资源简介

由玉米胚芽鞘向光性实验引发的系列探究（说课文稿）
一、教材分析
1、说教材
本课题选自人教版高中生物选择性必修 1 大概念教学内容《植物生命活动 的调节》。
2、说教学目标
（1）能运用物质观和能量观解释植物向光性的原因。
（2）针对特定现象进行交流、讨论并得出结论，以此发展学生的归纳与概括、 演绎与推理等科学思维。
（3）使学生具备观察实验现象，恰当的评价，设计和完善实验方案的能力。
（4）逐渐形成以科学实践解决现实生活中生物学问题的意识，并通过优化实验 设计培养批判性思维。
3、说教学重难点
（1）教学重点：通过由玉米胚芽鞘向光性实验引发的一系列探究，加强学生的 知识的应用和知识体系的整合。
（2）教学难点： 改进和创新实验方案，培养学生科学思维和科学探究能力。
4、说教法与学法
重温实验，发现问题---分析问题，优化方案---创新实验，解决问题--- 得出结果，交流讨论
二、实验过程
1、实验目的
（1）通过自制的实验装置，探究单侧光对玉米胚芽鞘弯曲生长的原因。 （2）改进实验操作，让学生能自己动手操作，体会实验探究的过程。
（3）通过创新实验和定量实验，让学生真正理解多种因素对于胚芽鞘生长的影 响。
2、实验原理
单侧光照射下， 胚芽鞘尖端下部两侧生长素分布不均匀， 背光侧比向光侧生 长快，导致胚芽鞘出现向光弯曲生长的现象。
3、实验器材 数码互动显微系统、自制的实验装置、记号笔、指甲油、游标 卡尺、培养皿、烧杯、量筒、小毛刷
4、实验材料 玉米种子、小麦种子、水稻种子、燕麦种子
实验前， 先将班级同学分成四组， 四组同学分别水培玉米种子、水稻种子、 燕麦种子、小麦种子， 之后再分别观察玉米胚芽鞘、水稻胚芽鞘、燕麦胚芽鞘和 小麦胚芽鞘的形态大小。发现玉米胚芽鞘比较粗壮， 便于实验操作和实验现象观 察。并且， 部分玉米胚芽鞘长度超过 2cm 时， 就会长出真叶， 在一定程度上， 真 叶会影响胚芽鞘的继续生长， 所以选择长度为 1cm 的玉米胚芽鞘作为实验材料进 行实验。
5、实验步骤
（1）重温经典实验
利用自制的实验装置重温达尔文的经典实验。
（2）发现问题
锡箔小帽处理组和剪去尖端处理组中， 均有胚芽鞘出现向光弯曲生长的现 象，分析推测可能因为是这两个处理组没有把尖端完全罩住或是完全剪掉， 仍保 留部分感光部位， 才会出现与教材描述不同的实验现象。这也引发了学生们的思 考：胚芽鞘尖端的位置在哪里？该如何设计实验进行探究？
（3）创新实验
探究 1：探究玉米胚芽鞘尖端的位置在哪里？
取长度为 1cm 左右的玉米胚芽鞘随机均分为 4 组， 依次剪去尖端 3mm、4mm、 5mm、6mm，分别测量各组起始的平均长度。
再将各组胚芽鞘放入自制的实验装置中， 给予单侧光照射， 分布于 8h 和 24h 后测量各组胚芽鞘平均增长长度，并且观察是否有向光性。
实验表明：初始长度为 1cm 左右的胚芽鞘，在切除 5mm 的尖端后， 24h 后观 察胚芽鞘不表现向光性
探究 2：玉米胚芽鞘生长弯曲的部位在哪里？
问题 1：如何对胚芽鞘的尖端和尖端下部分布别进行标记？
方法 1：用记号笔在尖端和尖端下部的分界处画一条线
方法 2：用不同颜色的记号笔分别涂抹尖端和尖端下部
方法 3：用不同颜色的指甲油分别涂抹尖端和尖端下部
3 组胚芽鞘放在单侧光照射下， 24h 后观察，发现：涂抹记号笔和指甲油处 理组 24h 胚芽鞘几乎不生长， 推测可能是因为大面积涂抹记号笔和指甲油， 其中 有毒有害物质影响了胚芽鞘的继续生长。划线处理组胚芽鞘生长情况正常。同学 们分别统计划线处上部和下部的长度。
分析实验数据，结合实验现象观察，得出：在单侧光照射下，尖端下部生长 明显，发生弯曲的部位也是尖端下部，且尖端下部背光侧比向光侧生长快。
