“胚胎工程的应用及前景”一节的教学设计

王吉文

(江苏省南京市人民中学 210005)

1 教材分析

“胚胎工程的应用及前景”是人教版高中生物学教材选修3《现代生物科技专题》专题3“胚胎工程”的内容，主要包括“胚胎移植”“胚胎分割”“胚胎干细胞”。其中教学重点是“胚胎移植和胚胎分割的操作过程、意义”，难点是“胚胎移植的生理学基础”。教材在“胚胎移植”部分，按照“胚胎移植的概念、现状和意义、生理学基础和操作程序”为顺序进行编写；在“胚胎分割”部分，按照“胚胎分割的概念、仪器、操作注意事项、操作方法以及不足”为顺序进行编写。

笔者根据课时等实际教学需要，选取“胚胎移植”“胚胎分割”两部分内容进行挖掘，并调整顺序，再向学生提供一系列文本资料，引导学生基于文本资料，通过合作、探究的学习方式形成知识间的联系，以建构概念，加深对所学知识的理解，提高分析、推理、归纳、概括、批判等能力。

2 教学目标

2.1 知识目标 简述胚胎移植的程序、生理学基础和意义；说出胚胎分割的应用意义。

2.2 能力目标 尝试通过分析文字、曲线图、表格、流程图和视频等形式的信息获得结论。

2.3 情感态度与价值观目标 认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用；关注胚胎工程的研究进展和应用价值。

3 教学过程

3.1 问题设疑，发散思维，激发学习兴趣 教师设置问题情景：某农场有良种的公牛和高产的奶牛数头，还有多头低产的奶牛，有哪些方法能在短期内大量繁殖高产的良种奶牛？引导学生发散思维(得出：通过克隆、转基因或体外受精培育良种奶牛)教师展示出这三种方法的操作过程，提出：这方法最后都需要进行什么操作？(学生容易得出：需要进行“胚胎移植”)引出本节课的学习重点。

3.2 分析资料，深入理解胚胎移植的操作程序和生理学基础 将学生分为4人一组，将事先收集并经处理的资料展示给学生，引导学生在分析资料的基础上，思考、探究教师设计的问题，自主归纳胚胎移植操作程序、生理学基础等知识。同时，让学生充分理解胚胎移植各项操作背后的原理，提高分析、推理和批判等理性思维的能力。

3.2.1 超数排卵及排卵后的配种或人工受精 教师展示奶牛卵巢在一个自然发情周期中生卵过程示意图，提出：上述的三种方法能够实施的前提条件是必须获得充足的奶牛卵子，而奶牛卵巢中虽然有很多卵子同时发育，但是一般一次只有一个卵子能发育成熟并排出。如何充分挖掘奶牛的排卵潜力？(学生容易得出：要进行超数排卵)

教师接着提出：如何进行超数排卵呢？然后向学生展示资料1“奶牛排卵前后垂体相关激素变化示意图”“下丘脑、垂体、卵巢轴工作示意图”。教师设疑：根据垂体激素水平变化，你认为促使奶牛排卵的直接原因是什么？结合教材的知识，你认为奶牛一次只能排出一个成熟卵子的原因是什么？可以通过什么途径增加奶牛排卵？(引导学生得出：促使排卵的直接原因是促性腺激素分泌增加，奶牛一次只排出一颗卵子的主要原因是雌性激素对下丘脑和垂体的负反馈作用，如果需要超数排卵则一般需要给奶牛注射促性腺激素)教师提出：超数排卵完成后，应进行什么操作？(引导学生说出：进行配种或人工授精，获得优良性状的胚胎)

3.2.2 冲卵和质检 展示资料2“早期胚胎发育的过程图”、资料3“囊胚侵入子宫内膜的过程”：早期胚胎发育在受精后第5～6 d开始，8 d完成在子宫内膜上的“着陆”，11～12 d完成；资料4”透明带能防止免疫细胞攻击和帮助胚胎穿过输卵管”；资料5“冲卵和质检过程”的示意图和视频。

教师引导学生分析资料，提出：一般情况下，配种和人工授精后不迟于7 d就要进行冲卵，你能结合资料说一说这样做的原因是什么吗？冲卵能够顺利进行的生理学基础是什么？透明带的作用对于受体接受外来的胚胎进入子宫有什么帮助？为什么质检要求保留胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎？(引导学生总结得出：冲卵的生理学基础是早期胚胎和子宫没有建立联系；透明带能够帮助外来胚胎抵抗受体的排斥和在受体子宫内顺利着床；之所以选择桑椹胚或囊胚是因为发育到此阶段的胚胎才能更好地与子宫内膜建立联系)

