稳态与环境教参第3章 植物的激素调节Word文档下载推荐.docx
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人类许多科学知识都是通过一代又一代人的努力才逐渐积累起来的。
在这一部分内容的最后,教材安排了20世纪80年代之后对于植物向光性原因的不同看法,隐含着科学是开放的、不断发展的。
了解生长素的产生、分布和运输,是理解与生长素发挥作用有关的许多植物生理现象的基础,因此,教材改变以往将这部分内容作为选学材料的做法,但阐述力求简练。
本节课文后的技能训练,侧重训练的是实验设计和得出结论时逻辑上的严密性。
同时,它也有助于学生理解生长素的极性运输。
《生长素的生理作用》包括生长素的生理作用及尝试运用生长素促进插条生根两部分内容。
本节“问题探讨”中的材料,与上一节所学内容似乎有点“矛盾”:
上一节的内容显示,植物生长素起促进生长的作用,而“问题探讨”中的材料却表明,在一定浓度范围内它竟然起抑制作用。
由此引起学生的认知冲突,激发起学习本节的兴趣。
高中生物必修3教师教学用书第3章植物的激素调节关于生长素的生理作用,教材首先介绍生长素作为信息分子起作用这一特点,再详细说明生长素的作用与浓度、植物细胞的成熟情况、器官的种类等有关,最后再简要介绍有关科学道理在农业生产上的应用。
尝试运用生长素促进插条生根的内容,主要是“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的探究活动。
该探究活动侧重于解决科学技术在实际应用中的技术问题,即解决究竟是“多少”的量的问题。
要解决本探究活动中的问题,需要先做预实验。
通过预实验,可以缩小探究的范围、节省时间、节约经费。
学生做完这个探究后,应该有以下三方面的收获:
(1)了解某种生长素类似物促进插条生根的最适浓度,能将所学知识应用于生产实践,并更好地理解生长素作用的两重性;
(2)了解科学技术在应用于生产实践时,有许多技术问题需要解决,也有许多值得探究的问题;
(3)领悟预实验的方法。
《其他植物激素》包括其他植物激素的种类和作用、植物生长调节剂的应用两部分内容。
“问题探讨”选取的材料,既与本节内容有关,又反映了我国古代科技文明成果,在激发学生学习本节内容的兴趣的同时,又是进行爱国主义教育的材料。
关于其他植物激素的种类和作用,教材用以图代文的形式作大致的介绍。
之后,教材还介绍了植物激素之间存在相互作用,共同对生命活动进行调节。
这样,就突出了植物通过激素调节生命活动以适应环境这一主题,而不是仅仅介绍几类植物激素。
教材编写时,没有局限于介绍植物激素,而是将植物激素调节放在植物生命活动调节的背景中去认识:
教材在这部分内容最后,安排了关于植物体内基因组、激素、环境因子之间相互关系的选学内容,从而有利于学生更好地理解植物激素的作用,理解植物生命活动的调节。
植物生长调节剂的应用是本节的重点。
教材着意突出STS教育的内涵,既安排植物生长调节剂的应用促进生产力提高的内容,也要求学生搜集相关资料,分析植物生长调节剂应用不恰当带来的负面影响。
教材第1章至第3章,都是关于个体层次生命系统的内容。
在学完本章后,学生将学习种群、群落、生态系统等生命系统。
因此,在本章小结的最后,教材简要阐述了个体和群体的关系,以做好与后续学习内容的衔接。
(二)教学内容的结构
三、与学生经验的联系
在学习本章内容前,学生可能对植物的向性生长,尤其是向光性、向重力性生长已经有了一定的了解;
顶端优势现象,在日常生活中也能经常见到;
顶端优势的解除,如园艺上对绿篱的修剪、农业生产上的打顶等,学生也多少有些接触;
民间用成熟苹果、香蕉催熟未完熟的果实,学生可能也有一些了解;
农业和园艺生产实际中,有许多事例可以和本章的内容相联系。
报纸、杂志、互联网等媒体关于植物生长调节剂应用方面的报道,可以供学生在对植物生长调节剂的应用进行评价时参考。
