资源简介

5.1 植物生长素 教案
一、教学目标
（一）生命观念
1. 阐述植物生长素的发现过程，理解生长素调节植物生长的作用机制，树立生命的物质、能量和调节观，形成稳态与平衡的核心生命观念。
2. 概述生长素的合成、运输和分布规律，解释植物向光性、顶端优势等生命现象，认识植物激素调节的普遍性和适应性意义。
（二）科学思维
1. 通过分析生长素发现史中一系列经典实验，体验科学家的思维历程，掌握对照实验的设计原则，提高逻辑推理和归纳概括能力。
2. 基于生长素作用的两重性特点，学会运用辩证思维分析生物学现象，理解生物学中适度与平衡的科学思想。
（三）科学探究
1. 模仿科学家的实验设计思路，尝试设计简单的实验验证生长素的运输方向或生理作用，掌握实验变量控制、结果分析的基本方法。
2. 能够对实验方案和结论进行批判性评价，提出合理的改进建议，形成严谨求实的科学探究态度。
（四）社会责任
1. 了解生长素类似物在农业生产中的应用，能够运用所学知识解释和指导农业生产实践，关注生物科学技术对社会发展的促进作用。
2. 认同科学发现需要一代又一代科学家的不懈努力，树立正确的科学本质观，激发对生命科学的探索兴趣。
二、教学重难点
（一）教学重点
1. 植物生长素的发现过程及经典实验分析
2. 生长素的合成、运输和分布规律
3. 生长素的生理作用及两重性特点
（二）教学难点
1. 生长素的极性运输机制
2. 生长素生理作用的两重性及其实例分析
三、教学方法
1. 问题驱动法：以植物向光性现象为切入点，通过层层递进的问题引导学生思考，激发探究欲望。
2. 史料分析法：重现生长素发现的经典实验，引导学生分析实验设计思路、结果和结论，体验科学探究的过程。
3. 小组讨论法：组织学生对实验设计方案、生长素作用特点等内容进行小组讨论，培养合作学习和思辨能力。
4. 模型建构法：引导学生建构生长素调节植物生长的过程模型，深化对知识的理解。
5. 案例教学法：结合农业生产中的生长素应用实例，帮助学生理解理论知识的实践价值。
四、教学手段
1. 多媒体课件：展示植物向光性生长视频、经典实验过程动画、生长素运输示意图、生理作用曲线图等。
2. 教具模型：胚芽鞘结构模型、生长素运输过程演示模型。
3. 实验材料：胚芽鞘实验相关实物或实验演示视频。
4. 板书：结合板书画出实验过程示意图和知识框架，强化重点内容。
五、教学过程
本次教学共2课时，合计90分钟。
第1课时：生长素的发现过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 时间分配
导入新课 1. 播放窗台上植物向光生长的视频，展示"问题探讨"中的三个问题：
（1）图中植株的生长方向有什么特点？
（2）植株对这种刺激的反应有什么适应意义？
（3）这种生长方向的改变发生在幼嫩部分还是成熟部分？
2. 总结学生回答，引出向光性概念：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象。 3. 提出问题：植物为什么会表现出向光性？从而引出本节课题——植物生长素的发现。 1. 观察视频，思考并回答问题：
（1）弯向窗外光源生长
（2）有利于获得更多阳光进行光合作用，是对环境的适应
（3）发生在幼嫩部分
2. 明确向光性概念，思考向光性产生的原因。 从生活常见现象入手，激发学生学习兴趣，引发认知冲突，自然导入新课。 5分钟
知识讲解：达尔文父子实验（19世纪末） 1. 介绍实验材料：金丝雀虉草胚芽鞘，讲解胚芽鞘的结构（尖端、尖端以下伸长区）及其功能。
2. 展示实验过程示意图，讲解四组实验处理：
① 完整胚芽鞘+单侧光
② 去掉尖端+单侧光
③ 锡箔罩住尖端+单侧光
④ 锡箔罩住尖端下部+单侧光
3. 提出问题引导学生分析实验：
（1）实验的对照组和实验组分别是？
（2）①②对照说明什么？①③对照说明什么？③④对照说明什么？
4. 总结达尔文实验结论：胚芽鞘的尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递了某种"影响"，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲。 1. 了解胚芽鞘的结构和功能。