探究 3：从细胞水平探究尖端下部背光侧比向光侧生长快的原因呢？
取完全黑暗条件培养和单侧光照射下培养的两组胚芽鞘， 分别取两组胚芽鞘 尖端下部两侧的细胞做纵切片， 使用数码互动显微系统在相同放大倍数下观察细 胞形态和长度。
黑暗条件下：
实验结果：在黑暗条件下，尖端下部两侧细胞形态和长度相似。 单侧光照射下：
实验结果：在单侧光的照射下，尖端下部背光侧细胞比向光侧细胞更长。学 生分析得出：在单侧光照射下，尖端下部背光侧细胞纵向生长快，导致背光侧比 向光侧生长快，进而出现向光弯曲生长的现象
探究 4：单侧光照射下胚芽鞘的生长长度的影响呢？
取长度在 0.8cm—1cm 左右的胚芽鞘随机均分为 3 组，先测量三组胚芽鞘的 起始平均长度， 再放入自制的实验装置中， 一组完全光照， 一组黑暗处理， 一组 单侧光照射，于 16h、24h、39h 后测量每组胚芽鞘的平均增长长度。
实验表明：完全光照、黑暗、单侧光条件下，相同时间内，胚芽鞘的生长长 度差异不明显。
探究 5：探究在单侧光照射下，旋转对胚芽鞘生长的影响？
问题 1：把直立生长的玉米胚芽鞘放在匀速旋转的转盘上， 给予单侧光照射， 24h 后，胚芽鞘如何生长？
学生预测实验结果，改进实验装置进行实验。
实验结果：把直立生长的玉米胚芽鞘放在匀速旋转的转盘上，给予单侧光照 射， 24h 后，胚芽鞘仍直立生长。
问题 2：把直立生长的玉米胚芽鞘放入暗盒中，再将暗盒放在匀速旋转的转 盘上，给予单侧光照射， 24h 后，胚芽鞘又如何生长呢？
学生预测实验结果，利用黑色的礼品盒改进实验装置进行实验。
实验结果：直立生长的玉米胚芽鞘放入暗盒中，再将暗盒放在匀速旋转的转 盘上，给予单侧光照射， 24h 后，胚芽鞘向小孔弯曲生长。
探究 6：探究多种因素对胚芽鞘生长的影响？
问题 1：将已弯曲生长的胚芽鞘继续给予单侧光照射，胚芽鞘的弯曲角度如 何变化？
实验表明：已弯曲生长的胚芽鞘继续给予单侧光照射， 一定时间内，胚芽鞘 弯曲角度增大，之后，继续照射，弯曲角度变化不明显。
问题 2：将已弯曲生长的胚芽鞘置于黑暗条件下，胚芽鞘的弯曲角度如何变 化？
实验表明：已弯曲生长的胚芽鞘置于黑暗条件下， 2h 后胚芽鞘基本呈现直 立生长，之后，胚芽鞘继续保持直立生长。
问题 3：涂抹外源吲哚乙酸溶液的浓度为多少合适呢？
称取吲哚乙酸 1.75g，用少量 1mol/L 的 NaOH 溶液溶解，加水定容至 1L 配 制 10-2mol/L 吲哚乙酸溶液， 使用时再进行梯度稀释， 取初始长度为 2cm 左右的 胚芽鞘， 切取尖端下部 10mm 的切断， 随机均分为 7 组，分别放在 10-4—10-9mol/L 的吲哚乙酸和清水中，定时测量切断的长度，已寻找适宜浓度的吲哚乙酸溶液。
实验表明：10-4—10-9mol/L 的吲哚乙酸溶液对玉米胚芽鞘切断的生长均有促 进作用， 10-6mol/L 的吲哚乙酸溶液的促进效果最好。
问题 4：在已弯曲生长的胚芽鞘的向光侧涂抹适宜浓度的吲哚乙酸溶液，并 继续给予单侧光照射，胚芽鞘的弯曲角度如何变化？
实验表明：在已弯曲生长的胚芽鞘的向光侧涂抹适宜浓度的吲哚乙酸溶液， 继续给予单侧光照射， 一定时间内，胚芽鞘的弯曲角度逐渐变小。
问题 5：在已弯曲生长的胚芽鞘的近地侧涂抹适宜浓度的吲哚乙酸溶液，置 于黑暗条件下，胚芽鞘的弯曲角度如何变化？
实验表明：在已弯曲生长的胚芽鞘的近地侧涂抹适宜浓度的吲哚乙酸溶液， 黑暗条件下， 一定时间内，胚芽鞘的弯曲角度逐渐变小， 之后出现了向对侧弯曲 生长的现象。
三、实验反思
1、实验设计思路
根据新课程标准， 本着培养学生生物学核心素养为宗旨， 培养学生探究实验 的能力，形成以科学实践解决现实生活中生物学问题的意识。
