2024-2025學(xué)年高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第2章 第4節(jié) 干細(xì)胞工程教學(xué)設(shè)計 中圖版選修3

2024-2025學(xué)年高中生物第一單元生物技術(shù)與生物工程第2章第4節(jié)干細(xì)胞工程教學(xué)設(shè)計中圖版選修3科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中生物第一單元生物技術(shù)與生物工程第2章第4節(jié)干細(xì)胞工程教學(xué)設(shè)計中圖版選修3教材分析嘿，同學(xué)們，咱們今天要一起探索一下《高中生物》選修3中那個神秘而神奇的話題——干細(xì)胞工程。這可是現(xiàn)代生物技術(shù)的熱點之一哦！咱們要從細(xì)胞的奧秘出發(fā)，一步步揭開干細(xì)胞工程的面紗。準(zhǔn)備好，咱們要一起踏上這段奇妙的科學(xué)之旅啦！??核心素養(yǎng)目標(biāo)教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點，

①掌握干細(xì)胞的基本概念、分類及其生物學(xué)特性；

②理解干細(xì)胞工程在醫(yī)學(xué)治療、組織工程和生物制藥中的應(yīng)用；

③熟悉干細(xì)胞培養(yǎng)、分化和移植的基本技術(shù)流程。

2.教學(xué)難點，

①理解干細(xì)胞的多能性和分化潛能的調(diào)控機制；

②掌握干細(xì)胞移植過程中的免疫排斥和安全性問題；

③分析干細(xì)胞工程在倫理和法規(guī)方面的挑戰(zhàn)與對策。教學(xué)資源-硬件資源：顯微鏡、離心機、細(xì)胞培養(yǎng)箱、PCR儀、生物安全柜

-課程平臺：學(xué)校生物實驗室管理系統(tǒng)、生物學(xué)科在線學(xué)習(xí)平臺

-信息化資源：干細(xì)胞工程相關(guān)的教學(xué)視頻、科普文章、實驗數(shù)據(jù)集

-教學(xué)手段：PPT演示文稿、互動式教學(xué)軟件、實驗指導(dǎo)書教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：同學(xué)們，今天我們要學(xué)習(xí)的是干細(xì)胞工程，我會通過班級微信群發(fā)給大家一份預(yù)習(xí)資料，包括PPT和視頻，請大家提前了解干細(xì)胞的基本概念和分類。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題：在預(yù)習(xí)過程中，我想請大家思考一下，干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)治療中有哪些具體的應(yīng)用？它們與普通細(xì)胞有什么不同？

監(jiān)控預(yù)習(xí)進度：我會通過查看平臺上的預(yù)習(xí)筆記和提問情況，來了解大家的預(yù)習(xí)進度，確保大家都能跟上課程的節(jié)奏。

學(xué)生活動：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：我已經(jīng)仔細(xì)閱讀了預(yù)習(xí)資料，對干細(xì)胞有了初步的認(rèn)識。

思考預(yù)習(xí)問題：我注意到干細(xì)胞在治療疾病方面有很多潛力，但同時也存在一些挑戰(zhàn)，比如免疫排斥問題。

提交預(yù)習(xí)成果：我已經(jīng)將我的預(yù)習(xí)筆記和問題提交給了老師。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過預(yù)習(xí)資料，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)干細(xì)胞的基礎(chǔ)知識。

信息技術(shù)手段：利用微信群和在線平臺，方便監(jiān)控和交流。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前接觸干細(xì)胞工程的相關(guān)知識，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和問題解決能力。

2.課中強化技能

教師活動：

導(dǎo)入新課：還記得我們之前學(xué)習(xí)的細(xì)胞嗎？今天我們要深入探討的是干細(xì)胞，它們在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著怎樣的魔力呢？

講解知識點：我會詳細(xì)講解干細(xì)胞的多能性、分化潛能以及它們在治療疾病中的應(yīng)用。

組織課堂活動：我會設(shè)計一個小組討論，讓你們分析干細(xì)胞移植過程中可能遇到的問題和解決方案。

解答疑問：如果在討論過程中有不清楚的地方，請隨時舉手提問。

學(xué)生活動：

聽講并思考：我會認(rèn)真聽講，并對干細(xì)胞的應(yīng)用領(lǐng)域保持好奇心。

參與課堂活動：我會積極參與小組討論，與同學(xué)們一起探討干細(xì)胞移植的挑戰(zhàn)。

提問與討論：我對干細(xì)胞移植的倫理問題很感興趣，我想聽聽大家的看法。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過講解，讓學(xué)生系統(tǒng)地了解干細(xì)胞工程。