所有这些,都可以作为学生学习本节内容的基础。
在化学课上,乙烯仅仅是一种有机分子;
在本章,它成了一种植物激素。
学生学习本章内容的过程,就是对上述现象进一步理解的过程,就是在已有经验的基础上获得新的经验的过程。
四、与其他章的联系
本章内容相对独立。
本书是以生物个体、种群、群落和生态系统各个层次系统的稳态的维持为主线展开的,引导学生认识生命系统的整体性和稳态,以及稳态与环境的关系。
由于学术界没有“植物体的稳态”的说法,因此,本章并没有将植物生命活动的调节与稳态概念相联系。
学完本章内容,与第2章所学内容进行对比,能反映植物和动物生命活动调节的差异。
但是,本章和第2章又都是属于个体层次生命系统调节的内容。
学习完本章内容后,学生将进入种群、群落、生态系统等内容的学习,将由对个体层次生命系统的探讨,跨入对群体层次生命系统的学习。
因此,本章最后也对此做了铺垫和衔接。
2008-10-20
人教网
第1节 植物生长素的发现
一、教学目标
1.概述植物生长素的发现过程。
2.体验发现生长素的过程和方法。
3.评价实验设计和结论,训练逻辑思维的严密性。
二、教学重点和难点
1.教学重点
生长素的发现过程。
2.教学难点
(1)生长素的产生、运输和分布。
(2)科学实验设计的严谨性分析。
三、教学策略
本章内容在本模块中是相对独立的,应该以植物体是一个生命系统的思路来理解本章教学。
植物生长素的发现,以科学探索的过程为脉络安排教材内容,适当总结提升出科学的特点。
因此,建议教师时刻以科学发现中折射出的科学研究的严谨与科学的魅力为主线,激发学生的探究欲望,体会其中的科学方法。
(一)巧妙设疑,层层探究
引入本章时,可尝试这样做:
学习了第2章,我们已经认识到激素可随着血液流到人体和动物体全身,传递着各种信息;
那么,植物体能不能对自身的生命活动进行调节呢?
教师可以引导学生观察本章的章首页,感悟诗的意境,进入问题情境,并借助“问题探讨”栏目,引出问题,接近要点。
在“生长素的发现过程”的教学中,要充分利用教材正栏和旁栏中所列出的问题串,层层深入地进行。
(二)指导预习,领略在生长素发现过程中科学家创造性的思维方式和严谨的科学方法
方法1:
和达尔文一起“思考”,与鲍森·
詹森、拜尔同感“刺激”,随温特揭示生长素的奥秘。
由于高中学生的思维水平、学习能力已经发展到较高阶段,所以可以采取小组合作交流的形式,让学生选择不同方式展示本小组对“生长素发现过程”的理解。
如果教师对学生课前预习指导投入较多,不妨提议学生代表提前制作演示文稿以备上课时用。
利用此内容,为学生创造自主学习、合作学习、探究学习的环境和条件,引导学生主动地参与。
改变过去教师一人提前备好演示文稿,上课一人演示、学生被动学习的教学方式。
可以让甲、乙、丙、丁四名同学分别阐述和分析达尔文、鲍森·
詹森、拜尔和温特的实验和结论。
教师要在学生发言时和发言后,及时地评价学生对科学发现过程的理解和认识。
教学过程中需要把握以下几点。
(1)达尔文设计实验的要点。
结合旁栏思考题,确认实验条件有单侧光照射、胚芽鞘、胚芽鞘尖端与锡箔罩、胚芽鞘尖端下面的一段与锡箔罩等。
结论:
单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种刺激,这种刺激向下传递,造成背光面比向光面生长快。
设计巧妙:
达尔文的实验,设计看似简单,但注意到人们熟视无睹的植物向光性现象,并设计实验来研究,就既需要细致的观察,也需要创造性思维,更要有尊重事实的精神。
(2)强化生长素的发现是多位科学家不断探索的过程,呈现科学发现的艰辛和科学家不懈的探索精神。
鲍森·
詹森选择实验材料“琼脂片”证明“刺激”可透过琼脂片向下传递;
拜尔选择黑暗环境证明胚芽鞘的弯曲生长,是尖端“刺激”向下传递分布不均匀所致。
“刺激”是什么?
科学家推测可能是一种化学物质。
进一步探索的结果是什么?
