科学前沿 组装细胞教学设计及教案分析

必修一 第1章 科学前沿 组装细胞

平坝第一高级中学 杨婷婷 一、教材地位

本节内容主要讲述组装细胞，处于本章内容的末尾。既是对之前知识的复习，又是对下一章节的预习，起到了承上启下的作用。然后，引导学生思考一个曾经在科学界争议了很长时间的问题：“生命是如何起源于地球的？”这样既点出了本小节要研究的主题，又可以引起学生探究这一问题的兴趣。

通过对这一段科学探究史的学习，使学生亲身体验科学的思路和方法，对学生进行生物科学实验的设计具有一定的启发作用。

二、学情分析

通过之前的学习学生已经具备了细胞结构等细胞学基础，这为本节课的学习奠定了一定的基础。但本班是一个体育班共有45人，基础比较薄弱而且学习的主动性不强，基本上无学优生。所以之前学的内容很快就遗忘了，为此本节课我还注重对以前知识点的复习。

三、教学目标

（一）知识目标

理解组装细胞的基本方法。

（二）能力目标

学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。

（三）情感态度与价值观方面

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（1）认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。

四、教学重点难点

1、重点：组装细胞的实验思路。

2、难点：组装细胞的实验过程。

五、教学方法设计

这节课主要是讲清楚一个问题，细胞是如何组装的？

在导入课程的时候就设置问题和该内容的第一句话来导入：同学们是否想过生命可不可以被认为的创造出来，完成自己的使命？组装细胞，实际上就是要人工组装生命。

然后分为九个部分讲解：一、细胞是生物体结构和功能的基本单位；二、科学界的“坏小子”---文特尔；三、文特尔的实验材料---支原体；四、方法与结果；五、结论；六、制造人造生命有许多关键要素；七、未来可期；八、质疑；九、科学界把人造生命界定到一个新的学科---合成生物学

六、教学过程

教学

环节

【问题思考】

同学们是否想过生命可不可以被认为的创造出来，完

教师引导

学生活动

设计意图

提出问题，引起思考

成自己的使命？

回答

组装细胞，实际上就是要人工组装生命。

人类至今无法确切知道生命是如何起源于地球的，或者甚至不知道地球生命是否起源于其他星球，或许是彗星把它们带到了地球之上。但是，分子结构，也知道了

导入

课程

2

这些结构是如何组成一个整体的。但是，如何创造生命，人类认识仍然很模糊。

同学们是否想过要想创造生命，我们首先要创造什么？

一、细胞是生物体结构和功能的基本细胞是生物体结构和功能的基本单位

所以要想创造生命，首先是要创造出一个有生命的细

激发学生科学探究的热情ZXXK][来源:学科网胞出来，也就是把一个细胞认为的组装出来

多媒体展示图片，思考分析我们应该先选择创造哪种细胞？

积极独立思考，阅读

并回答

回答：原核细胞

单位

二、

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带着问题阅读书上的内容再来回答老师。

为什么选原核细胞呢？有同学还记得真核细胞和原核有无以核膜为界限

的细胞核。

细胞的区别吗？

科学界的坏小子---文特尔

科学从零开始创造生命，这一领域的研究最大进展是由著名界的坏小子---文特尔

三、文特尔的实验材料

通过科学家的事例影响学生朝着好的方向发展

遗传学家文特尔取得。

简单介绍一下文特尔的事迹

图片展示文特尔的实验材料：

学生听、看

培养学生科学思维和科学探

方法与结果：文特尔和他的研究团队创造了首个合成有机体。科学家们在实验室中利用化学物质制造了一整个

四、方基因组，然后将这个合成基因组植入到一个空细胞中。法与接下来，这个细胞根据植入的基因指令开始自我复制和结果

修正。我们来看一下具体操作步骤：

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五、

结论

六、

制造

究的能力

培养学生分析问题，归纳结论的能力

同学们想文特尔有没有真正意义上创造出生命来？

由于它需要以一个自然的、先前存在的有机体提供的残留细胞机制为基础，因此，科学转了一圈又回到了原地踏步。美国宾夕法尼亚大学生物伦理学家亚瑟·卡普兰认为，“文特尔并没有真正创造出生命。但是，他的研究表明，一个人造基因组可以为细胞提供动力，从而向真正的人造生命迈进了关键的一步。”

