人教版选修三体外受精和早期胚胎培养教案

1、3 2 体外受精和早期胚胎培养 教学设计一、教学目标确立依据（一）课程标准要求和解读1 课程标准要求简述胚胎工程的理论基础（了解）。2 课程标准解读课程标准要求是“简述胚胎工程理论基础”，其中知识性目标行为动词“简述”为了解 水平， 即“能再认或回忆知识； 识别或辨认事实、 证据；举出例子； 描述对象的基本特征” 。 具体内容要求是 “胚胎工程理论基础” 。该节内容的理论基础是体外受精和早期胚胎培养的 技术方法。体外受精时的精子和卵子必须满足一定的条件，所以“卵母细胞的采集和培养” 及“精子的采集和获能” 显得尤为重要， 因此在授课中通过视频、 新闻及图片的展示来了解 “试管牛” 生产的各个环

2、节， 让学生自主学习、 合作学习， 营造积极的学习氛围， 完成知识、 能力、情感的三维目标。（二）教材分析1内容分析本节课是选修三第三章第二节的内容， 是学生在学习了体内受精和早期胚胎发育的基础 上，进一步学习胚胎工程技术， 着重简述哺乳动物体外受精及早期胚胎培养的技术方法。 体 外受精在胚胎工程技术中应用的较多， 是胚胎工程技术的基础。 胚胎工程与基因工程、 细胞 工程等现代生物科技联系密切， 比如将基因表达载体导入受精卵中， 在体外完成早期胚胎培 养，然后移植到生物体内， 是基因工程与胚胎工程的结合， 卵母细胞在体外培养至成熟的过 程，利用的细胞工程中的动物细胞培养技术， 体现了胚胎工程与

3、细胞工程的结合。 关于“试 管婴儿”，存在着伦理道德方面的问题，因此与生物技术的安全性和伦理问题这个专题 存在着一定的联系。2不同版本教材比较人教版与中图版相比，中图版此节内容较为简单，提到了体外受精和胚胎培养的意义， 及其方法步骤的纲要。 对于不同动物卵母细胞采集和培养及精子的采集和获能的方法， 以及 早期胚胎培养的条件， 胚胎移植的时间， 中图版没有详细介绍。 考虑到学生对该节知识的全 面了解，本节课重点介绍体外受精的具体操作并简单介绍胚胎早期培养。3 重难点分析 教学重点：1）体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。（ 2）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。教学难点：（1）卵母细胞的采集和

4、培养。（2）精子的采集和获能。（三）学情分析从学生的知识储备分析关于“试管动物”、 “试管婴儿”、 “借腹怀胎”、体外受精等知识，学生通关过报刊、 电视、网络等各种媒体对其有着一定程度的了解，这些是学生学习该内容的基础。从心理接受角度分析由于有体内受精和早期胚胎发育这一节的内容作铺垫， 学生对自然条件下精子和卵子的 受精情况和早期胚胎发育的场所有了一定的了解， 而胚胎工程的体外受精和早期胚胎培养实 际是在体外条件下模拟操作动物自然受精和早期胚胎发育的，因此， 学习该节， 心理上没有突兀感，可以接受。从能力要求上看该节课的知识相对简单， 学生通过阅读课本， 自主学习， 基本能掌握。 但是由于该节

5、内 容的技术含量高， 远离学生的生活， 学生不易想象， 所以让学生以胚胎工程小专家的身份来 研究、模拟“试管牛”的生产过程。二、教学目标1通过观看“ 2010 年诺贝尔生理学和医学奖”及“试管婴儿”的视频，能够说出试管 婴儿的产生过程，并能用通俗的语言向身边的人介绍其过程及意义。2通过阅读课本 P69-73 ，填写提纲及相互交流等自主学习，能够说出体外受精的具体 方法、步骤及早期胚胎培养的过程。3通过“胚胎工程小专家”的精彩讲解，能够描述体外受精与早期胚胎培养的流程， 体验搜集资料信息的过程，体会科学探索的艰巨性。4 通过本节课的学习，能够画出并讲解“试管牛”体外受精胚胎工厂化生产流程图， 并

