2.3胚胎工程的理论基础（教学设计）-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

胚胎工程的理论基础 教学设计 教学目标 （1）生命观念：理解受精过程中精子和卵子的生理变化，形成结构与功能相适应的生命观念。 （2）科学思维：通过分析受精和胚胎早期发育的过程，培养逻辑推理和科学探究的能力。 （3）探究实践：通过观察和讨论精子和卵子的结构特点，提升实验设计和问题解决的能力。 （4）态度责任：通过探讨胚胎工程在濒危动物保护中的应用，增强社会责任感和科学伦理意识。 教学重难点 （1）理解受精过程中精子和卵子的生理变化及其相互作用机制。 （2）掌握胚胎早期发育各阶段的特点及其生物学意义。 教学准备 （1）多媒体投影仪和电脑，用于展示濒危野生动物的图片及相关资料，以及精子和卵子的结构示意图。 （2）《动物细胞工程》教材，供学生参考，加深对体细胞核移植技术和无性生殖的理解。 （3）互动式白板和标记笔，便于师生共同列出胚胎早期发育各阶段的特点。 教学过程 一、创设情境、导入新课 通过展示一些濒危野生动物的图片和相关资料（如北方白犀牛），来创设保护这些动物的情境。引导学生思考并提出利用所学知识解决问题的方法，例如通过生物技术手段来繁育濒危物种。（生：可以采用生物技术来繁育濒危动物。）教师进一步引导学生讨论这些方法的可行性和科学依据，激发学生的兴趣。 二、胚胎工程的概念 学生思考讨论如何拯救北方白犀牛，扩大其种群数量的方法。（生：可以采用体细胞核移植技术繁育北方白犀牛。）基于动物细胞工程的知识，说明体细胞核移植技术可用于繁育北方白犀牛。“克隆”是无性生殖的一种形式，虽然能快速繁殖，但后代的遗传多样性较低。为了获得具有更高遗传多样性的个体，可以考虑进行体外受精以培育试管动物。 引入胚胎工程的概念，并强调它包括了诸如体外受精、胚胎分割与移植等关键技术。让学生阅读教材中关于胚胎工程定义的段落：“胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子进行多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎分割、胚胎移植等，以生产优良品种或治疗疾病的技术。”（学生记录关键信息，并尝试用自己的话说出这个概念的意思。） 三、受精前的准备 介绍胚胎工程技术实际上是模拟自然受精过程中的条件，在实验室内完成一系列复杂操作的过程。 给出成熟精子结构图示，让学生观察后回答下列问题： 精子由哪几部分构成？ 精子各部分的功能与结构之间有何关系？（生：精子由头、颈及尾组成，头部携带有DNA，而尾部则有助于其游泳运动。） 展示卵子的结构图，并指出这是哺乳类体内最大的细胞之一，直径大约为140μm；相比之下精子体积要小得多，其头部长仅4~5 μm左右。询问学生这尺寸差异的意义何在？（生：这样的结构差异有利于精子游动以及卵子对精子的选择。） 四、受精的过程 利用PPT展示数据：在自然界里，哺乳动物受精通常发生在输卵管内。然而研究发现，刚射出的精子并不具备立即与卵子结合的能力；此外，不同种类动物排出的卵可能处于不同的成熟阶段，无论是初级还是次级卵母细胞，在达到完全成熟状态之前都不能参与正常的受精作用。 询问学生，在实验室环境下进行人工受精时应如何预先处理精子与卵母细胞？（生：需要先对精子实施获能处理，同时确保卵子已经达到了可接受受精的状态。）随后，请他们阅读课本“受精阶段”的章节，并思考下面的问题： 受精期间，精子必须穿透哪些障碍才能成功抵达卵细胞内部？ 自然界中有哪些机制能够阻止多个精子进入同一个卵子？ 精子一旦进入卵子后会发生什么变化？（生：精子需依次突破透明带、放射冠以及卵细胞膜；防止多精现象发生的措施主要包括透明带反应和卵细胞膜反应；精子入卵后会释放顶体酶，且其头部会与卵细胞膜融合形成雄原核。） 五、胚胎早期发育过程及其主要特点 解释说，当受精作用完成后，受精卵随即开始分裂并逐渐发育成更大的组织单位。指导学生仔细研读课本上关于“胚胎早期发育”的部分： 当第一次分裂完成后，新生的小细胞聚集在一起形成形似桑葚的结构称为“桑葚胚”； 随着时间推移，胚胎中心会出现一个充满液体的空间——囊胚腔，此时整个结构被称为“囊胚”； 最后，在囊胚孵化之后，将经历更多的分化步骤直至最终发展成“原肠胚”。 要求学生们根据上述信息制作一张表格，总结每个发育阶段的特点： 桑葚胚：紧密排列的小细胞团。 囊胚：中央有一个被液体填充的空腔。 原肠胚：胚胎开始分层分化。 提醒学生注意到不同类型动物之间存在着显著差异，特别是在它们从受精到植入子宫所需的时间长短方面。鼓励使用教材中的案例分析题加深理解，并邀请几位同学分享自己对该主题的看法。（生：每一种动物都有独特的发展路径和时间节点，了解这一点对于我们学习生物学非常重要。） 六、归纳总结本节所学内容 重现并巩固当天讲授的关键知识点： 什么是胚胎工程？其主要的研究对象和技术手段是什么？ 在实际操作过程中，我们怎样为精子和卵子做好受精前的准备工作？ 自然状态下受精是怎样发生的？有哪些预防措施避免多精侵入？ 早期胚胎是如何一步步成长壮大的？ 再次强调课程的重点内容： 包括但不限于上述几点。 鼓励学生们积极提问，尤其是那些感到困惑或希望更深入探讨的话题。（生：如果精子没有经过获能阶段就直接接触卵子会产生什么样的后果呢？为什么会有这么多机制来防范多颗精子同时进入一颗卵子的情况发生？） 课后作业 （1）总结并绘制受精过程图，标注出精子依次穿过的结构以及防止多精入卵的机制。 （2）列表比较胚胎早期发育各个阶段的特点，并解释囊胚腔出现的意义。 学科网（北京）股份有限公司 $$