要想创造一个细胞，不是我们想的那么简单，要考虑的要素有很多学生讨论后回答：

学生积极思考并回答问题

人造 如细胞膜——它将允许人造生命细胞筛选出对生命生命有很多关成长有用的分子，为细胞分裂提供营养。

此外还需要一个基因体系——控制细胞的功能，使

鼓励学生好好学习，有所作为。

键要细胞能根据外界环境变化而繁殖或变异。

素

最后还需要一个新陈代谢系统——已从外界环境5

中吸收营养，并将营养转化为能量。

同学们：未来掌握在你们手里，这些问题都需要同

学们去解决。也许你就是下一个文特尔。

文特尔实验的成功，表明科学家们已经创造出一种新的人造生命的形式。与此同时，科学家们还希望能制

七、

造出新的细菌种类，充当绿色能源以替代石油和煤、分未来解有毒废物、吸收二氧化碳气体和大气中其他温室气可期

[来源:学科网]

体。

培养学生

对人造生命持积极态度的科学家们包括文特尔等人都认为，人造生命将“大有作为”。待到技术成熟的那一天，实验室就可根据人们提出的不同需求，“量身应用知识解决问题的能力。

定制”细菌等人造生命，用以完成各种各样的任务。例如，用人造生命制造药物和燃料，把这些特殊设计出来的人造生命植入体内，用作生物传感器。

列举我国科学家的事例：

华东师范大学研究员叶海峰展示了一项令人惊奇、最近备受关注的发明——使用智能手机，超远程调控治疗糖尿病。科学家们在患者

体内植入一个定制化细胞，该细胞内含一个LED灯，目的基因会在光照下表达，分泌出胰岛素或胰高血糖素样肽。当光被关闭，基因就会停止表达。当患者通过外接

血糖设备发现自己血糖过高后，就可以用智能手机控制光的亮度，从而调控胰岛素分泌量。

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培养学生的批判性

八、质疑

尽管专家们从这种新技术中看到了无穷的好处，但很多人对于它可能给人类伦理观念带来的冲击，以及人类最终可能失去对新物种的控制等问题感到担忧。因为任何人造生命都有可能演化成跟地球上现有的生命形式完全不同的生命，成为无法控制的生物。更多人则担心此研究成果会被用来合成大量生化武器，造成恐怖威胁。更有人预言，这项技术如果运用不好，可能导致一场人类浩劫。

不同的人有不同的观点，接下来看两位科学家的观点：

中国科学院微生物研究所研究员周培瑾说：“现在离成功制造生命还早，还不到担忧其后果的时候。科学的发展总是伴随着一定的风险，但总会又有相应的科学手段来对付已经出现或将要出现的问题。”

对此，美国加利福尼亚大学分子生物学教授戴维·迪默认为，人类制造的任何形式的生命都不可能与那些在自然界中进化了30亿年的生物相竞争，也就是说，他们可能造成的危害不可能超过已有物种造成的危害。

在科幻小说和影视作品里，人工再造生命体一直是热门题材，人造动物，人造人的形象经常可见。然而，7 思维

九、科学在合成生物学这一科学的角度来看，这些幻想已经不再遥不可及。日前在沪成功举办的第三届合成生物学青年来自世界各地的数十位年轻的合成生物学界把学者论坛上，人造家，向世人展示了合成生物学的诸多潜能——科学技术生命界定正帮助人类逐步实现“造物”的梦想。今年3月，国际（Science）以特刊形式发表了“人工到一顶级杂志《科学》个新合成酵母基因组”的里程碑式阶段性成果：又有新的5的学科---条酵母染色体被人工设计与合成，而来自中国的3个研究团队占据其中4条。与会嘉宾、清华大学研究员戴俊合成彪攻克的正是其中最长的12号染色体。

生物学

目前我国合成生物学领域内论文发表数居世界第二位，仅次于美国。十二五期间，上海在合成生物学基础、应用和平台建设上，取得了一批重要成果。在合成生物学研究上已形成了一批优势学科方向和研究团队，在全国乃至世界都占有重要的一席之地。

同学们：未来没有什么不可能，只要你们敢想敢做。如果你们对这方面的内容感兴趣，你们可以朝着这个方向去发展。

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板书设计：

科学前沿 组装细胞

一、细胞的结构

教学反思：

这节内容属于课外探究内容，在教学中基本上是不讲的。只要求感兴趣的话自己下去了解。我是第一次上这种类型的课。容量很大，很多知识需要花了很多时间去查找资料。可能学生一下子接受不了这么多，理解起来可能有点困难。我认为做得比较好的地方是学科介绍这里。因为学生将来要面临职业规划的问题，这有利于帮助他提前了解相关内容做好职业规划。

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