2.2动物细胞工程—动物细胞培养教学设计2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

课程名称

动物细胞工程—动物细胞培养

选用教材

高中生物人教版选修三

教学章节

第二章第二节

授课对象

高二学生

授课类型

新授课

授课学时

1课时（45分钟）

一、教学内容分析

本节课以大面积烧伤人造皮肤临床应用为生活情境导入，明确动物细胞培养是动物细胞工程三大技术的基础。第一板块系统梳理动物细胞体外培养四大必备条件：营养条件、无菌无毒环境、适宜温度 pH 渗透压、95% 空气 + 5% CO₂气体环境，解析血清、CO₂的特殊作用；第二板块完整拆解动物细胞培养实操流程：动物组织取材→胰蛋白酶 / 胶原蛋白酶分散细胞→制备细胞悬液→原代培养→接触抑制分瓶传代培养，区分贴壁生长、悬浮生长两类细胞，辨析原代、传代培养概念；第三板块拓展干细胞培养与临床应用，区分胚胎干细胞、成体干细胞、iPS 诱导多能干细胞的分化潜能，结合 iPS 细胞治疗疾病示意图辩证分析干细胞医疗收益与肿瘤风险；全程对比植物组织培养，串联前一节植物细胞工程知识，为后续动物细胞融合、核移植搭建理论与实验基础。

二、学情分析

1. 知识根基

学生前一节掌握植物组织培养全套流程、脱分化再分化、无菌培养、细胞全能性等知识，具备离体细胞培养通用理论基础；必修 1 掌握细胞膜主要成分为蛋白质，可理解蛋白酶分散细胞的原理；必修 2 了解细胞分裂、细胞分化，知道干细胞具备多向分化能力；能区分植物体细胞全能性，但不清楚动物体细胞全能性受限，仅干细胞具备强分化潜能；知道体外培养需要无菌环境，但不理解动物细胞培养液定期更换、CO₂维持 pH 等特有培养条件。

2. 能力概况

高二学生具备条件分类图、动物细胞培养流程图、iPS 细胞临床应用示意图识图归纳能力，但动物与植物离体培养异同对比逻辑梳理零散；小组讨论时难以结合动物细胞体内生存环境推导体外四大培养条件；分析接触抑制、原代传代培养先后顺序因果推理片面；辩证分析干细胞临床收益与安全风险时论证维度单一；无法自主区分胚胎干细胞、成体干细胞、iPS 细胞分化潜能差异。

3. 认知误区

学生典型认知误区：一是动物体细胞和植物体细胞一样可直接发育成完整个体，忽略动物体细胞全能性难以实现，仅干细胞可多向分化；二是动物细胞培养可用胃蛋白酶分散组织，胃蛋白酶适宜酸性环境，体外培养液中性不适用；三是 CO₂为细胞呼吸原料，不清楚 CO₂仅用于缓冲维持培养液 pH，氧气才是呼吸底物；四是传代培养可无限增殖，多数细胞传代一定次数后衰老凋亡；五是 iPS 细胞等同于胚胎干细胞，二者取材、伦理、免疫排斥风险存在显著差异；六是动物细胞培养都需要光照，动物细胞体外培养不需要光照。

三、教学目标

1. 生命观念

1. 内环境稳态观：动物体内细胞依托机体内环境维持增殖代谢，体外培养必须人工模拟营养、温度、pH、气体、无菌无毒稳态，缺少任一条件细胞增殖受阻、凋亡。
2. 细胞分化潜能观：动物体细胞分化程度高、全能性受限制；胚胎干细胞具备发育为全部体细胞的全能潜能，成体干细胞仅定向分化局部组织，iPS 细胞经诱导重编程恢复多能分化特性。
3. 结构与功能观：细胞间蛋白质粘连依靠胞外蛋白，胰蛋白酶、胶原蛋白酶水解蛋白实现组织分散；贴壁细胞依靠载体表面完成分裂增殖，接触后分裂停滞体现细胞间信号调控。