實踐活動法：通過小組討論，讓學(xué)生在實踐中應(yīng)用所學(xué)知識。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

作用與目的：

讓學(xué)生深入理解干細(xì)胞工程的核心概念和應(yīng)用。

通過實踐活動，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：請大家課后閱讀一篇關(guān)于干細(xì)胞治療的科普文章，并寫一篇讀書筆記。

提供拓展資源：我會推薦一些關(guān)于干細(xì)胞工程的書籍和在線課程，供大家進一步學(xué)習(xí)。

反饋作業(yè)情況：我會認(rèn)真批改大家的作業(yè)，并在下次課上給予反饋。

學(xué)生活動：

完成作業(yè)：我會認(rèn)真完成作業(yè)，并嘗試從不同的角度分析干細(xì)胞治療的問題。

拓展學(xué)習(xí)：我會利用老師推薦的資源，深入研究干細(xì)胞工程的前沿動態(tài)。

反思總結(jié)：我會對自己的學(xué)習(xí)過程進行反思，并思考如何將干細(xì)胞工程的知識應(yīng)用到實際生活中。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過閱讀和拓展學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自主探索干細(xì)胞工程的更多可能性。

反思總結(jié)法：通過反思和總結(jié)，幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成果，提升自我學(xué)習(xí)能力。

作用與目的：

鞏固學(xué)生對干細(xì)胞工程的理解，并激發(fā)他們對科學(xué)研究的興趣。

通過拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和終身學(xué)習(xí)的能力。知識點梳理干細(xì)胞工程是一門涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)等多個學(xué)科的交叉學(xué)科。以下是本章節(jié)的主要知識點梳理：

1.干細(xì)胞的基本概念

-干細(xì)胞的定義：具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。

-干細(xì)胞的分類：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

-干細(xì)胞的特性：多能性、自我更新能力和分化潛能。

2.干細(xì)胞的生物學(xué)特性

-干細(xì)胞的自我更新能力：干細(xì)胞可以通過有絲分裂進行自我更新，維持其數(shù)量和特性。

-干細(xì)胞的分化潛能：干細(xì)胞可以分化成多種細(xì)胞類型，參與組織修復(fù)和再生。

-干細(xì)胞的調(diào)控機制：干細(xì)胞的自我更新和分化受多種因素調(diào)控，如基因表達、信號通路和微環(huán)境。

3.干細(xì)胞工程的應(yīng)用

-醫(yī)學(xué)治療：利用干細(xì)胞修復(fù)損傷組織、治療遺傳性疾病和癌癥。

-組織工程：利用干細(xì)胞構(gòu)建人工組織，如皮膚、骨骼和血管。

-生物制藥：利用干細(xì)胞生產(chǎn)藥物，如細(xì)胞因子和抗體。

4.干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

-細(xì)胞分離：從組織中分離出干細(xì)胞，如骨髓、臍帶血和脂肪。

-細(xì)胞培養(yǎng)：在體外培養(yǎng)干細(xì)胞，維持其特性并促進其生長。

-細(xì)胞傳代：通過有絲分裂和培養(yǎng)，使干細(xì)胞在體外無限增殖。

5.干細(xì)胞的分化與誘導(dǎo)

-細(xì)胞分化：干細(xì)胞在特定條件下分化成特定細(xì)胞類型，如心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和肝細(xì)胞。

-誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）：通過基因重編程技術(shù)，將成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有多能性的干細(xì)胞。

-干細(xì)胞分化調(diào)控：通過調(diào)節(jié)基因表達和信號通路，控制干細(xì)胞分化方向。

6.干細(xì)胞移植與臨床應(yīng)用

-干細(xì)胞移植：將干細(xì)胞移植到受損組織中，修復(fù)損傷和促進組織再生。

-臨床應(yīng)用案例：干細(xì)胞治療心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和肝臟疾病等。

