人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3章 细胞的基本结构第3节 细胞核的结构和功能教学设计

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3章 细胞的基本结构第3节 细胞核的结构和功能教学设计，共7页。教案主要包含了概述，教学对象，教学目标，教学重难点，教学场地和教学准备，教学活动设计与实施等内容，欢迎下载使用。
一、概述
该自然科学类课程的主题是“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”，内容主要来自人教版生物学必修1 分子与细胞第3章 细胞的基本结构第3节 细胞核的结构和功能中生物科技进展 世界上首例体细胞克隆猴的诞生。课程将概述世界上首例体细胞克隆猴的诞生，引入细胞核的结构和功能以及生物科技的进展，帮助学生了解细胞克隆的原理和相关技术，并探索其在科学和医学领域的潜在应用。
二、教学对象
●本教案所针对的具体教学对象：本教案适合高一年级的学生
●教学对象的学情分析：此时学生应该已经学习了生物学的基本知识，包括细胞结构和功能等内容，并对分子与细胞的基本概念有一定的理解。且学生可能对细胞克隆技术有一定的了解，但对于具体的体细胞克隆猴的诞生的原理和过程可能还不太熟悉。因此，可以将学生现有的背景知识与新知识相结合，帮助他们更好地理解和应用。
三、教学目标
●知识与技能：掌握细胞克隆的基本原理和技术，了解体细胞克隆猴的诞生的过程和意义。了解生物科技在社会发展中的作用，认识到其潜在的应用和影响。
●过程与方法：学生能够通过阅读教材、听讲解和参与讨论，积极获取知识，主动思考和解决问题；学生能够运用科学思维和方法进行分析；学生能够运用信息技术手段进行资料搜集、整理和展示，培养信息素养和科学表达能力。
●情感、态度和价值观：学生能够对科学研究和生物科技保持积极的态度和兴趣，认识到科学的重要性和意义；学生能够尊重科学伦理，理解生物科技发展的道德和社会影响；学生能够培养批判性思维和科学精神，对新兴科技和科学进展保持开放和审慎的看法。
四、教学重难点
●教学重点： 1.理解细胞核的结构和功能：学生需要深入理解细胞核在细胞生命活动中的重要作用。2.掌握细胞克隆的基本原理和相关技术：学生需要了解克隆的概念、方法和意义，特别是体细胞克隆的过程和条件。3.了解体细胞克隆猴的诞生背景和意义：学生需要了解体细胞克隆猴的相关历史背景、科学意义和潜在应用。
●教学难点： 1.理解细胞核的结构和功能：细胞核作为一个复杂的细胞器官，需要帮助学生理解相关概念和原理。2. 理解细胞克隆的原理和技术：体细胞克隆作为一个前沿的科学技术，其中涉及到的胚胎发育等过程相对复杂，对学生可能会有一定的困难。3. 理解体细胞克隆猴的诞生背景和意义：对于体细胞克隆猴的相关历史背景和科学意义的理解，学生可能需要进行批判性思维和跨学科的思考。
五、教学场地和教学准备
●教学场地：教室
●教学准备：多媒体设备
六、教学活动设计与实施
第一阶段：导入
第二阶段：克隆猴的讲解
第三阶段：科学家的精神
第四阶段：总结
阶段目标：引入主题
教育活动脚本
设计思路
大家好！欢迎来到今天的课程。今天我们将讲解一项令人惊叹的科学突破——《世界上首例体细胞克隆猴的诞生》。体细胞克隆一直是科学界的一大挑战，而这一次，我国的科学家们成功地在实验室中克隆出了两只猴子，名字分别为“中中”和“华华”，这是科学家首次成功地克隆出非人灵长类动物。