3.2.3 早期胚胎移植入受体子宫 展示资料6“奶牛在一个自然发情周期的21 d内，子宫生理状态的变化”。如果在发情周期10 d排卵，随着雌激素增加到一定程度，子宫大约在17 d进入能接受胚胎的最佳生理状态；如果没有胚胎着床，在21 d左右，随着雌激素水平下降，子宫重新进入不能孕育胚胎的状态。教师提出：供体胚胎能够随时植入受体的子宫吗？如果受体子宫能够顺利接受胚胎，还应该具备什么生理学基础？(引导学生得出：需要供体和受体子宫达到同一生理状态即需要进行同期发情)

继续展示资料7：如果21 d后，性激素含量不降低，则子宫处于孕育子代的生理状态的时间会延长；一定条件下，延长的时间和含量成正相关；前列腺素可以促进黄体退化，而黄体分泌维持子宫维持能孕育胚胎的雌激素。教师提出：假设目前是4月1日，现在有1头供体奶牛、3头受体奶牛，其排卵时间分别是4月10日、12日、16日和19日，根据资料，如果想让所有奶牛下次排卵在4月25日左右，对供受体应该如何处理？(引导学生得出：对于前3头在排卵后进行注射雌激素延长其发情周期，对于最后1头在排卵后注射前列腺素，缩短其发情周期)让学生理解为什么以及如何对供受体奶牛进行同期发情的方法。

然后教师提出：是否所有条件下都需要对供受体同期发情？(引导学生得出：如果利用冷冻储存的胚胎进行移植，则不需要如此处理)让学生通过批判思维，理解同期发情的本质。

继续提供资料8“胚胎移植操作的视频”，引导学生观看视频并总结胚胎移植具体的操作方式：手术法和非手术法以及妊娠检查的必要性和过程，让学生对胚胎移植的过程建立直观的印象。

3.2.4 归纳总结移植的过程 在上述活动基础上，教师通过图1引导学生自主建立、归纳胚胎移植操作程序、生理学基础等知识结构。

教师接着提出：你能给胚胎移植下一个定义吗？胚胎移植有什么意义？引导学生根据所建立的知识联系，结合教材自主建构胚胎移植的概念，思考并说出其意义。

3.3 分析资料，合作学习，自主总结胚胎分割的操作和意义 教师提出：一般1头奶牛一年可提供20枚优良性状的胚胎。但是，受体奶牛数量远超20头，如何利用这些胚胎提高家畜产量，提高优良品种的推广速度？如何利用多个同卵多胞胎动物，降低因个体差异而造成的误差？(引导学生得出：可以通过胚胎分割的方式达到此目的)

图1 胚胎移植操作程序及生理学基础的知识归纳

教师展示资料9：科学家发现，处于四细胞时期的老鼠一半卵裂球(2个细胞)已被破坏，但是剩下的小鼠2细胞胚仍可发育并生出小鼠。后来科学家成功分离小鼠2细胞胚卵裂球，装入空透明带中，体外培养至桑椹胚或囊胚，经胚胎移植后发育为正常个体，产生同卵孪生鼠。科学家对牛的囊胚进行二分和四分割，其二分胚和四分胚的成活率分别为89%和70%，移植后未得到同卵四生牛犊。

资料10：透明带使胚胎细胞保持良好的接触，保护胚胎细胞免受免疫细胞的攻击，帮助胚胎穿过输卵管。内细胞团中细胞已经初步分化和位置固定时，如果出现分割不均等，则细胞数量少的胚胎发育中畸形率大大增加。

资料11：科学家发现，随着分割次数的增加，细胞凋亡比和畸胎率逐渐增加、妊娠率逐渐下降；胚胎分割产生的个体初生重普遍比单胎轻。

教师引导学生结合教材分析资料，提出：什么叫胚胎分割？为什么能进行胚胎分割？胚胎分割时应该注意什么问题？胚胎分割有什么不足之处？胚胎分割有什么意义？由学生讨论并回答问题，自主总结相关知识，培养学生分析、归纳、概括等能力。

3.4 尝试撰写综述，进行多角度评价 在常规纸笔测试评价的基础上，引导学生就自己感兴趣的内容，利用网络、图书馆等资源，收集、整理胚胎工程相关研究的最新进展，撰写综述。教师进行评比，将优秀的综述进行校园专题展示。

4 教学反思

本节课通过对教材内容进行挖掘，调整了知识呈现顺序，辅以提供多种资料，引导学生结合教材分析资料，进行小组合作和探究，自主建立、归纳知识结构，促进学生对重点难点知识的理解，并提高分析、推理、归纳、概括能力。在评价方面，进行了学生撰写综述的探索。实践证明，学生在查找资料和撰写综述的过程中，产生了课堂上不曾想到的疑问，这些问题能进一步激发学生的学习兴趣，促进学生对教材知识的深入理解。