-移植過程中的免疫排斥：干細(xì)胞移植可能引發(fā)免疫排斥反應(yīng)，需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

7.干細(xì)胞工程的倫理與法規(guī)

-倫理問題：干細(xì)胞工程涉及人類胚胎、遺傳倫理和患者隱私等問題。

-法規(guī)政策：各國對干細(xì)胞工程的研究和應(yīng)用制定了相應(yīng)的法規(guī)和政策。

8.干細(xì)胞工程的前沿研究

-干細(xì)胞治療的安全性：研究干細(xì)胞治療過程中可能出現(xiàn)的副作用和風(fēng)險。

-干細(xì)胞來源的替代：探索非胚胎來源的干細(xì)胞，如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

-干細(xì)胞治療的個性化：根據(jù)患者的個體差異，定制化干細(xì)胞治療方案。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.干細(xì)胞的基本概念與分類

①干細(xì)胞定義：具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。

②干細(xì)胞分類：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

③干細(xì)胞特性：多能性、自我更新能力和分化潛能。

2.干細(xì)胞的生物學(xué)特性

①自我更新能力：通過有絲分裂進行自我更新。

②分化潛能：分化成多種細(xì)胞類型。

③調(diào)控機制：基因表達、信號通路和微環(huán)境。

3.干細(xì)胞工程的應(yīng)用

①醫(yī)學(xué)治療：修復(fù)損傷組織、治療遺傳性疾病和癌癥。

②組織工程：構(gòu)建人工組織，如皮膚、骨骼和血管。

③生物制藥：生產(chǎn)細(xì)胞因子和抗體。

4.干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)

①細(xì)胞分離：從組織中分離干細(xì)胞。

②細(xì)胞培養(yǎng)：在體外培養(yǎng)干細(xì)胞。

③細(xì)胞傳代：干細(xì)胞無限增殖。

5.干細(xì)胞的分化與誘導(dǎo)

①細(xì)胞分化：特定條件下分化成特定細(xì)胞類型。

②誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）：基因重編程技術(shù)轉(zhuǎn)化成多能性干細(xì)胞。

③干細(xì)胞分化調(diào)控：基因表達和信號通路控制分化方向。

6.干細(xì)胞移植與臨床應(yīng)用

①干細(xì)胞移植：修復(fù)損傷組織，促進組織再生。

②臨床應(yīng)用案例：治療心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和肝臟疾病等。

③免疫排斥：移植過程中可能引發(fā)的免疫反應(yīng)。

7.干細(xì)胞工程的倫理與法規(guī)

①倫理問題：人類胚胎、遺傳倫理和患者隱私。

②法規(guī)政策：各國對干細(xì)胞工程的研究和應(yīng)用制定法規(guī)。

8.干細(xì)胞工程的前沿研究

①安全性研究：干細(xì)胞治療過程中的副作用和風(fēng)險。

②干細(xì)胞來源的替代：非胚胎來源的干細(xì)胞。

③個性化治療：根據(jù)患者個體差異定制治療方案。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天我們共同探索了干細(xì)胞工程這一激動人心的領(lǐng)域。通過學(xué)習(xí)，我們了解到干細(xì)胞的基本概念、分類、生物學(xué)特性以及它們在醫(yī)學(xué)治療、組織工程和生物制藥中的應(yīng)用。以下是本節(jié)課的要點總結(jié)：

1.干細(xì)胞定義：具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。

2.干細(xì)胞分類：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

3.干細(xì)胞特性：多能性、自我更新能力和分化潛能。

4.干細(xì)胞工程的應(yīng)用：醫(yī)學(xué)治療、組織工程和生物制藥。

5.干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)：細(xì)胞分離、培養(yǎng)和傳代。

6.干細(xì)胞的分化與誘導(dǎo)：細(xì)胞分化、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞和分化調(diào)控。

