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高一生物集体备课《第1节 植物生长素的发现》

[日期:2011-07-12]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:374[字体: ]

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。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

激素又称化学信使,在第2章中,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篇首页,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、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、胚芽鞘顶尖与锡箔罩、胚芽鞘顶尖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。

詹森选择实验材料“琼脂片”证明“刺激”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1942年分离出具有生长素效应的化学物质并确认为吲哚乙酸的过程,经历了近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。

教材的楷体小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:分别遮盖胚芽鞘顶端和它下面一段,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顶端下面的一段,感受光刺激的是顶端。这说明,是胚芽鞘顶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

1.提示:不严密,没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。

2.提示: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。

3.提示: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(Phalaris Canariensis),属于禾本科草属。一年生丛生草本。茎秆高度一般不超过1 m,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。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。

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。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。

IBA的化学名称是3-吲哚基丁酸,在组培快速繁殖中,它的最普遍应用是代替IAA。IBA的分子结构与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。

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,如下表。

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

 背光一侧

 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

 51

 49

 45

 电子俘获检测法

 黄花燕麦芽鞘

 49.5

 50.5

 50

 电子俘获检测法

因此,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。


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