資源簡介

普通高中教科書·生物學·必修 第一冊
第五章 細胞的生命進程 單元教學設計
一、本單元教材的內容主題與價值作用 本單元在《課程標準》的內容要求中屬于大概念2——“2.3 細胞會經歷生長、增殖、分化和衰老”，主要包含3節“細胞通過分裂實現增殖”“細胞通過分化形成多細胞生物體”“細胞衰老和死亡是自然的生理過程”。 本單元的3節內容主要圍繞細胞的整個生命歷程依次進行編排，同生物個體的生命歷程發展具有緊密聯系。生物體生長發育的基礎就是細胞增殖，這也是細胞生命歷程的起點，有絲分裂保證親子代遺傳信息的穩定遺傳；隨后通過細胞分化形成結構功能專門化的器官和組織，形成多細胞生物體；最后，細胞逐漸走向衰老和死亡，這是自然的生理過程，正常的細胞衰老和死亡是為了維持機體的穩定。 本章內容涉及細胞整體的生命活動情況，需要以前面4章知識內容做鋪墊，包含了細胞的分子組成、結構和功能、物質和能量代謝，是對前面所學概念進行融會貫通的過程。本章還和生物必修二《遺傳與進化》中減數分裂等內容聯系緊密,是學生學習減數分裂的基礎。“細胞分化的本質是基因選擇性表達”這一概念將在生物學必修二《遺傳與進化》課本的第1章第3節中進一步學習。 二、教學目標 （1）通過“模擬動物細胞有絲分裂過程中染色體行為”活動，學習模型與建模的研究方法，并能運用結構與功能觀解釋有絲分裂過程中遺傳信息在親子代細胞間的一致性。 （2）通過觀察植物根尖細胞有絲分裂實驗，學會制作根尖細胞有絲分裂裝片，如實記錄實驗結果，并描述各個時期細胞特征，知道細胞有絲分裂具有周期性特點，分裂間期占細胞周期時間比例最大。 （3）通過分析實例，理解細胞增殖、分化、衰老和死亡是自然的生理過程，對維持機體正常生命活動很重要。 （4）舉例說明細胞的生命歷程在實際生產生活和醫學方面的運用，了解細胞生命歷程失去平衡將引起相關疾病的發生，建立正確的健康觀和科學觀，承擔相應的社會責任。 三、重點、難點與關鍵 1、重點 （1）細胞有絲分裂過程各個時期細胞的特征、親子代之間遺傳信息的保障、有絲分裂具有周期性。 （2）細胞分化概念及相關農業、醫學運用。 （3）細胞衰老和死亡的形態結構和功能變化。 （4）細胞增殖、分化、衰老、死亡是細胞的正常生理過程，對維持機體正常生命活動具有重要意義。 2、難點 （1）細胞有絲分裂過程各個時期細胞的特征、親子代之間遺傳信息的保障 （2）細胞分化概念 （3）細胞衰老和死亡的形態結構和功能變化 （4）細胞增殖、分化、衰老、死亡是自然的生理現象 四、教學方法和手段的設計 1、教學方法 本單元主要教學方法是設立問題情景進行引導式教學，并結合模型和實驗探究，以講授的形勢展開教學過程。 2、手段的設計 （1）借助PPT呈現相關視頻、圖畫、數據 視頻：顯微鏡下細胞的增殖過程、受精卵發育成個體過程、樹葉凋落美景（“落葉不掃”政策。 圖畫數據主要圍繞以下內容：細胞有絲分裂過程不同時期特征、細胞周期性、植物細胞有絲分裂各時期、細胞分化形成不同形態結構的細胞、細胞分化實際生產生活方面的運用、細胞衰老的過程中形態結構變化。 （2）建構模型 有絲分裂過程染色體的行為變化通過模型建構。 （3）實驗 制作植物根尖細胞有絲分裂裝片并觀察。 五、關于思想教育、行為習慣的培養及學習方法指導的設計 關于思想教育、行為習慣和學習方法的指導設計主要圍繞核心素養4個方面展開描述。 1、生命觀念 從結構和功能角度，分析細胞有絲分裂過程通過哪些細胞結構，保證親子代之間遺傳信息的穩定性，說明細胞分化是個體發育的基礎，描述細胞衰老和死亡過程形態結構和功能的變化；感悟細胞增殖、分化、衰老和死亡是自然的生理過程，建構科學的生命觀念。 2、科學思維 通過建構有絲分裂模型，探究現象到本質過程，發展模型與建模的科學思維； 依據細胞分化實例、細胞衰老和死亡等案例，歸納概括細胞分化、衰老和死亡的概念和特點，從具象到抽象科學思維的鍛煉。 3、科學探究 通過“植物根尖細胞有絲分裂”實驗，掌握實驗探究的一般過程，從實驗當中獲取事實和證據，培養學生務實的科學態度，鍛煉動手實踐能力。 4、社會責任 從細胞生命歷程的致病機制角度分析相關社會議題，提出相關治療手段和方法，培養學生積極的健康觀念和社會責任意識。 六、課時安排 主要根據每課時關鍵活動設計展開敘述。 第一課時： 活動1: 利用毛根模擬動物細胞有絲分裂過程中染色體行為。 先呈現顯微鏡下一個細胞分裂產生兩個子細胞的過程。詢問親子代之間遺傳信息是否一樣？