胚胎工程

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
j.Co M 專題3 胚胎工程
體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞的培養(yǎng)等胚胎工程技術(shù),不僅廣泛應(yīng)用在畜牧業(yè)生產(chǎn)中,而且與醫(yī)學(xué)、制藥業(yè)等的發(fā)展,以及人們的生活有著越來越密切的關(guān)系。因此,讓學(xué)生了解一些有關(guān)胚胎工程的知識及社會應(yīng)用價值,對于學(xué)生開闊視野,關(guān)注現(xiàn)代生物科技的發(fā)展,更深入地理解生物科學(xué)在社會中的應(yīng)用是十分必要的。
本專題教材分析
一、 目的要求
知識方面
1.簡述動物胚胎發(fā)育的基本過程。
2.簡述胚胎工程的理論基礎(chǔ)。
3.舉例說出胚胎工程的應(yīng)用及發(fā)展前景。
情感態(tài)度與價值觀方面
1.認同胚胎工程在畜牧業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用價值。
2.關(guān)注胚胎工程的研究進展。
能力方面
搜集胚胎工程研究進展的資料,撰寫專題綜述報告。
有關(guān)胚胎工程的內(nèi)容是首次編入高中選修教材,這部分知識對教師和學(xué)生來說比較陌生,在中應(yīng)該注意以下幾個問題:
1.明確學(xué)習(xí)胚胎工程知識的目的。
由于現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)對國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的影響,因此,它越來越成為各國研究開發(fā)的重點和科技競爭的熱點。進入21世紀以來,各國政府十分重視生物技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化,加大了培育和扶持的力度。我國政府也把生物科學(xué)技術(shù)作為優(yōu)先研究和發(fā)展的領(lǐng)域,并取得了令人矚目的成就。胚胎工程是生物技術(shù)的重要組成部分,它的研究和應(yīng)用不僅推動了制藥、器官移植醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的變革,而且還加速了畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。目前我國在胚胎移植改良牛、羊品種,體細胞克隆牛、羊等家畜的技術(shù)方面已經(jīng)進入國際先進行列。因此,了解一些胚胎工程的知識,可以為學(xué)生將來繼續(xù)學(xué)習(xí)和走向社會打下基礎(chǔ)。教師在教學(xué)過程中要結(jié)合教材內(nèi)容,不斷強化學(xué)習(xí)目的,加強學(xué)生的使命感和自覺性。
2.充分利用各種課程資源,深化課堂教學(xué)改革,提高教學(xué)效益。
課改的過程也是教師更新教育觀念,改變教學(xué)方式的過程。教師要結(jié)合教學(xué)的具體內(nèi)容和學(xué)生的具體情況,充分利用各種課程資源,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促進學(xué)生探究問題、自主學(xué)習(xí)。例如,關(guān)于胚胎工程的進展常見于各種媒體的報道,學(xué)生對此有一定的了解,可讓學(xué)生從報紙、雜志、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)等媒體上搜集關(guān)于胚胎工程進展的信息,作為課堂教學(xué)和組織學(xué)生討論的素材,這樣不僅可以使學(xué)生關(guān)注胚胎工程,還可以培養(yǎng)學(xué)生的搜集和處理信息的能力。
教材中有關(guān)操作技術(shù)的內(nèi)容與學(xué)生的生活經(jīng)驗有一定的距離,教師可以因地制宜,應(yīng)盡可能發(fā)動學(xué)生到附近社區(qū)內(nèi)的科研機構(gòu)、醫(yī)院、家畜良種站、畜牧養(yǎng)殖場等單位參觀和調(diào)研,獲取感性資料,在此基礎(chǔ)上進行交流,并撰寫專題綜述報告。此外,還可以通過請專家講演、座談,制作教學(xué)課件,組織學(xué)生自學(xué)以及分組討論等多種教學(xué)活動,培養(yǎng)學(xué)生的多種能力,提高教學(xué)效果。
3.胚胎工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動了畜牧業(yè)、醫(yī)學(xué)等的發(fā)展。
本專題中關(guān)于胚胎工程技術(shù)的操作是以家畜為例進行講述的,為了讓學(xué)生能夠全面地了解胚胎工程技術(shù)的應(yīng)用情況,教師在教學(xué)過程中應(yīng)該加入胚胎工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用實例,如運用體外受精技術(shù)治療“不育癥”、胚胎移植等技術(shù)培育“試管嬰兒”等。