2. 观察实验现象，记录各组实验结果：
① 向光弯曲生长；② 不生长不弯曲；③ 直立生长；④ 向光弯曲生长。
3. 思考并回答问题：
（1）对照组为①，实验组为②③④
（2）①②对照说明向光弯曲生长与尖端有关；①③对照说明感光部位在尖端；③④对照说明弯曲部位在尖端下部。
4. 理解达尔文实验的推论。 通过经典实验分析，让学生掌握对照实验的设计原则，培养实验分析和逻辑推理能力，体验科学探究的过程。 12分钟
知识讲解：鲍森·詹森实验（1913年） 1. 提出问题：达尔文所说的"影响"究竟是什么？它能不能从尖端传递到下部？
2. 介绍实验材料：琼脂片（可让化学物质通过）、云母片（不能让化学物质通过）。
3. 展示实验过程：
① 切去胚芽鞘尖端，在切面和尖端之间放置琼脂片，单侧光照射
② 切去胚芽鞘尖端，在切面和尖端之间放置云母片，单侧光照射
4. 引导学生预测实验结果，总结实验结论：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部。
5. 提出问题：该实验有没有不完善的地方？引导学生思考实验设计的严谨性。 1. 明确实验目的是验证"影响"是否可以传递。
2. 了解琼脂片和云母片的特性。
3. 预测实验结果：① 向光弯曲生长；② 不生长不弯曲。
4. 得出实验结论，思考实验的不足之处（无法排除琼脂片本身的影响）。 引导学生逐步深入探究，培养批判性思维，理解科学研究的严谨性。 8分钟
知识讲解：拜尔实验（1918年） 1. 提出问题：尖端产生的影响传递到下部后，为什么会造成伸长区两侧生长不均匀？
2. 展示实验过程：在黑暗中，将切下的胚芽鞘尖端放在切面的一侧，观察生长情况。
3. 引导学生分析实验：为什么要在黑暗中进行？实验结果说明什么？
4. 总结实验结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。 1. 思考实验设计思路，明确黑暗条件是为了排除单侧光的干扰。
2. 观察实验结果：胚芽鞘向放置尖端的对侧弯曲生长。
3. 理解实验结论：弯曲生长是由于"影响"分布不均匀导致的。 进一步探究向光性的机制，培养学生控制实验变量的意识，深化对实验设计的理解。 8分钟
知识讲解：温特实验（1926年） 1. 提出问题：尖端产生的"影响"究竟是一种化学物质还是其他物理信号？
2. 展示实验过程：
① 把胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后移去尖端，将琼脂块切成小块，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧
② 把没有接触过胚芽鞘尖端的空白琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧
3. 引导学生分析实验结果，总结实验结论：胚芽鞘尖端确实产生了某种促进生长的化学物质，这种物质可以向下运输，促进下部生长，温特将其命名为生长素。
4. 补充：1934年，科学家从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸（IAA），后续又发现苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等也属于生长素类物质。 1. 了解温特实验的设计思路，明确空白琼脂块作为对照的作用。
2. 观察实验结果：① 胚芽鞘向放置琼脂块的对侧弯曲生长；② 胚芽鞘既不生长也不弯曲。
3. 得出结论：生长素是一种化学物质，本质是吲哚乙酸等。 通过层层递进的实验探究，让学生体验科学发现的完整过程，认同科学结论需要充分的证据支持，理解科学发展的渐进性。 10分钟
总结提升：植物激素概念 1. 引导学生总结生长素发现的完整历程，梳理四位科学家的实验贡献。
2. 提出植物激素的概念：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