这项成就在科学研究中具有重要的意义。通过克隆出非人类的灵长类动物，科学家们可以更深入地研究基因调控以及与猴子相关的疾病。这将为我们更好地理解基因在发育和疾病中的作用提供重要的工具和模型。特别是灵长类动物更接近人类，因此猴子模型能够提供更准确的研究结果。
同时，成功克隆出猴子也为动物保护带来了新的可能性。例如，保护濒危物种和重新引入已灭绝物种都可能借助体细胞克隆技术来实现。这为保护生物多样性和生态平衡提供了新的途径。
这项体细胞克隆的突破为科学界打开了一扇新的大门，为未来的研究和进步带来了更多的可能性。
在接下来的课程中，我们将一起揭开体细胞克隆的原理、过程和意义，一窥它在医学研究和生殖技术等领域的应用前景。让我们一起感受科学的魅力，并探索《世界上首例体细胞克隆猴的诞生》背后的惊人故事吧！让我们进入这个令人兴奋的科学世界吧！
学情分析：
学生可能对体细胞克隆猴的诞生感兴趣，因为它是一个新颖且引人注目的科学突破。同时可能对体细胞克隆和相关应用领域有一定的了解，但对具体细节和意义或许不太了解。
设计意图：
通过描述体细胞克隆猴的诞生，激发学生的好奇心和兴趣，引起他们对这一科学突破的关注。同时提出将揭开体细胞克隆的原理、过程和意义的承诺，激发学生进一步探索和理解的欲望。
教学策略：
通过介绍“中中”和“华华”的克隆过程，以及科学家成功克隆非人类的灵长类动物，引起学生的好奇和惊叹，使故事更加具体和生动。
阶段目标：讲解克隆猴的相关知识
教育活动脚本
设计思路
首先，让我们了解一下体细胞克隆的背景。体细胞克隆的历史可以追溯到1996年，当时苏格兰罗斯林研究所的科学家首次成功地克隆了一只名叫“多莉”的绵羊。这一突破性的进展引起了广泛的关注，并推动了对体细胞克隆技术的研究和发展。体细胞克隆具有广泛的应用前景，从基础研究到医学领域的治疗和生殖技术等。
让我们来看一下体细胞克隆的基本原理。体细胞克隆技术实际上是指动物细胞核移植技术，将一个动物体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，从而使这个重新组合的细胞能够发育成新的胚胎，继而发育成完整的动物个体。体细胞克隆的过程涉及细胞核移植和胚胎移植。
接下来，我们以体细胞克隆猴为例，来看看具体的过程是怎样的呢？
首先，科学家从供体猴身体的某一部分（比如耳朵）上取得体细胞，并进行培养。
同时，他们采集猴子的卵母细胞，并将其在体外培养到MII期（成熟期）。
接下来，通过显微操作将猴子的卵母细胞去除核，即去核。
然后将供体细胞的细胞核注入到去核的卵母细胞中。这个过程通常是通过微操作工具完成的，以确保将细胞核正确地置入受体卵细胞内。这样，供体细胞中的基因信息就被引入到了受体卵细胞内。
科学家通过电融合的方法使两个细胞融合，使供体核进入卵母细胞内，形成重构胚胎，并使其完成细胞分裂和发育进程。
完成重构胚胎后，科学家将其移植到受体母猴体内。
胚胎在受体母猴的子宫内继续发育，最终诞生出克隆猴。
通过细胞核移植和胚胎移植的过程，科学家最终成功地获得了和原个体基因基本相同的新个体，也就是克隆猴的诞生。
将克隆猴的诞生与我们所学过的知识相结合。在之前的学习中我们学习了细胞核的功能，那么在克隆的过程中细胞核起到了什么作用呢？
在体细胞克隆的过程中，细胞核起到了至关重要的作用。细胞核内含有DNA分子，DNA携带着生物个体的遗传信息，决定了个体的特征和功能。通过将克隆猴的体细胞中的细胞核移植到受体卵细胞中，细胞核中的遗传信息得以复制并传递到新的细胞中。
