《体外受精和早期胚胎培养》教学设计_教学设计

《体外受精和早期胚胎培养》教学设计: 来源: 查字典生物网| 2015-02-09 发表| 教学分类：教学设计

3.2 　体外受精和早期胚胎培养

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）

课前准备

1．教师准备好学生使用的导学案，课后延伸拓展学案。

2．教师制作好课堂使用的多媒体课件。

3．组织“胚胎工程小专家”，制定他们要讲解的课题，由他们自己查阅资料，制作相关的多媒体课件，教师整理

“胚胎工程小专家”针对自己要讲解的课题查阅相关资料，制作相关课件，为课堂讲解做好准备。

为课堂教学的顺利进行做好准备。

（二）

情景导入

师：谁知道2010年诺贝尔生理学和医学奖的内容是什么？

师：不知道，好，我们通过新闻来了解。

教师播放新闻“瑞典卡罗林斯卡医学院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对夫妇中就有一对有生育问题，而试管婴儿技术可以帮助绝大多数夫妇实现有自己后代的梦想。”

师：该奖的项目是…

教师呈现婴儿从试管里出来的图片。

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？”

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。

学生摇头，表示不知道。

生：试管婴儿

学生笑着回答“不是”。

生：解决不育不孕问题。

生：体外受精和早期胚胎培养。

通过新闻播放让学生了解2010年诺贝尔生理学和医学奖的项目是试管婴儿；通过“试管婴儿”视频的播放，让学生了解试管婴儿产生的过程，从而更好地导入新课。

（三）

教学过程

试管动物技术应用到动物身上，就是试管动物技术。现在大家阅读试管动物技术的概念。

师：通过阅读，我们知道卵子和精子的成熟和受精都是在体外进行的，早期胚胎发育也是在体外进行的，然后移植到母体内产生后代。那么它在繁殖家畜方面有什么意义吗？给大家展示一组数据，看看你能发现什么问题？

品种	我国奶牛	良种奶牛
产奶量	3000Kg	10000Kg
品种	我国蒙古黄牛	澳大利亚纯种海福特牛(两岁)
体重	300Kg	800Kg

师：既然如此，我国怎样能得到大量的优质牛呢？请同学们谈谈你们的方案。

师：大家对上述同学的几个方案进行评价，看看有哪些缺点和优点？同学们可以从课本P69找到一些依据。

师：谁来评价第一种方案？

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。

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。

学生阅读。

生：我国很多牛的品种，产肉量和产奶量与国际上的优良品种差距很大。

生：细胞核移植；引进优质牛；少量引进，自然繁殖；体外受精和早期胚胎培养

学生阅读课本P69。

生：价格太高，买一头优质牛需要3万-5万元，消费不起。

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。

学生对着白板，边指着相关图解边讲解。

通过比较我国和国外良种牛，让学生知道我国牛与国际上良种牛的差距，从而寻找我国生产良种牛的方法。明确体外受精和早期胚胎培养的意义。

通过胚胎工程小专家的讲解，使学生对本节课的知识有着更多更全面的了解。

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，其条件是39℃、100%湿度以及含有5%CO₂的空气，CO₂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、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：该同学的流程图已经非常详尽。还有同学有补充和订正吗？

师：这就是肉质牛获得更多的卵母细胞的一种方法，可以从屠宰场中获得，而奶牛不可以。

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什么？

师：对，下面我们通过“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，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。

生：肉质牛到屠宰场宰杀之后，我们可以从其卵巢中获得卵母细胞。

生：冷冻保存。