3. 引导学生对比植物激素和动物激素的异同点。 1. 梳理生长素发现的科学史，体会科学探究的艰辛和严谨性。
2. 理解植物激素的概念，对比动植物激素的异同：相同点是都属于微量高效的调节物质，都能从产生部位运输到作用部位；不同点是植物激素没有专门的分泌器官，动物激素由内分泌腺分泌。 整合知识，构建概念，培养归纳概括能力，深化对激素调节的理解。 5分钟
巩固练习 展示一系列胚芽鞘实验处理的图片，让学生判断胚芽鞘的生长情况（如：切去尖端、云母片插入不同位置、锡箔遮盖不同部位等）。 运用所学知识判断实验结果，说明判断依据。 及时巩固所学内容，检验学习效果。 2分钟
第2课时：生长素的合成、运输、分布和生理作用
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 时间分配
复习导入 1. 回顾生长素发现的经典实验，提问：生长素的产生部位、感光部位、弯曲部位分别在哪里？
2. 提出问题：生长素在植物体内是如何合成、运输和分布的？它是如何调节植物生长的？引入本节内容。 回答问题：产生部位和感光部位是胚芽鞘尖端，弯曲部位是尖端下部的伸长区。 温故知新，自然过渡到新知识学习。 3分钟
知识讲解：生长素的合成、运输和分布 1. 生长素的合成：
- 主要合成部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子
- 合成原料：色氨酸
2. 生长素的运输：
（1）极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中，生长素只能从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输，是主动运输过程，需要载体蛋白和能量。
- 展示极性运输的实验验证示意图，讲解实验设计思路。
（2）非极性运输：在成熟组织中，生长素可以通过输导组织进行非极性运输。
（3）横向运输：在单侧光、重力等刺激下，生长素在尖端可以发生横向运输，如单侧光使生长素从向光侧向背光侧运输。
3. 生长素的分布：
- 相对集中地分布在生长旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等。 1. 记录生长素的合成部位和原料，理解生长素的合成与生长发育的关系。
2. 理解三种运输方式的特点和发生部位：
- 区分形态学上端和下端，理解极性运输是主动运输
- 明确横向运输发生在尖端，受外界刺激影响
3. 了解生长素的分布特点，知道生长旺盛部位生长素含量较高。 系统讲解生长素的代谢和运输规律，为理解其生理作用奠定基础。通过实验验证的讲解，进一步强化实验分析能力。 12分钟
知识讲解：生长素的生理作用 1. 作用机制：生长素不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢的信息，通过促进细胞的伸长生长来促进植物生长。
2. 作用特点：两重性——既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。
3. 展示生长素浓度与所起作用的关系曲线图，引导学生分析：
- 不同浓度的生长素对同一器官的作用不同：低浓度促进，高浓度抑制，甚至杀死植物。
- 不同器官对生长素的敏感程度不同：根 > 芽 > 茎。
4. 两重性实例分析：
（1）顶端优势：顶芽产生的生长素逐渐向下运输，使侧芽附近生长素浓度较高，由于侧芽对生长素浓度比较敏感，因此它的发育受到抑制。
- 展示顶端优势现象的图片，讲解其在农业生产中的应用：摘除顶芽解除顶端优势，促进侧枝生长，如棉花打顶、果树修剪等。
（2）根的向地性：在重力作用下，生长素在近地侧分布较多，由于根对生长素敏感，近地侧生长受到抑制，远地侧生长较快，因此根向地生长。 1. 理解生长素作为信息分子的调节作用。
2. 分析生长素作用的两重性特点，结合曲线图理解：
- 明确促进和抑制作用是相对于对照组而言的
- 能够解读曲线图中不同区段的含义，分析不同器官对生长素的敏感性差异