而细胞核内的DNA和蛋白质紧密结合成染色质，在细胞分裂时，染色质高度螺旋化，成为可见的染色体。染色体携带着遗传信息的有序排列，是细胞核的重要组成成分。在体细胞克隆中，细胞核移植的过程可能会受到染色质状态的影响，因为染色质的结构会影响细胞核注入后基因的表达情况。
此外，细胞核还被核膜所包裹，核膜结构由两层膜组成，外层与内质网相连。核膜具有筛选和调控分子物质进出细胞核的功能，其中的核孔复合体则是细胞核与胞质之间交换分子物质的通道。在细胞核移植的过程中，科学家需要将提取的细胞核注入到受体卵细胞的细胞质中，核膜和核孔复合体的功能起到了重要的作用。
通过了解细胞核的结构和功能，我们能更深入地理解体细胞克隆的过程。细胞核中的遗传物质、染色质结构和染色质状态等直接关系着细胞的分裂、分化和基因的表达调控。体细胞克隆将细胞核作为重要的研究对象，通过细胞核移植实现了基因的复制和再生。
学情分析：
学生对体细胞克隆的背景、原理和过程可能知之甚少或者只有一些基础概念。且对细胞核的结构和功能有一定了解，但对细胞核在体细胞克隆中的作用尚不清楚。
设计意图：
通过介绍体细胞克隆的背景和成功克隆猴子的案例，吸引学生的注意力，激发他们对体细胞克隆的兴趣。通过简明扼要的语言，向学生介绍体细胞克隆的基本原理和过程，帮助他们理解细胞核移植和胚胎移植的步骤。将细胞核的结构和功能与体细胞克隆过程中的作用相结合，帮助学生理解细胞核的重要性和作用机制。
教学策略：
通过授课的方式传递相关知识，包括介绍体细胞克隆的背景、基本原理和过程。将克隆与学生所学知识相结合。
阶段目标：讲解科学家的精神
教育活动脚本
设计思路
在过去的22年里，科学家一直在努力研究哺乳动物的体细胞克隆，并在多种动物如牛、鼠、猫、狗等上取得了成功。然而，要克隆灵长类动物一直是个难题。在克隆猴的过程中，科学家们面临了三个主要的挑战，但通过他们的努力和创新，这些困难都被成功克服了。
首先，卵母细胞的核遗传物质区域不易识别，去除猴卵母细胞核遗传物质是一个极具挑战性的步骤。在中国，科学家通过使用显微操作设备，并不断练习，成功地完成了这一“去核”工作，为后续的克隆工作奠定了基础。
第二个挑战是准确把握卵母细胞的“唤醒”时机。猴子的卵母细胞很容易被过早“唤醒”，导致克隆过程的程序无法正常启动。为了解决这个问题，科学家们进行了精确的时间管理和调控，确保卵母细胞在正确的时机被唤醒，从而促使克隆过程的顺利进行。
第三个挑战是体细胞克隆胚胎的发育成功率低。为了实现细胞核和卵细胞的紧密结合，并促进胚胎的正常发育，科学家们采取了多种手段来处理克隆胚胎，如优化培养条件、提高细胞核和卵细胞的相互适应性，以及利用辅助技术来促进发育。
通过不懈的努力，科学家们克服了这些挑战，并最终在克隆猴的研究中取得了成功。这些科学家的贡献和精神值得我们敬佩。他们投入了大量的时间和精力，在面对困难时坚持不懈，不断探索新的方法和技术，为人类带来了对这一技术的重要突破。他们的工作不仅推动了科学的进步，也为基因疾病研究、再生医学和生物学研究提供了新的平台和工具。
至于“中中”和“华华”现在的情况，据中科院神经科学研究所孙强透露，姐妹俩目前已经半岁大，健康活泼，并与两只野生型猕猴“开开”和“心心”一起生活。科学家们只对它们进行正常的体检和非侵入性检测，而不会将它们随意用于研究。
此外，在克隆猴的研究中，中国的科学家们取得了更多的成果。他们成功克隆了一只名为“梦梦”的猕猴，也首次建立了生物节律紊乱的体细胞克隆猴模型。他们还利用CRISPR/Cas9技术成功构建了具有精神分裂症症状的猕猴模型。