教师可以层层设置问题,揭开生长素的谜底。
用幻灯片、动画、图片、黑板画等形式,展示温特的实验,以证明造成胚芽鞘弯曲的刺激确实是一种化学物质即生长素。
科学的发现是承前启后,继往开来的。
从19世纪末达尔文注意到植物的向光性,设计实验探索其中的原因,到1946年人们从植物中分离出生长素并确认为吲哚乙酸的过程,经历了约50年。
学生通过体验生长素的发现过程,可以加深对有关概念的理解,领悟科学研究的方法,情感态度价值观方面也得到发展。
方法2:
教师引领,步步为营,寻根问底。
此方法是教学中比较常用的问题教学模式之一,它的特点是以问题为中心,以思维训练为基准,以科学史实为背景,以生动形象的语言和逻辑推理为手段,并配合以图片、动画。
(三)重放或整理“生长素的发现过程”,再次感受众多科学家的贡献
建议教师借助教材中的总结:
“人类的许多科学发现,就是像这样经过一代又一代人的探索,才一步一步地接近事实的真相。
每一位科学家所取得的进展可能只是一小步,众多的一小步终将汇合成科学前进的一大步。
”让学生整理,理出课文内容是如何体现这个总结所表达的含义的,也可以进一步查找资料,作补充说明。
教材的楷体字是对学生进行辩证唯物主义自然观教育和科学发展史教育的好材料,教师可以提示学生注意对植物向光性的解释还有争议,启发学生关注和认识植物向光性的研究并没有终结,而是在继续探索和发展。
本节的技能训练──“评价实验设计和结论”,侧重于训练学生“根据已知的知识和题目给定的事实和条件,抽象、归纳相关信息,对自然科学问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或做出正确的判断,并能把推理过程正确地表达出来”的推理能力(2004年高考考试大纲)。
同时依据科学实验的要素分析其实验设计的严密性,提出改进意见等。
关于实验设计的改进,应鼓励学生开放思路,不搞惟一答案和“一刀切”。
四、答案与提示
(一)问题探讨
1.弯向窗外生长。
2.是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外光源生长。
这样,可以使植株获得更多阳光,从而可以通过光合作用合成更多的有机物,满足自身生长发育的需要。
3.植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。
(二)旁栏思考题
1.提示:
分别遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段,是采用排除法,观察某一部分不受单侧光刺激时,胚芽鞘的反应,从而确定是胚芽鞘哪一部分在起作用。
胚芽鞘弯曲生长的是尖端下面的一段,感受光刺激的是尖端。
这说明,是胚芽鞘尖端接受单侧光照射后,产生某种刺激传递到下面,引起下面一段弯曲生长。
2.提示:
因为该刺激(生长素)在向光一侧和背光一侧的分布(浓度)存在差异,因而引起两侧的生长不均匀。
3.提示:
没有。
他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这个推断的。
要得出这样的结论,既需要以事实为依据进行严密的逻辑推理,还需要一定的想像力。
(三)技能训练
不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
结论2不严谨。
没有实验证明生长素不能从形态学下端运输到形态学上端。
应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
(四)练习
基础题
提示:
可以使植株接受比较均匀的阳光照射,以避免因植物的向光性生长而引起植株弯曲。
五、参考资料
1.金丝雀草
金丝雀草(PhalarisCanariensis),属于禾本科草属,一年生丛生草本。
茎秆高度一般不超过1m,栽培或逸生,生活周期类似于春小麦。
原产于地中海地区,广布于中东、欧洲,在阿根廷、美国、加拿大部分地区也有分布。
它是一种谷类作物,果实一般用做鸟食。
2.吲哚乙酸(IAA)的合成和代谢
在多数高等植物中,IAA的合成通过如图3-1所示的三个步骤完成。
在植物体内,IAA除以游离状态存在以外,还常以结合态的形式存在:
IAA可以和氨基酸、糖类、肌醇结合。
结合态的IAA本身没有活性,当它们被水解时,即释放出游离态IAA。
结合态IAA在种子等贮藏器官里较多。
IAA可以通过酶促反应等而降解。
通过吲哚乙酸氧化酶、过氧化物酶的作用,IAA可以分解为CO2等物质。
植物体内的生长素水平可以通过合成、降解、运输、结合等途径来进行调节,以适应生长发育的需要。
图3-1 IAA的合成过程
3.单侧光引起生长素分布不均匀的假说
实验证明,引起植物向光性生长的光是短波光,植物胚芽鞘中接受这种光刺激的受体是与β-胡萝卜素和核黄素类似的物质。
受体接受到单侧光刺激后,会引起一系列反应,使胚芽鞘不同部位产生电势差:
向光一侧带负电荷,背光一侧带正电荷。
弱酸性的IAA阴离子带负电荷,因而会向背光一侧移动,使背光一侧生长素含量升高。