二、教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點
(一)教學(xué)內(nèi)容的特點
本專題包括《體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育》《體外受精和早期胚胎培養(yǎng)》《胚胎工程的應(yīng)用及前景》三節(jié)。本專題教學(xué)的參考課時為7課時,《體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育》可用3課時教學(xué),《體外受精和早期胚胎培養(yǎng)》可用1課時教學(xué),《胚胎工程的應(yīng)用及前景》用3課時教學(xué)。
本專題題圖中展示的是高產(chǎn)羊生下的幾只羔羊,它們是科技工作者采用胚胎移植技術(shù)處理后同時期出生的,作為胚胎工程的成果編者將其放在題圖中主圖的位置。周圍配有幾幅小圖,體現(xiàn)了胚胎工程的主要操作技術(shù):右上圖是科學(xué)工作者正在實體顯微鏡下進行觀察;左上圖是我國科技工作者正在手術(shù)臺上對動物進行胚胎移植手術(shù);左下圖展示的是正在發(fā)育的胚胎,畫龍點睛地突出了本專題的主題──胚胎工程。與其他專題一樣,在題圖中引出了胚胎工程的概念。這種圖文并茂呈現(xiàn)概念的方式,有利于激發(fā)學(xué)生對胚胎工程的興趣和對概念的理解。
《科技探索之路──胚胎工程的建立》,簡述了胚胎工程100多年來建立和發(fā)展的歷史。胚胎工程是在研究胚胎移植的理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的,科學(xué)家在此基礎(chǔ)上又解決了哺乳動物體外受精的技術(shù),繼而推動了胚胎分割、性別鑒定、體細胞克隆、胚胎干細胞培養(yǎng)等現(xiàn)代胚胎工程技術(shù)的建立和發(fā)展。
本專題在總體內(nèi)容安排上也體現(xiàn)了胚胎工程的發(fā)展脈絡(luò)。首先對胚胎工程的理論基礎(chǔ)──哺乳動物的受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律,進行了較深入地講述,在此基礎(chǔ)上介紹了胚胎工程技術(shù)。目前,胚胎工程技術(shù)中應(yīng)用較多的是體外受精和胚胎移植技術(shù),因此,可以說它們是胚胎工程技術(shù)的基礎(chǔ);胚胎分割技術(shù)是繼胚胎移植技術(shù)后迅速發(fā)展起來的技術(shù),方法簡單,效率更高;胚胎干細胞的培養(yǎng)不僅是胚胎工程的重要成就之一,它在基礎(chǔ)生物學(xué)、畜牧學(xué)、醫(yī)學(xué)上都有重要的應(yīng)用價值,是當前研究的熱門課題之一。教材基本是按照胚胎工程技術(shù)發(fā)展的時間順序?qū)ζ溥M行介紹的。
《體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育》部分是學(xué)習(xí)本專題的基礎(chǔ)。由于義務(wù)教育生物課程標準和普通高中生物課程標準的必修部分,都沒有明確的要求,這就使這部分內(nèi)容,顯得尤為重要,教學(xué)中應(yīng)予重視。本部分教材主要講述了哺乳動物的體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育規(guī)律這兩部分內(nèi)容。引言中短短幾句話,很清楚地點明了胚胎工程與本節(jié)內(nèi)容的關(guān)系:“胚胎工程的許多技術(shù),實際是在體外條件下,對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。因此,了解哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律,就顯得十分重要了。”
關(guān)于哺乳動物的受精過程,有關(guān)精子和卵子的減數(shù)分裂過程在必修模塊中已經(jīng)學(xué)習(xí)過,教材對這部分內(nèi)容只做了簡要的介紹,而對學(xué)生沒學(xué)習(xí)過的精子的變形、卵泡的形成、卵子成熟的兩次減數(shù)分裂場所及時間等有關(guān)內(nèi)容則進行了重點介紹,以使學(xué)生對精子和卵子發(fā)生的過程有更全面的了解。關(guān)于哺乳動物的受精過程,教材在初中和高中必修內(nèi)容的基礎(chǔ)上,突出了受精前精子的獲能準備,受精過程中精子的頂體反應(yīng),卵子的透明帶反應(yīng)、卵黃膜的封閉作用及雄、雌原核的形成等生理活動的講述,目的是為下一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。
關(guān)于哺乳動物的早期胚胎發(fā)育,教材刪繁就簡地講述了受精卵?卵裂?桑椹胚?囊胚?原腸胚及胚層分化?胎兒雛形形成的過程,以及各時期的重要特點。其中特別突出講述了與胚胎移植、胚胎分割密切相關(guān)的桑椹胚細胞的全能性,囊胚具有分化能力的內(nèi)細胞團。這些內(nèi)容為本專題后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定了必要的基礎(chǔ)。