这些进展表明，中国科学家在克隆猴研究方面取得了重要突破，能够批量生产遗传背景均一的疾病猕猴模型，这将有助于缩短药物研发周期、提高药物研发成功率，并促进生命科学和医学的发展。中国科学家的努力将克隆技术的应用推向了新的高度。克隆猴的诞生标志着中国在克隆技术方面的领先地位！
学情分析：
学生可能对体细胞克隆在灵长类动物中的应用和困难感兴趣，希望了解更多相关的信息。同时对科学家克服挑战、取得成功的努力和创新精神感到好奇。
设计意图：
通过讲述科学家们面临的困难和他们不懈努力的精神，强调科学家在研究过程中的价值和贡献，鼓励学生在面对困难时保持积极和创新的态度。
教学策略：
通过介绍关于体细胞克隆的历史背景、克隆猴的成功和科学家所面临的挑战，引发学生的兴趣和好奇心；通过描述科学家们克服挑战的努力，并强调他们的坚持和创新精神，激励学生在学习和面对挑战时保持积极的态度。
阶段目标：对课堂进行总结并引导学生思考
教育活动脚本
设计思路
通过今天的课程我们知道，体细胞克隆猴的诞生标志着在灵长类动物中实现了体细胞克隆的重要突破。
通过体细胞克隆猴的研究，科学家们能够更深入地了解灵长类动物的发育、遗传学和疾病模型。通过比较克隆动物和其同种的发育和生物学特征，我们可以更好地了解基因对生物体的影响，揭示人类疾病的发生机制，并为疾病的治疗和预防提供新的思路。这为科学研究提供了一个全新的研究平台。
体细胞克隆技术在医学领域也具有潜在的应用价值。通过克隆技术，我们可以获得与患者体细胞遗传信息完全一致的胚胎细胞，为个体化医学提供了新的可能性。这可以在器官移植、药物筛选和疾病治疗等方面开辟新的途径。例如，克隆猴技术可以用于人类疾病的模型研究，从而帮助我们更好地理解和治疗像阿尔茨海默病、帕金森病等与人类相关的疾病。
然而，细胞克隆技术也引发了一系列伦理和道德问题，我们需要认真思考和处理。在克隆灵长类动物的过程中，是否会涉及到不可接受的动物痛苦？是否可能滥用这项技术导致生物多样性的威胁？这些问题需要我们深入思考，并建立一种平衡的态度来应对和管理。
除此之外，将细胞克隆技术应用于人类是否会引发人类身份、个体权利和社会伦理等问题？虽然从原理和技术层面看，克隆人是可能实现的，但是，克隆人会带来严重的社会和伦理问题，因此，我国政府明确禁止克隆人，我国科学家也坚决反对克隆人。
在思考这些问题的过程中，我们需要认识到细胞克隆技术本身并不是非黑即白的，它有广泛的利与弊。我们需要权衡其中的风险和潜在好处，并以科学的态度和智慧来决定如何应用这项技术，以实现人类的福祉和社会的发展。
最后，我鼓励每位同学思考并提出自己的观点和想法。细胞克隆技术对我们的社会和生活有着深远的影响，我们每个人都应该参与到这一讨论中来，让我们的声音被充分听取，为未来的发展做出有意义的贡献。通过深入思考和平衡利弊，我们可以推动科学和伦理之间的辩论，以确保科技的应用符合伦理原则并造福于人类社会。今天的课程到此结束，谢谢大家！
学情分析：
学生已经了解并学习了体细胞克隆猴的突破性进展，对其在科学研究和医学领域的应用潜力有一定的认识。需要学生引导思考和讨论，以扩展对细胞克隆技术的理解，并培养科学伦理意识。
设计意图：
通过介绍体细胞克隆技术的应用前景和潜在问题，鼓励学生深思细胞克隆技术的利与弊，并提出自己的观点和想法。同时引导学生思考细胞克隆技术可能涉及的伦理和道德问题，并提醒他们在探讨中需权衡风险和潜在好处，以达成合理的结论。
教学策略：
通过概述本节课程的内容，总结体细胞克隆猴在科学研究和医学应用方面的重要意义，强调克隆技术对生物学和医学的潜在影响；提出与细胞克隆技术相关的伦理和道德问题，鼓励学生思考并提出自己的观点和想法。