6、能解决我国牛产肉量和产奶量低的实际问题，达到所学知识的融会贯通。三、评价设计（一）课堂评价：目标一评价：通过学生用通俗的语言向家人介绍“试管婴儿”或是“试管动物”的产生 过程及其意义来评价学生对本节课所学技术的操作流程的了解程度。目标二评价：通过小组合作，相互对照订正自主学习的内容，来评价学生的自学“体外受精和早期胚胎培养” 的情况。并通过课堂练习的回答来评价学生对本节课基础知识的掌握 情况。目标三评价：通过问题思考，学生能否辨别“试管婴儿”与“正常婴儿”及“试管婴儿” 所用的技术手段等问题的回答来评价学生对“胚胎工程小专家”讲解的领悟程度。目标四评价：通过投影展示“试管牛”工厂化生产的技术流

7、程图来评价学生小组的合作 构建流程图的情况以及对该节知识的领悟程度。（二）课后评价：设计课后练习题，要求所有学生准确完成针对每个目标设计的练习题，并根据批阅情况进行诊断补偿。四、教学方法通过新闻、视频的播放，学生的观看、收听，完成对“试管婴儿”产生过程及其意义的 学习；通过问题引导、学生自学，小组合作，完成对“体外受精和早期胚胎培养”基础知识的 学习；通过“胚胎工程小专家”的讲解，及问题思考，完成对“正常婴儿”及“试管婴儿”区 别的学习；通过投影展示讲解 “试管牛”工厂化生产的技术流程图，完成对解决我国牛产肉量和产奶量低的实际问题的学习。五、教学设计教学内容教师活动学生活动设计意图（一）1 教

8、师准备好学生使“胚为课堂教学的顺利进行做好准课前准用的导学案，课后延伸拓展胎工程小备。备学案。专家”针对2 教师制作好课堂使自己要讲用的多媒体课件。解的课题3 组织“胚胎工程小查阅相关专家”，制定他们要讲解的课资料，制作题，由他们自己查阅资料，制相关课件，作相关的多媒体课件，教师整为课堂讲理解做好准备。（二）师：谁知道2010年诺通过新闻播放让学生了解情景导贝尔生理学和医学奖的内学生2010年诺贝尔生理学和医学奖的项入容是什么？摇头，表示目是试管婴儿；通过“试管婴儿”视师：不知道，好，我不知道。频的播放，让学生了解试管婴儿产生们通过新闻来了解。的过程，从而更好地导入新课。教师播放新闻瑞典卡罗林

9、斯卡医学院4号宣 布，将2010年诺贝尔生理 学和医学奖授予有试管婴 儿之父的英国生理学家罗 伯特爱德华兹。今年 85 岁的爱德华兹现在是剑桥 大学的名誉教授，他因创立 体外受精这一技术而获得 这一奖项。体外受精技术俗 称试管婴儿技术。医学统计 显示，世界上每10对夫妇生：中就有一对有生育冋题，而试管婴儿技术可以帮助绝大多数夫妇实现有自己后试管婴儿代的梦想。”学生师：该奖的项目是，笑着回答教师呈现婴儿从试管“不是”。里出来的图片。师：试管婴儿是这样产生的吗？师：我们现在通过“试管婴儿”视频来思考“试管 婴儿能解决什么实际问 题？主要操作是什么？”生:解决不育不孕问题。生:体外受精 和早期胚 胎