關(guān)于《體外受精和早期胚胎培養(yǎng)》一節(jié),教材首先以設(shè)問“你聽說過試管牛、試管羊嗎?你知道什么是試管動物技術(shù)嗎?”這一方式引出試管動物技術(shù)的概念,親切、自然;然后在“從試管牛說起”的標題下創(chuàng)設(shè)情景,提出如何解決良種牛的快繁問題,并很自然地提出“借腹懷胎”問題。這樣學(xué)生很容易理解體外受精在生產(chǎn)實際中的意義,也能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)抽象內(nèi)容的興趣。
關(guān)于體外受精的內(nèi)容,教材重點闡述了卵母細胞的采集和培養(yǎng)方法,精子的采集和受精前的獲能處理方法等基礎(chǔ)知識,而體外受精的方法則主要是通過“哺乳動物體外受精示意圖”進行講述的。
關(guān)于早期胚胎培養(yǎng)的內(nèi)容,在簡單介紹了早期胚胎培養(yǎng)方法的基礎(chǔ)上,也主要通過“牛體外受精胚胎生產(chǎn)流程圖”來展示了胚胎工廠化生產(chǎn)的過程。這種圖文并茂的編寫方式,可以幫助學(xué)生更直觀地理解體外受精技術(shù)及其生產(chǎn)過程!芭sw外受精胚胎生產(chǎn)流程圖”是對本節(jié)課主要內(nèi)容的概括性總結(jié)。
正文旁欄“奇思妙想”中所創(chuàng)設(shè)的“將屠宰場和胚胎工廠合建”的想法,是幫助教師引導(dǎo)學(xué)生在符合科學(xué)的前提下進行創(chuàng)新的資料。
關(guān)于《胚胎工程的應(yīng)用及前景》一節(jié),教材集中講述了胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞的分離和培養(yǎng)這三種胚胎工程技術(shù)。關(guān)于胚胎移植,教材首先從胚胎移植的概念導(dǎo)入,通過概念的學(xué)習(xí)使學(xué)生知道胚胎移植的含義及在胚胎工程中的地位, 即體外受精、 胚胎分割等任何一項胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎, 都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代, 胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”。
關(guān)于胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,教材先用數(shù)字簡述了胚胎移植的現(xiàn)狀,以引起學(xué)生的重視,再用圖解的方式,從加速育種工作和品種改良、大量節(jié)省購買種畜費用、一胎多產(chǎn)、保存品種資源和保護瀕危物種等幾方面,闡述了胚胎移植在充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體繁殖潛力方面的意義。
關(guān)于胚胎移植的基本程序,教材是在講述胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)之上,以圖代文的方式進行講述的。用形象的流程圖來講解生物技術(shù)的基本程序,可使學(xué)生更深入,更直觀地理解所學(xué)的內(nèi)容。
關(guān)于胚胎分割的內(nèi)容,教材是從概念、基本操作方法及存在的問題幾方面進行講述的。
胚胎干細胞的分離和培養(yǎng)是胚胎工程的研究前沿,教材配以直觀的彩圖來幫助學(xué)生理解,教材主要介紹了胚胎干細胞的來源、功能及特點,重點講述了胚胎干細胞的應(yīng)用。
(二)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)

三、與學(xué)生經(jīng)驗的聯(lián)系
關(guān)于哺乳動物的受精和早期胚胎發(fā)育規(guī)律的知識是胚胎工程的理論基礎(chǔ),哺乳動物的受精、精子和卵子發(fā)生的過程中的有關(guān)減數(shù)分裂的內(nèi)容,學(xué)生已在高中生物必修模塊中學(xué)習(xí)過,在此基礎(chǔ)上學(xué)生能比較容易理解精子和卵子的發(fā)生過程。除此之外,學(xué)生通過報刊、電視等媒體對“試管動物”、“借腹懷胎”、體外受精、胚胎移植、胚胎干細胞等有關(guān)知識也有一定的了解。這些都是學(xué)生學(xué)習(xí)本專題的基礎(chǔ)。
四、與其他專題的聯(lián)系
胚胎工程中的卵母細胞及受精卵的培養(yǎng)、胚胎分割及胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)與“基因工程”、“細胞工程”等現(xiàn)代生物科技專題有著密切聯(lián)系,可以說“動物基因工程”、“動物細胞工程”等是胚胎工程的上游技術(shù),而胚胎工程則屬于下游技術(shù)。

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