动物细胞培养与核移植技术探究性教学设计(一期)_动物细胞培养论文

“动物细胞培养和核移植技术”(第一课时)的探究式教学设计,本文主要内容关键词为:课时论文,动物论文,式教学论文,细胞培养论文,技术论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      一、教材分析和教学思路

      “动物细胞培养和核移植技术”是人教版高中生物学教材选修3《现代生物科技专题》专题2“动物细胞工程”中第一节内容。本节教学中,采用“内环境稳态和理化性质”的相关知识来探讨动物细胞培养的条件和动物细胞培养过程的注意事项;通过问题探讨和PPT片段,来检验学生对知识理解、掌握和应用能力;通过小组合作学习的方式列举动物细胞培养的应用并尝试用生物学原理进行解释。这样处理的优点是消除学生对本节内容学习的困惑和恐惧,激发学生学习的热情,让学生更容易理解和掌握学习的重点,并明白学习生物学不是靠死记硬背的,而是要建立知识的联系,要学以致用。

      二、教学目标

      1.知识目标

      简述并解释动物细胞培养的条件;简述动物细胞培养的过程和注意事项;理解动物细胞贴壁生长和接触抑制现象;列举动物细胞培养技术的实际应用。

      2.能力目标

      培养知识的迁移能力;用已学知识“内环境稳态和理化性质”去突破学习难点的能力;解释癌细胞没有接触抑制生长的原因。

      3.情感态度与价值观

      关注动物细胞培养技术的研究进展和应用前景;认同内环境稳态和理化性质是动物细胞培养的理论基础。

      三、教学过程

      1.复习已学知识

      复习内环境的化学组成、理化性质、内环境稳态和内环境稳态的重要意义等知识点。帮助学生建立新旧知识的联系,并引出本节课的问题研究。

      2.问题探究

      内环境是人体内细胞生活的液体环境,那么在体外培养哺乳动物细胞应该选择固体培养基,还是液体培养基?根据内环境的化学成分,讨论体外培养哺乳动物细胞必须要提供哪些营养物质?根据内环境稳态的理化性质,探讨体外进行哺乳动物细胞培养的温度、pH和气体条件;血浆的pH之所以稳定在7.35~7.45,是因为有

等,那么在体外培养哺乳动物细胞时,怎样维持pH相对稳定呢?这些问题的探讨是本节课培养学生思维能力和生物学学习观的关键。所以,这个环节要舍得花时间,给学习小组讨论,得出结论。

      3.用学生的讨论结果导入新课

      用学生探讨的结果,引出本节课的重点内容之一“动物细胞培养的条件”。学生在已学知识的基础上进行新问题的探讨,在取得丰富结果的情况下,整合多个小组合作学习的结果,答案就会接近真实。因为内环境是人体细胞生活的液体环境,体外培养动物细胞,当然选择液体培养基;根据内环境的化学组成,体外培养动物细胞需要的营养物质主要有蛋白质、葡萄糖、氨基酸、无机盐(但是对血清和促生长因子,没有学习小组能写出来,必须引导学生阅读教材,或查阅资料,了解血清和促生长因子在动物细胞培养中的作用);根据内环境的理化性质,体外培养哺乳动物的渗透压为770 kPa、温度在37℃左右、pH在7.35~7.45之间。通过阅读教材,学生明白多数哺乳动物体温以36.5℃±0.5℃为宜,pH以7.2~7.4为宜;整个培养过程保持无菌无毒状态;

是保证培养细胞进行有氧呼吸所必需,其中混有少量

有调节培养液pH值的作用。在学生充分讨论并形成上述的认识后,阅读教材,归纳、总结动物细胞培养要满足的条件有:无菌、无毒环境;特定的营养条件、温度和pH以及气体环境。同时,也要学生说出动物细胞培养液的营养成分与植物组织培养基中的营养成分的异同点。

      4.直接进入动物细胞培养的实验过程

      在学生了解动物细胞培养的条件后,带着学习的乐趣和成功感进入动物细胞培养实验过程的学习。对动物细胞培养过程是全新的学习内容,学生无法自行探讨设计实验思路。可让学生先阅读教材,对动物细胞培养的过程有大致认识后,教师展示不完整的PPT,学生讨论,把横线上的知识补充完整,如图所示。

      

      在学生完成知识填空后,教师对其中知识链接性较强的关键点提问,引导学生进一步形成正确的学习观。问题1:根据酶的作用特性,可以用胃蛋白酶代替胰蛋白酶或者胶原蛋白酶吗?说明理由。问题2:如果用胰蛋白酶处理组织细胞时间过长行吗?或者说科学家在实验前,科学家对酶处理的时间要做预实验其目的是什么?问题3:如果本实验培养的不是正常组织细胞而是小鼠骨髓瘤细胞,能看到细胞贴壁生长或者细胞的接触抑制吗?请解释。问题4:进行动物体细胞核移植实验,供体组织细胞培养到几代以内最佳?说明理由。这4个问题的难度是递增的。问题3和问题4的设置目的是让学生对癌细胞有更高层次的认识,懂得动物体细胞核移植实验供体组织细胞的培养在10代以内的真正原因。学生讨论结束后,播放骨髓瘤细胞生长的视频,使学生对“癌细胞的特点”的理解和记忆有个升华过程,认识到癌细胞能够无限繁殖的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,导致癌细胞膜糖蛋白减少,失去了细胞贴壁生长和细胞的接触抑制,有些癌细胞内染色体数目会增加,但是以非整倍数增加,所以没有正常的二倍体核型,由此目前使用的或冷冻保存的细胞通常是10代以内的细胞,保持了正常的二倍体核型,为理解以后章节“动物体细胞核移植”、“动物细胞融合和单克隆抗体”的实验材料选择等起承上启下的作用。

      5.小组合作学习动物细胞培养技术的应用

      课前,教师要求各学习小组通过阅读教材、查找资料等方式列举动物细胞培养技术的应用,并制作成PPT发给教师。教师在课堂上请准备较充分的小组展示动物细胞培养技术的应用:制备生物制品如单克隆抗体、病毒疫苗等;提供基因工程受体细胞;检测有毒物质等,并对这些技术应用进行简单的知识原理介绍。最后,为了帮助学生建立起选修模块与必修模块的知识联系,向全班学生提问。问题1:培养动物细胞可用于检测有毒物质,假设这种物质的毒性是引起染色体变异,应该在什么时期观察?请说明理由。如果这种物质的毒性是引起基因突变,主要发生在什么时期?请说明理由。

      四、教学反思

      高中生物学教材选修3的学习实际上是一种生物科学技术和生物科学知识的普及,绝大多数技术是无法操作和演示的,学生学习的主要矛盾是想学但又感到抽象,常常会出现思维断层,难以突破教学难点,落实教学重点。

      所以,可应用已经学过的知识“内环境的稳态和理化性质”进行导入,探讨动物细胞培养的条件与人体内环境稳态的联系,有助于学生建立起有效的知识联系;通过设置关联性强的问题串和不完整的PPT片段,来检验学生对知识理解、掌握和应用能力;以小组合作学习的方式列举动物细胞培养的应用,并尝试用生物学原理解释之,来实现有效教学,并培养学生正确的学习观。

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