2. 科学思维

1. 演绎推理思维：依托动物体内内环境组分，推导体外细胞培养四大必需条件，反向分析培养液不更换、杂菌污染、气体配比失衡引发的细胞培养失败原因。
2. 线性建模思维：依托动物细胞培养流程图搭建 “取材→分散→原代→传代” 完整体外培养操作模型。
3. 对比归纳思维：表格分类对比动物细胞培养与植物组织培养的培养基、酶、生长特性、全能性差异；区分三类干细胞分化潜能、临床优劣。
4. 辩证评估思维：辩证分析干细胞、iPS 细胞再生医学临床价值与致瘤、伦理安全风险。

3. 科学探究

1. 观察动物细胞培养所需条件分类图，小组梳理体外培养四大条件，解析血清、CO₂、定期换液的作用；
2. 观察动物细胞培养过程示意图，完整拆解组织分散、原代、传代全套无菌操作，区分贴壁生长、接触抑制现象；
3. 观察 iPS 细胞用于治疗人类疾病示意图，对比胚胎干细胞、成体干细胞、iPS 细胞分化能力与临床优缺点；

完整走完 “烧伤人造皮肤情境导入→动物细胞体外培养四大条件→原代与传代培养完整流程→干细胞分类及临床应用→动植物离体培养对比” 探究流程，提升流程建模、培养条件逻辑推导、干细胞多维辩证分析探究能力。

4. 社会责任

1. 依托人造自体皮肤、造血干细胞治疗白血病临床案例，认识动物细胞培养、干细胞技术在再生医学、疑难疾病治疗的民生医疗价值；
2. 理解 iPS 细胞取自患者自体细胞，规避胚胎干细胞伦理争议、免疫排斥难题，体会生物科研技术改良带来的医学突破；
3. 客观看待干细胞临床致瘤风险，树立理性看待前沿生物技术收益与潜在安全隐患的科学态度；
4. 了解我国干细胞科研进展，增强再生医学领域科研自信，认同细胞工程技术助力临床医学发展、守护人民健康的社会价值。

四、教学重难点

重点

1. 动物细胞体外培养四大条件：营养、无菌无毒、温 pH 渗透压、95% 空气 + 5% CO₂气体环境，血清与 CO₂功能；
2. 动物细胞培养完整流程：组织取材、蛋白酶分散细胞、原代培养、接触抑制、分瓶传代培养，原代 / 传代概念区分；
3. 三类干细胞（胚胎干细胞、成体干细胞、iPS 细胞）分化潜能与临床应用；

难点

1. 结合动物体内内环境稳态完整推导体外全部培养条件，区分动植物离体培养差异；
2. 理解接触抑制产生机理，梳理贴壁细胞传代前再次酶解分散的底层逻辑；
3. 多维度辩证分析干细胞、iPS 细胞临床应用的收益与安全风险。

五、教学方法

  临床医疗情境导入法：大面积烧伤人造自体皮肤临床难题导入动物细胞培养应用价值；

  图文流程拆解法：培养条件分类图、细胞培养流程图、iPS 细胞临床示意图分层讲解全套知识；

  对比表格归纳法：动植物细胞离体培养对比、三类干细胞特性对比梳理；

  小组思辨讨论法：干细胞临床利弊、动植物培养异同多维辩证分析；

  问题链探究法：以体外培养模拟体内环境为主线设置递进问题链，自主推导培养条件。

六、教学资源

动物细胞培养需要满足的条件图、动物细胞培养过程示意图、iPS 细胞用于治疗人类疾病示意图；配套素材：动植物离体培养对比填空表格；原代传代培养流程梳理任务单；干细胞临床伦理与风险拓展科普材料。

七、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

环节一 情境导入（5 分钟）

  出示人造皮肤实景创设医疗情境

抛出导入讨论问题：重度烧伤患者自体健康皮肤不足，异体皮肤存在免疫排斥，如何利用患者自身少量皮肤细胞批

  观看培养条件分类图，识别营养、无菌、温湿度、气体四大模块，小组交流体外培养模拟动物体内内环境的设计思路。

  独立完成导入思辨问答题，同桌互相核对答案，记录本节课三大学习主线：体外培养四大条件、原代传代完整流程、干细胞分类与临床应用。

  完整口述动物细胞培养定义：取动物组织分散为单细胞，人工调控体外环境使其生长、增殖的生物技术，是动物细胞工程基础。