4.苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA)
苯乙酸又名苯醋酸,是合成青霉素的主要原料,也可用于合成香料、农药和植物生长调节剂等。
分子结构式如图3-2所示。
许多具有苯环的化合物,都具有和IAA类似的生理活性,PAA是其中的一种。
图3-2 PAA的分子结构式
IBA的化学名称是3-吲哚基丁酸,它的最普遍应用是在组培快速繁殖中代替IAA。
IBA的分子结构(图3-3)与IAA非常相似,都有吲哚环,仅侧链的长度有所不同,它比IAA更稳定。
IBA是一种广谱的吲哚类植物生长调节剂,可诱导许多植物生根,还可用于瓜果的座果,提高座果率。
图3-3 IBA的分子结构式
5.关于植物向光性原因的争议
长期以来,人们认为植物向光性生长是由于生长素分布不均匀造成的。
有关原因课本和上述资料中已有详细介绍。
20世纪80年代以来,有学者在对向光性生长的植物器官向光和背光面生长素含量进行精确测定后,发现两侧并没有差别,如表3-1。
表3-1 IAA在向光和背光面的含量比较
器官
IAA分布(%)
测定方法
向光
一侧
背光
黑暗
对照
绿色向日葵下胚轴
51
49
48
分光荧光法
绿色萝卜下胚轴
45
电子俘获检测法
黄化燕麦胚芽鞘
49.5
50.5
50
据此,有人提出,是单侧光刺激导致生长抑制物质在向光一侧积累,从而造成植物向光性生长的。
例如,引起萝卜下胚轴向光性的抑制物质可能是萝卜宁和萝卜胺,引起向日葵下胚轴向光性的抑制物质可能是黄质醛。
但是,至于这些抑制物质究竟是什么,目前还没有定论。
第2节 生长素的生理作用
1.概述植物生长素的生理作用。
2.尝试探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。
生长素的生理作用。
探究活动:
探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。
1.图形引导,问题入手。
阅读生物学方面的资料时,能读懂模式图、示意图和图解,这是对高中学生的基本要求。
因此,本节可以从对问题探讨的曲线图的分析入手。
2.利用多种资料,交流生长素类似物应用的实例,理清应用原理。
3.组织好探究活动的教学。
本节中“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”是以生长素的发现、生长素的生理作用为知识背景的。
通过组织学生参与此项探究活动,可以让学生体验科学研究的一般过程,并体会科学理论在应用到生产实践的过程中,往往也有许多要探索的问题。
这个探究活动可以采取协同合作的方式展开。
在学生开展探究活动前,可以师生合作策划好探究方案,还可以演示预实验的情况,并引导学生理解预实验的作用。
四、探究指导
在上节课结束时,应布置学生预习探究活动“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的指导,并准备好材料用具,如杨树枝条、矿泉水瓶等。
教师如果能提前做本探究活动的预实验,可避免人力、物力、财力和时间的浪费,也可做到心中有数,有的放矢。
(一)材料用具的准备
1.实验材料
可以用杨、加拿大杨、月季等的枝条。
2.实验用具:
天平、量筒、容量瓶、烧杯、滴管、试剂瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐(下方带流水孔)、盛水托盘、矿泉水瓶。
3.插条选择
插条质量和规格对探究实验效果影响很大。
大树上的1~2年生枝条,可以作为扦插的材料,但以1年生苗木为最好(1年或2年生枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)。
实验表明,插条部位以种条中部剪取的插穗为最好,基部较差,梢部插穗仍可利用。
实验室用插穗长5~7cm,直径1~1.5cm为宜。
由于一个年级几百名学生同时用枝条,要适当考虑对树木的保护。
扦插枝条的处理:
(1)枝条的形态学上端为平面,下端要削成斜面,这样在扦插后可增加吸收水分的面积,促进成活。
(2)每一枝条留3~4个芽,所选枝条的芽数尽量一样多。
(二)实验设计
1.选择生长素类似物:
2,4-D或α-萘乙酸(NAA)等。
2.配制生长素类似物母液:
5mg/mL(用蒸馏水配制,加少许乙醇以促进溶解)。
3.设置生长素类似物的浓度梯度:
用容量瓶将母液分别配成0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5mg/mL的溶液,分别放入小磨口瓶,及时贴上相应标签。
NAA有毒,配制时最好戴手套和口罩。
剩余的母液应放在4℃保存,如果瓶底部长有绿色毛状物,则不能继续使用。
4.枝条处理方法:
浸泡法和沾蘸法
建议各小组采用不同方法进行实验。
浸泡法也可设置不同的浸泡时间。
应该鼓励学生设计多种方案,以便交流,资源共享。
(三)探究活动
1.提出问题
不同浓度的生长素类似物,如2,4-D或NAA,促进杨插条生根的最适浓度是多少呢?
