本节内容是在学生学习完细胞的增殖开设的,教师要明确指出细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象,仅有细胞的增殖,而没有细胞的分化,生物体是不能正常发育的。关于细胞分化,课程标准的要求是“说明细胞的分化”和“举例说明细胞的全能性”,这都是“理解”水平的要求;可是细胞分化概念对于学生来说要比细胞增殖的概念抽象得多,教师可结合人的受精卵的发育过程,从而引导学生展开本节的学习。
在讲述细胞的分化时,应该联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识;联系不同组织中的细胞形态、结构、成分等特点。从个体发育过程中,各种组织、器官、系统的建成角度来理解细胞分化的重要地位。在讲述中,最好结合运用几种细胞分化过程的示意图和多媒体课件。
在教学中,教师应当引导学生理解好以下几点:①一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵),细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞,只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体,并发育成成体。②分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化,源于细胞内化学物质的变化,如组成结构的蛋白质和催化化学反应的酶。③细胞分化是一个渐变过程,在胚胎发育的早期,细胞外观上尚未出现明显变化前,细胞的分化前途就已经决定,以后依次渐变,不能逆转。因此,分化是一种持久的、稳定的变化。④由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的,一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的染色体,携带有本物种相同的DNA分子。因此,分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下,有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
细胞分化是多细胞生物体发育的基础与核心。鉴于细胞分化的重要性,课程标准从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的要求。本节内容是这样安排的:先介绍什么是细胞分化,细胞分化对多细胞生物体的发育有什么重要意义;再介绍已经分化的细胞,仍然可能具有发育为完整个体的潜能,即具有全能性;最后安排“干细胞研究进展与人类健康”的资料搜集与分析活动。
细胞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。在这个概念中,“稳定性差异”这几个字,内涵很深刻,也是学生不好理解的。因此,教科书在关于细胞分化的概念的叙述上,不是采取演绎式写法,而是采取归纳式,从动植物体胚胎发育的具体事例入手,帮助学生理解什么是细胞分化。动物胚胎发育的过程,以红细胞和心肌细胞的分化为例;植物胚胎发育的过程,以叶肉细胞、表皮细胞和储藏细胞的分化为例。通过这些实例,帮助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞,经过分裂和分化,发育为形态、结构和功能上不相同的细胞,这一变化过程是持久性的,一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成,而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。但是学生没有学过基因表达,无法理解基因的选择性表达是怎么回事。为了让学生对细胞分化的认识能够深入到本质,即基因水平,而不只是停留在表面现象,即不同类群细胞形态、结构和功能的差异上,教科书先设问:“就一个个体来说,各种细胞具有完全相同的遗传信息,但形态、结构和功能却有很大差异,这是怎么回事呢?”然后以红细胞和肌细胞中,血红蛋白基因和肌动蛋白基因所处的开、关状态不同为例,解释在个体发育过程中,不同的细胞中遗传信息执行情况不同,导致细胞形态、结构、功能上的差异。通过具体的事例,帮助学生理解基因的“选择性”“表达”。
紧接着提出下一个问题:高度分化的细胞,还能像早期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗?由此引入对“细胞的全能性”的学习,植物细胞一般都具有全能性,而动物和人体内有没有具有分裂和分化能力的细胞呢?在这个问题下,教科书引出了干细胞的概念。近年来哺乳动物胚胎干细胞的分离成功,极大地促进了人们对干细胞的认识,并使干细胞的研究成为生物医学研究的热点领域之一。干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的希望。教科书安排的“资料搜集和分析”活动,鼓励学生通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径搜集有关干细胞研究进展的资料,在关注与人类健康密切相关的生物学热点问题的同时,培养资料搜集和分析能力,以及表达与交流的能力。
综上所述,本节内容信息量比较大,概念抽象,内容新鲜,因此教师要灵活运用教学方法,如讨论法、发现法、讲述法等等,使本节的教学达到新课标的要求。
●三维目标
1.知识与技能
(1)了解细胞的分化与生物体发育的关系,能说明细胞的分化。
(2)能举例说明细胞的全能性及其在科学研究中的应用。
2.过程与方法
(1)培养学生分析比较的能力。
(2)培养学生联系实际灵活运用知识的能力。
(3)学会有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。
3.情感态度与价值观
(1)通过学习使学生体会生命的运动性,体会内因和外因对生命进程的影响等哲学思想。
(2)引导学生关注当今世界面临的重大社会问题和人类的健康问题。激发社会责任感和使命感,激发学生关爱生命的美好情感。
●教学重点
1.细胞分化的概念和意义。
2.细胞全能性的概念。
3.细胞分化与细胞分裂的关系。
●教学难点
1.细胞分化的概念。
2.细胞全能性的概念及实例。
●教具准备
1.各种不同形状的细胞和不同组织的图片。