7.干細(xì)胞移植與臨床應(yīng)用：移植修復(fù)、免疫排斥和臨床案例。

8.干細(xì)胞工程的倫理與法規(guī)：倫理問題和法規(guī)政策。

9.干細(xì)胞工程的前沿研究：安全性、干細(xì)胞來源替代和個性化治療。

當(dāng)堂檢測：

為了鞏固今天所學(xué)內(nèi)容，我們將進行以下當(dāng)堂檢測：

1.選擇題

-干細(xì)胞的主要特性是：

A.自我更新能力

B.分化潛能

C.以上都是

-干細(xì)胞工程在以下哪個領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用？

A.醫(yī)學(xué)治療

B.組織工程

C.生物制藥

D.以上都是

2.判斷題

-干細(xì)胞移植過程中不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。（）

-誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）是通過基因重編程技術(shù)獲得的。（）

3.簡答題

-簡述干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)治療中的應(yīng)用。

-解釋干細(xì)胞移植過程中可能遇到的免疫排斥問題。課后作業(yè)為了幫助學(xué)生更好地鞏固和深化對干細(xì)胞工程的理解，以下是一些課后作業(yè)題目，涵蓋了本節(jié)課的知識點：

1.實驗報告

作業(yè)內(nèi)容：假設(shè)你是一名干細(xì)胞工程師，請設(shè)計一個實驗方案，以證明誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）具有分化成神經(jīng)細(xì)胞的能力。

作業(yè)要求：詳細(xì)描述實驗?zāi)康?、原理、材料、方法、步驟、預(yù)期結(jié)果和分析。

2.案例分析

作業(yè)內(nèi)容：閱讀一篇關(guān)于干細(xì)胞治療帕金森病的案例，分析干細(xì)胞治療在帕金森病治療中的應(yīng)用價值和潛在風(fēng)險。

作業(yè)要求：總結(jié)案例中的關(guān)鍵信息，討論干細(xì)胞治療的優(yōu)勢和局限性，并提出你的見解。

3.小組討論

作業(yè)內(nèi)容：分組討論干細(xì)胞工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用，如細(xì)胞因子和抗體的生產(chǎn)。

作業(yè)要求：每組選擇一種生物制藥產(chǎn)品，分析其生產(chǎn)過程中干細(xì)胞工程的應(yīng)用，討論如何提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.寫作任務(wù)

作業(yè)內(nèi)容：撰寫一篇關(guān)于干細(xì)胞工程倫理問題的短文，討論基因編輯技術(shù)對人類胚胎干細(xì)胞研究的倫理影響。

作業(yè)要求：明確你的立場，論述你的觀點，并提供相關(guān)的倫理原則和法律法規(guī)作為支持。

5.問答練習(xí)

作業(yè)內(nèi)容：以下是一些關(guān)于干細(xì)胞工程的問題，請回答每個問題。

-問題1：什么是干細(xì)胞的多能性？舉例說明多能性干細(xì)胞在組織修復(fù)中的應(yīng)用。

-問題2：簡述干細(xì)胞移植過程中可能遇到的免疫排斥問題，并提出可能的解決方案。

-問題3：干細(xì)胞工程在生物制藥領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？舉例說明這些應(yīng)用對醫(yī)學(xué)研究的意義。

答案示例：

1.實驗報告

-實驗?zāi)康模鹤C明iPS細(xì)胞具有分化成神經(jīng)細(xì)胞的能力。

-原理：iPS細(xì)胞經(jīng)過特定的誘導(dǎo)條件可以分化成特定類型的細(xì)胞。

-材料與方法：iPS細(xì)胞、神經(jīng)誘導(dǎo)因子、培養(yǎng)皿等。

-步驟：1.分離iPS細(xì)胞；2.加入神經(jīng)誘導(dǎo)因子；3.觀察細(xì)胞形態(tài)變化；4.進行神經(jīng)元特異性標(biāo)記檢測。

-預(yù)期結(jié)果：iPS細(xì)胞分化成神經(jīng)細(xì)胞。

2.案例分析

-案例信息：帕金森病患者通過干細(xì)胞移植治療，癥狀得到緩解。

-優(yōu)勢：干細(xì)胞具有自我更新和分化潛能，可以修復(fù)受損的神經(jīng)元。

-局限性：干細(xì)胞移植存在免疫排斥風(fēng)險，且治療成本較高。

3.小組討論

-產(chǎn)品：胰島素。

-應(yīng)用：利用干細(xì)胞技術(shù)生產(chǎn)胰島素，有望解決糖尿病患者對胰島素的依賴。

4.寫作任務(wù)

-立場：支持基因編輯技術(shù)在人類胚胎干細(xì)胞