侈基因）
实验数据分析（表1）：
细胞类型 血红蛋白基因 胰岛素基因 呼吸酶基因
红细胞 表达 未表达 表达
胰岛β细胞 未表达 表达 表达
归纳结论：
细胞分化本质 = 基因选择性表达
遗传物质不变 → 基因表达谱改变 → 蛋白质组差异
环节2：深度辨析
认知冲突：展示皮肤再生现象，质疑"分化是否可逆"
科学史资料：2012年诺贝尔奖（iPS细胞技术）
小组辩论：分化细胞的转化潜能
板书升级：
细胞分化特点：
持久性 → 稳定性 → 不可逆性（相对） → 普遍性
核心探究2：全能性探索实验室（18分钟）
实验推演1：植物细胞全能性
虚拟实验：胡萝卜组织培养模拟系统
操作步骤：
1. 离体处理 → 2. 脱分化 → 3. 再分化
关键条件：
激素调控（生长素/细胞分裂素比例动态变化）
无菌环境（污染案例警示图）
实验推演2：动物细胞核全能性
对比实验：非洲爪蟾核移植实验流程图解
认知进阶：
体细胞核全能性 ≠ 细胞全能性
克隆技术的生物学基础
概念外延：
全能性等级：
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
植物细胞 > 动物细胞
社会应用
案例1：兰花工厂化育苗技术
案例2：皮肤移植用人工表皮培养
伦理研讨：克隆人技术的禁区
实践拓展：干细胞医疗中心（10分钟）
角色扮演：
医生组：分析白血病骨髓移植原理
科研组：设计iPS细胞治疗帕金森方案
伦理委员会：评估胚胎干细胞使用规范
数据透视：
全球干细胞临床试验分布图（2023）
我国干细胞研究突破时间轴
板书整合：
干细胞类型：
全能 → 多能 → 专能
应用领域：
再生医学 疾病模型 药物筛选
五、教学评价设计
（一）形成性评价
1. 概念图构建：
学生构建"细胞分化全能性干细胞"概念网络图
2. 诊断性练习：
```
示例：比较下列细胞全能性（用>排序）
受精卵、叶肉细胞、造血干细胞、花粉粒
（二）终结性评价
项目任务：
撰写《细胞分化异常与癌症治疗》科普短文
评价标准：
科学准确性（40%） 逻辑严谨性（30%） 创新思维（20%） 社会价值（10%）
六、板书设计
第六章 细胞的生命历程
第二节 细胞的分化
一、细胞分化
1. 概念：同源细胞 → 稳定性差异
2. 特点：四性（持久/稳定/不可逆/普遍）
3. 实质：基因选择性表达
→ 管家基因（基础代谢）
→ 奢侈基因（特异功能）
二、细胞全能性
1. 定义：发育完整个体的潜能
2. 条件：
离体状态
营养/激素调节
适宜环境
3. 应用：
植物组织培养
动物克隆技术
三、干细胞技术
1. 分类：
全能 → 胚胎干细胞
多能 → 造血干细胞
专能 → 神经干细胞
2. 医学价值：
组织修复 疾病治疗
七、教学资源包
1. 数字化资源：
基因表达动态模拟软件
虚拟显微观察系统（细胞分化图谱）
2. 实验材料：
植物组织培养演示装置
干细胞分化过程标本模型
3. 文献拓展：
《Cell》最新干细胞研究论文摘要
我国《干细胞临床研究管理办法》
【教学设计说明】
本方案严格遵循《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》要求，通过"问题导向科学探究社会应用"三维路径，深度融合核心素养培养。采用"现象观察→概念建构→实践应用"的认知逻辑，配套丰富的情景案例和数字化资源，确保抽象概念的直观化呈现。特别注重科学思维训练（如对比分析、归纳推理）与社会责任培养（如生物技术伦理研讨）的有机结合，体现生物学科育人价值。