10、培养。教师播放“试管婴儿” 相关视频，“生育是人类正 常生理现象，它使我们得以 代代相传，但一些人因为生 殖器官的病变或生殖细胞 的缺陷造成了不孕。男子的 精子数量太少而且精子不 能向前游，只是胡乱地扭 动，无法与卵子结合。针对 这种情况，医生将从他妻子 的卵巢中取出卵子，为了提 高受孕的几率，最好有多一 些的卵子。为此，医生让这 位女士注射雌性激素以刺 激卵巢多产生成熟的卵子。 这次她的卵巢排出18个卵 子，有12个是成熟的。医 生精心挑选出她丈夫的 12 个精子，分别置入12个卵 子中，然后将受精卵置于近 似母体环境的培养皿中，让 他们发育。三天后，经检查 12个卵子中有8个成功受 精，医

11、生选出4个胚胎，利 用导管将胚胎置于妻子的 子宫内，2周后就可以知道 是否怀孕了。自从第一例试 管婴儿路易斯布朗于 1978 年降生至今，试管婴儿技术 已让无数生育有困难的父 母得偿所愿。”师：第一个问题谁来 解决？师：第二个问题呢？师：体外受精和早期胚胎培养就是我们这节课 要学习的内容。试管动物技术应用到通过比较我国和国外良种牛， 让动物身上，就是试管动物技学生学生知道我国牛与国际上良种牛的差术。现在大家阅读试管动物阅读。距，从而寻找我国生产良种牛的方法。技术的概念。明确体外受精和早期胚胎培养的意师：通过阅读，我们义。知道卵子和精子的成熟和受精都是在体外进仃的，早生：期胚胎发育也是在体外进我

12、国很多行的，然后移植到母体内产牛的品种，生后代。那么它在繁殖家畜产肉量和方面有什么意义吗？给大产奶量与家展示一组数据，看看你能国际上的发现什么问题？优良品种品我国奶牛良种奶牛差距很大。种产 3000Kg lOOOOKg奶量品我国蒙古澳大利亚纯种 黄牛种海福特牛生：（两岁）细胞核移体 300Kg800Kg植；弓1进优重质牛；少量师：既然如此，我国引进，自然怎样能得到大量的优质牛繁殖；体外呢？请同学们谈谈你们的受精和早通过胚胎工程小专家的讲解，使方案。期胚胎培学生对本节课的知识有着更多更全面师：大家对上述同学养的了解。的几个方案进行评价，看看学生有哪些缺点和优点？同学阅读课本们可以从课本P69找到

13、一些P69。依据。生：价格太高，买师：谁来评价第一种方一头优质案？牛需要3万-5万兀，消教学过程费不起。师：第二种方案呢?师：细胞核移植呢？师：现在我们看学案的自主学习，大家利用 8分钟 的时间通过阅读教材 P69-73，自主完成学案的相 关内容。自主学习的目的 是想最终完成试管牛工厂 化生产的技术流程图，所以 大家先试着写一下图 解。师：下面小组进行合 作，将自主学习的问题相互 对照并订正，然后共同来修 正试管牛工厂化生产的技 术流程图。希望大家在 5分 钟的时间内完成。生：牛 的生育率 很低，一头 牛一胎只 产一头犊 牛，一生只 能生育四 五次。不划 算所以排 除。生：细 胞核移植 技术难

14、度 很大，不容 易成功。只 能用第三 种方案。学生 阅读课本， 完成相关 基础知识 的填写并 试着画出 试管牛工 厂化生产 的技术流 程图。学生 小组合作， 完成基础 知识的对 照，订正， 并修正试 管牛工厂 化生产的 技术流程 图。师：下面让我们的胚 胎工程小专家来给大家讲 解试管牛生产的各个环节。学生对着白板，边指着相关图解边讲解。学生讲解过程:生1:卵母细胞的采集和培养，通常分为三种方式。第一种是超数排卵，实验动物如 小鼠、兔以及家畜猪、羊等，其方法是用促性腺激素处理，使他们超数排卵，然后从输卵管 中冲取成熟卵子，直接与获能的精子受精。第二种方法是活体采卵，大型家畜如牛、马等， 技术人员