3. 分析顶端优势和根的向地性的产生机制，了解其在生产实践中的应用。 通过曲线图分析培养学生的信息获取和分析能力，结合实例讲解帮助学生理解抽象的两重性特点，体现生物学知识的实践价值。 15分钟
知识拓展：生长素类似物的应用 1. 介绍生长素类似物：人工合成的具有与生长素相似生理效应的化学物质，如α-萘乙酸（NAA）、2,4-D等。
2. 讲解其在农业生产中的应用：
（1）促进扦插枝条生根：用适宜浓度的生长素类似物浸泡扦插枝条的下端，促进其生根，提高成活率。
（2）促进果实发育：在未受粉的雌蕊柱头上涂抹适宜浓度的生长素类似物，子房可以发育成无子果实，如无子番茄、无子黄瓜等。
（3）防止落花落果：在农业生产上常用一定浓度的生长素类似物喷洒棉株，以保蕾保铃。
（4）作为除草剂：高浓度的2,4-D可杀死双子叶杂草，而对单子叶农作物影响较小，利用了不同植物对生长素的敏感性差异。 1. 了解生长素类似物的概念和优点（容易合成、原料广泛、效果稳定）。
2. 举例说明生长素类似物在生产中的应用，理解其原理：
- 区分无子番茄和无子西瓜的原理差异：无子番茄是生长素促进果实发育，遗传物质不变；无子西瓜是染色体变异。 联系生产生活实际，让学生体会生物学知识的应用价值，培养社会责任意识。 8分钟
课堂小结 引导学生构建本节知识框架：
- 生长素的发现历程：达尔文→鲍森·詹森→拜尔→温特→化学本质鉴定
- 生长素的合成、运输和分布
- 生长素的生理作用：两重性及实例、应用 跟随教师梳理知识体系，整理笔记，构建知识网络。 整合知识，强化记忆，形成完整的知识结构。 5分钟
课堂练习 展示典型习题：
1. 解释植物向光性产生的原因。
2. 分析水平放置的植物根向地生长、茎背地生长的原因。
3. 为什么农业生产中可以用2,4-D作为除草剂去除麦田里的双子叶杂草？ 独立思考，回答问题，运用所学知识解释生物学现象。 检验学习效果，巩固重点知识，培养知识应用能力。 2分钟
六、板书设计
5.1 植物生长素
一、生长素的发现过程
1. 达尔文实验：尖端产生"影响"，感光部位在尖端
2. 鲍森·詹森实验："影响"可以透过琼脂片传递
3. 拜尔实验：弯曲生长是由于"影响"分布不均匀
4. 温特实验：证明是化学物质，命名为生长素
5. 化学本质：吲哚乙酸（IAA）等
6. 植物激素概念：体内产生、微量高效、调节作用
二、生长素的合成、运输和分布
1. 合成部位：幼嫩的芽、叶、发育中的种子，原料：色氨酸
2. 运输：极性运输（主动运输，形态学上端→下端）、非极性运输、横向运输
3. 分布：生长旺盛部位
三、生长素的生理作用
1. 作用：促进细胞伸长生长
2. 特点：两重性（低促高抑）
3. 敏感程度：根 > 芽 > 茎
4. 实例：顶端优势、根的向地性
5. 应用：促进扦插生根、无子果实、保花保果、除草剂
七、教学反思
1. 本节内容以科学史为主线展开教学，通过经典实验的层层递进分析，能够有效培养学生的科学思维和科学探究能力，学生对实验设计的分析和逻辑推理能力得到了较好的锻炼。但在教学过程中发现，部分学生对极性运输、横向运输的判断以及生长素两重性的曲线分析还存在困难，需要在后续教学中通过更多实例和习题加以巩固。
2. 生长素的发现过程蕴含着丰富的科学本质教育素材，在教学中不仅要让学生掌握实验结论，更要引导学生体会科学发现的特点：科学发现需要大胆的猜测和严谨的实验验证，需要一代又一代科学家的不懈努力，科学理论是不断发展和完善的。本次教学中对科学本质的渗透还可以进一步加强，可适当增加对不同学术观点的介绍，培养学生的批判性思维。
3. 本节内容与生产生活联系紧密，在教学中结合农业生产实例进行讲解，有效提高了学生的学习兴趣和社会责任意识。后续可以设计简单的探究活动，如"探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度"，让学生在实践中进一步理解知识，提高实验操作能力。
4. 对于不同层次的学生，教学内容的难度把控还需要进一步优化。对于基础较好的学生，可以适当拓展向光性的其他假说、生长素的作用机制等内容；对于基础薄弱的学生，应强化基础概念和经典实验的理解，

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