遺傳物質需要保持一致，那通過視頻觀看到的細胞一分為二的過程中，細胞核內的遺傳物質是不是可以直接一分為二？為了子代細胞擁有完整一套親代遺傳信息，細胞核內遺傳物質需要先進行復制。核內遺傳物質以染色質形式存在，復制后，以遺傳物質以染色質形式分離是否簡便、高效并準確？用拉開的呈現細絲狀的毛根代表染色質，螺旋折疊形成短粗棒狀結構為染色體，染色體結構便于遺傳物質準確分離。并利用道具介紹染色質、染色體、染色單體和DNA之間的數量、結構關系。詢問染色體散亂分布在細胞中央，然后如何分配到細胞兩極？請學生演示分配過程。學生直接將染色體拉向兩極。然后教師把染色體排好在赤道面上，再讓學生分配遺傳物質。學生明顯感覺便捷高效很多（類比操場分班先排好隊比學生散亂移向兩邊簡單）。染色體整個運動過程都由無形的雙手“中心體”發出的紡錘絲牽拉（類比操場排隊有人指揮）。 第二課時： 活動2：觀察“植物根尖細胞有絲分裂”實驗 學會制作根尖細胞有絲分裂裝片；直觀感受細胞有絲分裂過程中各個時期細胞不同特征，利用光學顯微鏡觀察并記錄視野中植物細胞有絲分裂不同時期的特點，記錄多個視野下不同時期對應的細胞數。 第三課時： 過渡（承接上節實驗課）：詢問植物細胞有絲分裂過程是否和動物細胞相同？先思考植物細胞和動物細胞結構上的有哪些差異？高等植物細胞特有細胞壁，沒有中心體。這兩種結構分別可能影響植物細胞分裂的那個時期與動物細胞不同？前期，形成紡錘體的來源不同；后期，細胞一分為二的方式不同。 記錄多個視野下不同時期對應的細胞數，哪個時期的細胞數量最多？間期。為什么這個時期的細胞數量最多？分裂間期要為分裂期遺傳信息準確分配做好充分準備。細胞具有周期性特點，失去正常的細胞周期調控會產生什么后果？引發什么疾病？介紹乳腺癌。 活動3: 分析“如何扼殺失控的乳腺癌細胞”案例 資料：細胞周期蛋白依賴激酶（CDKs）和細胞周期蛋白（Cyclins）控制著細胞分裂的周期的正常進行，但是在癌細胞中就十分容易失控，助長異常分裂。CDK家族中CDK4和CDK6是某些特定細胞增殖時的好幫手——比如乳腺癌細胞。通過這個重要信息，人類發明出了一個新武器——CDK4/6抑制劑，可以打斷細胞分裂時的一個重要過程（G1期-S期） 乳腺癌細胞異常增殖和細胞分裂哪個時期有關？該時期細胞的主要生命活動是什么？結合課本信息與資料回答。 第四課時： 活動4: 通過圖片、視頻展示受精卵發育過程 觀看受精卵逐漸發育形成多種不同類型細胞過程視頻。詢問是否認識圖中這些細胞？這些細胞形態結構和功能如何？這些細胞都是從一個受精卵不斷分裂而成的細胞，為什么出現了形態結構和功能的差異？各種類型細胞的遺傳信息是否有差異？ 活動5: 分析不同細胞的遺傳信息表達情況 圖表展示了神經細胞、肌細胞、紅細胞的形態、結構、功能、基因以及特定蛋白含量的比較。這三種細胞來源相同，但形態結構和功能不同，具有差異性。據表分析，產生這一差異的分子機理是什么？說明推斷的理由。 活動6:通過實例分析對比不同細胞的分化能力 介紹植物組織培養技術、骨髓干細胞移植技術、胚胎干細胞分化、終末分化細胞實例。通過實例的學習，對比受精卵、神經干細胞、胚胎干細胞、神經細胞的分化能力。 第五課時： 活動7：依據年老個體衰老的特征分析細胞衰老變化 展示鐘南山年輕和年老時的照片。細胞衰老變化我們肉眼看不到，但能否依據個體衰老的特征分析細胞衰老可能會有哪些形態、結構和功能的變化？引導學生利用前面4章所學知識回答問題。 活動8：依據不同細胞壽命和功能分析細胞衰老和生物體衰老關系。 衰老的個體存在細胞衰老現象毋庸置疑，那還在成長發育中的你，體內是否存在衰老的細胞？結合表格中不同細胞壽命以及對應功能進行分析。并接著詢問，在衰老的生物體內，細胞是否都處于衰老狀態？由以上分析可知，細胞衰老是生物體為保護整體的生命延續而存在的自然現象。 活動9: 通過實例分析比較細胞凋亡和壞死 衰老的細胞如果不被及時清除會對機體產生什么影響？衰老細胞不及時清除會變成“僵尸細胞”危害機體。機體如何清除衰老的細胞？通過細胞凋亡方式。能否列舉一些其他你所了解的細胞凋亡現象？（更外顯現象）細胞凋亡除了可以清除衰老的細胞，還能清除哪些類型細胞？被病原微生物感染的細胞（如白細胞）；胚胎發育過程去除多余細胞以促進形態結構形成。外傷造成的細胞死亡是否屬于細胞凋亡？介紹細胞壞死過程和其他實例。 通過上述問題引導和實例分析，學生完成細胞凋亡和壞死對比表格。

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