15、利用超声波探测仪、腹腔镜和内窥镜等从活体卵巢中采集卵母细胞。以超声波探测仪为例，通过阴道壁将吸卵针插入卵巢中，借助超声波图像，从大卵泡中吸取卵母细胞，这种方法采集的卵母细胞需要在体外培养至减数第二次分裂的中期才能与获能的精子受精。第三种方法是从屠宰后母畜卵巢上采集卵母细胞，比如说牛的卵巢。这种方法获得的卵母细胞也需要在体外培养至成熟后才能与获能的精子受精。这种方法的关键在于卵巢的保温和防止细菌的污染，所以要用生理盐水或磷酸缓冲液进行冲洗，然后放入保温瓶中，还需要在溶液中加入一定的抗生素，防止细菌污染。这种方法的最大优点是成本低，材料来源丰富，但确定母畜的系谱较为困难。生2 :我先来说一下卵母细

16、胞的选择。卵母细胞要求形态规则，细胞质均匀，外围有多 层卵丘细胞紧密包围。卵母细胞有三层以上卵丘细胞紧密包围，细胞质均匀或是卵母细胞质均匀，卵丘细胞层低于三层或部分包围卵母细胞才可以被选用，也就是说并不是所有的卵母细胞都适合体外培养受精，根据需要，选择质量符合要求的才可以。接下来进行卵母细胞 的成熟培养。通过超数排卵获取的卵母细胞已经在体内发育成熟，不需要进行体外培养，可以直接与获能的精子受精。 对于未成熟的卵母细胞需要在体外进行培养成熟，培养时，先将卵母细胞放入培养皿中，然后在实体显微镜下经过挑选和洗涤后，放入成熟培养液中培养。 通常采用微滴培养法，卵母细胞移入小滴后放入二氧化碳培养箱中培养

17、，其条件是39C、100%湿度以及含有5%CO勺空气，CQ的作用是维持培养液的 PH培养成熟后，用 DNA特意 性染料染色后，用显微镜进行观察， 课件卵母细胞处于减数第二次分裂中期，这就是我们要求的卵母细胞。生3 :体外受精不仅需要卵母细胞的采集和培养还需要精子的采集和获能。精子的收集 有三种方法，第一种是假阴道法，适用于大型动物；第二种是手握法，适用于体型较小易于控制的动物；第三种是电刺激法， 这种方法适用于经济动物和野生动物。精子收集后不能马上受精，必需经过获能。获能有两种方法：培养法和化学诱导法。培养法适用于啮齿动物、 家兔和猪等；化学诱导法主要适用于大型动物。培养法的操作方法是将取自附

18、睾的精子，放入人工配制的获能液中， 培养一段时间；化学诱导法的操作方法是将精子放在一定浓度的肝 素或钙离子载体 A23187溶液中培养。生4:精子和卵子进行体外受精时有一定的要求，首先是在受精前要对精子进行获能 处理。新鲜或冷冻的精液是由精子和精清两部分组成，精清中含有能抑制精子获能的物质， 所以要对精子精心离心处理，目的是除去精清以利于精子的获能。卵母细胞要在体外培养至减二中期，这时成熟的卵母细胞就可以与获能的精子进行体外受精，这个过程一般在获能液中进行。经过体外受精得到受精卵，然后进行受精卵的培养。生5 :受精卵形成后就可以进行早期胚胎培养，早期胚胎需要放到发育培养液中培养，其成分有无机盐

19、、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等，然后放入胚胎 培养箱中。我们之前学过动物细胞培养液，与发育培养液的成分的区别是：前者含的盐类是无机盐和微量元素， 后者是无机盐和有机盐； 前者含的营养物质是糖和氨基酸，后者是氨基酸和核苷酸；前者含的调节物质是促生长因子，后者是微生物、激素；前者的特有成分是血清、血浆，后者是血清。早期胚胎培养好了就可以进行移植，而移植需要选择适当的时间，不同的动物移植的时间也是不一样的，比如说牛和羊可以在桑椹胚或囊胚时期移植，对人来说可以更早一些，8-16个细胞阶段。胚胎进入母体内就可以发育成个体。全班同学在每一位同学讲解完后，都会给予热烈的掌声。师：非常感