2.作出假设
适宜浓度的2,4-D或NAA可以使杨或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力,产生愈伤组织,长出大量不定根。
3.预测实验结果
经过一段时间后(约3~5d),用适宜浓度的2,4-D或NAA处理过的插条基部和树皮皮孔处(插条下1/3处)出现白色根原体,此后逐渐长出大量不定根;
而用较低浓度、较高浓度或清水处理的枝条长出极少量的不定根或不生根。
4.实验步骤
(1)制作插条。
(2)分组处理:
将插条分别用不同的方法处理(药物浓度、浸泡时间等可多组。
如可分别在NAA中浸泡1、2、4、8、12、24h等)。
(3)进行实验:
将处理过的插条下端浸在清水中,注意保持温度(25~30℃)。
(4)小组分工,观察记录:
前三天每天都要观察记录各小组实验材料的生根情况,以后每隔2~3d记录即可。
教师可以设计记录表格,更应让学生自行设计记录表格,提供学生创造性活动的空间和机会。
记录过程是意志与耐心的锻炼,既有分工也有协作。
记录用不同浓度生长素类似物处理后枝条生根情况,如生根条数,最长与最短根的长度等。
(浓度适宜的生长素类似物处理后,在绿色树皮的皮孔处长有白色幼根;
时间长一些会在枝条下端斜面树皮与木质部之间长有白色根原体。
)
(5)研究实验中出现的问题。
①分析不同插条的生根情况。
不能生出不定根:
有可能是枝条上没有芽、枝条倒插等。
都能生出不定根:
促进扦插枝条生根是指刺激枝条的下端生出不定根,而不是刺激根生长。
不同的枝条可能生出的不定根的数目多少不一样,如枝条上芽多,则产生的生长素就多,就容易促使不定根的萌发。
②分析与本实验相关的其他因素。
A.温度要一致。
B.设置重复组。
即每组不能少于3个枝条。
C.设置对照组。
清水空白对照;
设置浓度不同的几个实验组进行对比,目的是探究2,4-D或NAA促进扦插枝条生根的最适浓度。
5.分析实验结果,得出实验结论
本探究活动关键是时间安排。
建议课前提交药品选择和药液浓度控制的设计方案,培训关于选取枝条、怎样做插条的方法,说明注意事项,并确定各小组的分工。
课堂实验最好在教师带领下,由学生完成实验设计和实验装置,将实验操作部分安排在课外或在家庭中进行。
要求学生在实验过程中按照小组分工认真进行观察,实事求是地对实验前、实验中(包括课内、课外)和实验后插条生根的情况进行记录,并及时整理数据,绘制成表格或图形。
最后分析实验结果与实验预测是否一致,得出探究实验的结论。
不要求实验结果都一致,但要求有分析研究。
6.表达与交流
实验小组的每一个成员都要写出自己个性化的实验报告,向小组和全班汇报探究过程和结果、经验、教训或体会,包括在科学态度、科学方法和科学精神方面的收获。
7.进一步探究
“进一步探究”旨在鼓励学生进行扩展性的探究和实践,大多数需要在课外完成。
教师应当提供机会,让学生互相进行交流和讨论。
这个栏目的活动给学生以更大的自主性,教师可根据学生的知识与技能基础,给予适当的提示或指导。
鼓励有兴趣的学生进一步探究不同季节和枝条老幼部位对生长素类似物的反应,让学生自行设计和实施。
五、答案和提示
1.不同。
如教科书中图所示,对于根来说,最适浓度大约是10-10mol/L;
对于芽来说,最适浓度大约是10-8mol/L;
而对于茎来说,最适浓度大约是10-4mo
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