2、实验亮点
（1）实验材料改进
提出问题：金丝雀虉草的种子难以获得
改进：（1）选择生活中常见的四种禾本科植物（玉米、水稻、小麦、燕麦）的
种子进行水培， 观察胚芽鞘的形态大小，发现玉米胚芽鞘比较粗壮， 便 于实验操作和观察实验现象。。
（2）观察发现， 部分玉米胚芽鞘长度超过 2cm 时，真叶就会长出， 真叶在一定程度上会影响胚芽鞘的生长， 所以选择 1cm 左右的 玉米胚芽鞘作为实验材料进行相关实验。
（2）实验仪器改进
提出问题：普通光学显微镜在观察时出现不易看清图像，不能保存图片，不能及 时反馈学生情况等问题。
资料显示：数码互动显微系统具有拍照、保存、标记等功能，可以快速实现师生 之间的互动，更有利于学生观察。
改进：使用数码互动显微系统代替普通光学显微镜
（3）实验操作改进
①提出问题：因为无法判断玉米胚芽鞘尖端的位置，所以无法比较直观的观察出 生长和弯曲的部位是在尖端还是尖端下部。
改进：（1）采用“减法原则”，利用自制的实验装置，通过对剪去不同长度的 胚芽鞘的生长情况进行统计及是否有向光性进行观察， 进而判断出玉 米胚芽鞘尖端的大致长度。
（2）在判断出尖端的位置后， 用不同的方法对尖端和尖端下部进行区分， 在单侧光照射下， 24h 后， 观察胚芽鞘的生长情况， 可以非常清晰的 观察到尖端下部生长明显， 发生弯曲的部位也是尖端下部， 且尖端下 部背光侧比向光侧生长快。
②提出问题：从细胞水平探究尖端下部背光侧比向光侧生长快的原因？
改进： 取完全黑暗培养和单侧光照射下培养的两组胚芽鞘，分别取两组胚芽鞘 尖端下部两侧的细胞做纵切片， 使用数码互动显微系统观察细胞形态和 长度。从实验结果分析原因更加直观。
③提出问题：探究单侧光照射对胚芽鞘生长长度的影响？
改进：取长度在 0.8cm—1cm 左右的胚芽鞘随机均分为 3 组，先测量三组胚芽鞘 的起始平均长度， 再放入自制的实验装置中，一组完全光照， 一组黑暗处 理， 一组单侧光照射， 于 16h、24h、39h 后测量每组胚芽鞘的平均增长长 度。让学生清楚单侧光照射对胚芽鞘生长长度的影响
④提出问题：探究在单侧光照射下，旋转对胚芽鞘生长的影响？
改进： 首先提出两个不同条件的单侧光照射下的处理，让学生先预测可能的实 验结果，再改进实验装置，让学生动手操作，通过对实验现象的分析， 让学生真正理解单侧光对植物生长的影响。
（4）实验创新之处：
① 改进实验装置：自制的实验装置使实验操作简单易行，且取材方便，学生可 以自己动手制作，并且能够在高中教学中推广使用。
② 优化实验材料：玉米种子容易获取，且玉米胚芽鞘生长粗壮便于实验操作和 实验现象观察。
③ 创新实验方案：从探究胚芽鞘尖端的位置入手，引出从形态学和细胞水平探 究胚芽鞘弯曲生长的部位和原因，层层递进，再由局部升华到对整体的探究， 让学生真正理解多种因素对于胚芽鞘生长的影响。
④ 优化教学过程：对于题目中常见的问题，不局限于理论的推测，更注重让学 生进行实验验证，培养学生获得研究生物现象的思路和方法。
3、实验效果评价
（1）从装置制作，到实验设施，学生全程参与，真正成为学习过程中的主体。 （2）学生积极思考、创新实验方案， 科学分析实验数据， 体现生物学学科素养。 （3）在设计、实施实验的过程中，学生领会了科学探究的精神，体会了合作学 习的快乐。
4、实验过程中发现的问题
（1）玉米种子发芽时间不一，且在定量实验中，需要大量长度相似的玉米胚芽 鞘且需要重复实验，这就导致需要大量处理实验材料，实验周期长。
（2）学生制作切片能力较弱，在制作切片时，需要老师指导和反复练习，才能 取得比较好的效果。

展开更多......

收起↑