20、谢5位同学的精彩讲解， 下面由同学们展示并讲解 “试管牛”工厂化生产的 流程图。生：培养优良品种的牛， 首先向优良母牛中注射促性腺激素，促进其超数排卵，采集其卵母细胞并培养至成熟。 然后从优良公牛中采集精子，然后使其获能，在体外完成受精就得到良种受精卵，体外继续进行早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚。这时候我们有两种选择， 如果培养的是肉牛，不论公母都可以，可以直接进行胚胎移植到母畜体内就可以生产出良种肉牛。如果生产的是奶牛， 我们知道只有母牛才能产奶，所以要进行性别鉴定， 确定是雌性之后才可以进行胚胎移植，这样就可以得到良种雌性奶牛。师：该同学的流程图已生：肉经非常详尽。还有冋学有补质牛到屠充和订正

21、吗？宰场宰杀师：这就是肉质牛获得之后，我们更多的卵母细胞的一种方可以从其法，可以从屠宰场中获得，卵巢中获而奶牛不可以。得卵母细师：由于卵母细胞的数量有限，而精子的数量很多，保存剩余精子的方法是胞。什么？通过“超时婴儿”视频的播放，师：对，下面我们通过生：冷让学生对现代科技有着更多的了解。“超时婴儿”这个视频来了 解一下冷冻精子的功效如 何？教师播放“超时婴儿” 相关视频，“最近，澳大利 亚29岁的母亲凯利用试管 婴儿技术生产了一个男婴，冻保存。不过她所使用的精子竟是 丈夫21年前冷冻的精子。 原来凯利的丈夫维恩 21年 前得了癌症，因为化疗可能 使他丧失生育能力，所以在 他化疗之前，维恩把自己

22、的 精子标本冷藏起来，经过长 时间的治疗，维恩最终战胜 了病魔，去年4月和凯利结 了婚，两个人很想要个宝 宝，就去医院看看冷冻精子 是否还能用。令人吃惊的是 精子竟然还活着。在接受了 试管受精手术后，妻子凯利 生下了一个健康的宝宝。”师：关于“超时婴儿” 我们现在还面临一些伦理 方面的问题，比如精子库中 的精子冷冻20年之后，利 用试管婴儿技术获得的婴 儿与提供精子的人有什么 关系？希望同学们课下就 这种生育方式进行讨论。（四）课堂总结师：这节课我们学习了一门技术一一 试管动物技术，应用在人身上就产生了试 管婴儿，用在动物身上就产生了试管动 物，它的过程包括 2个环节，其中体外受 精在体外进行

23、的，正因为如此，我们称之 为试管婴儿，受精器具相当于人体的输卵 管。它的意义我们从两方面来分析，人和 豕畜。下面请冋学们元成试管动物技术的 小结。对本节所学知识进行概括，明确 所学的主要内容。（五）课堂延伸师：试管婴儿的产生用 到了哪些生物技术？它与 正常婴儿的产生有何异 同？师：卵巢中卵母细胞采 集之后要培养至减数第二 次分裂的中期，采用的生物 技术是什么？师：对，下面谁来说说 试管婴儿和正常婴儿的区 别？师：试管动物技术还存 在着一些缺陷，比如说试管 牛，它的胚胎利用率还很 低，试管婴儿还存在一些健 康问题，这些问题都有待各 位认真学习来攻克。生：体 外受精、早 期胚胎培 养和胚胎 移植。生：动 物细胞培 养。生：相 同之处：都 是有性生 殖；早期 胚胎都是 在母体子 宫内发育 形成胎儿。