人教版（2019）选择性必修1 稳态与调节
第5章 植物生命活动的调节
第1节 植物生长素
一、课程标准与本节相对应的要求：
概述植物生长素的发现过程，体验发现生长素的过程和方法，评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性，养成良好的生物学素养，结合教材内容和学生的实际情况，确定本节课的教学目标和核心素养如下：
1.生命观念：在探究植物向光性原因的过程中，尝试解释植物具有向光性的原因，感受激素在植物生命调节中的重要作用，进一步树立生命的物质、能量和调节观。
2.科学思维：分析生长素发现史中科学家的实验，批判性地接受前人的观点和看法，在尊重事实和证据的前提下，归纳并概括每一位科学家的观点，体验科学家的思维历程，理解科学思维方法。以此发展归纳与概括、演绎与推理等科学思维。
3.科学探索： 参与“植物向光性的机制”主线中相关实验设计、结果预测与交流，进一步体验科学探究的方法。
4.社会责任：认同科学研究需要科学家坚持不懈的努力，树立正确的科学本质观；学习生长素发现过程科学史，关注生活现象，并尝试作出理性解释。
二、教材分析
本节是人教版普通高中新课程标准实验教科书生物必修3《稳态与环境》中第3章第1节的内容。这一部分主要介绍的是达尔文、鲍森詹森、拜耳、温特的实验，本节内容是在学习了第2章《动物和人体生命活动的调节》的基础上再学习的，也是为进一步学习植物激素的调节作用。本节共分2课时完成，为了适应教学实际，我安排生长素的发现过程作为第一课时的主要内容，植物激素的概念、产生、分布、运输等内容安排在第二课时进行。
三、学情分析
本节的内容从知识上来看有一定的抽象性，但学生在光合作用等学习过科学史，对科学史的学习方法和理解记忆有一定的技巧，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展，从而使学生在学习中做到融会贯通。结合学生实际进行内容安排，教学进度不宜过快。
四、教学重难点：
1、教学重点
植物生长素的发现过程
2、教学难点
生长素发现的实验设计、实验结果分析
五、教学思路
教师引导学生观察植物的向光性现象，发现并提出问题，再针对问题提出假说。在问题驱动下，思考应从哪些途径解决问题，在具体的任务驱动下，学生通过分析变量，尝试得出结论，这也有助于学生科学思维能力及科学探究能力的提升。
六、教学过程：
（一）新课导入
1、新课导入
教师利用课件播放向着光源生长的植物视频，思考下列问题：
1、图中植物的生长方向有什么特点？
弯向窗外生长。
2.可能是哪种环境因素刺激引发了这株植物的形态改变?植株对这种刺激的反应有什么适应意义?
是较长时间的单侧光刺激引起植株弯向窗外有阳光处生长。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.这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？
植株的弯曲生长发生在幼嫩部位。
教师：在单侧光的照射下，植物朝向光源方向生长的现象叫向光性。除了向光性外，植物的向性运动还有根的向水性、根的向地性、茎的背地性等。向性运动是植物的一种应激性，使植物对环境具有适应性。科学家通过对向光性的研究，发现这一过程与一种植物激素——生长素有关。
2.新课讲授
一、生长素的发现过程
教师：植物生长素的发现离不开众多科学家的努力，19世纪末，达尔文父子利用金丝雀虉（yì）草的胚芽鞘作为实验材料，设计了实验来探讨植物向光性的原因，
1、达尔文实验
教师组织学生阅读教材第90页图5-1，
教师：
（1）①与②对照，自变量是什么？你能得出什么结论？
自变量；有无尖端
结论：弯曲生长与尖端有关
（2）①与③对照，自变量是什么？你能得出什么结论？
自变量：尖端是否感光
结论：向光性与尖端感受单侧光有关
（3）①与④对照：自变量是什么？你能得出什么结论？
自变量：尖端下部是否感光
结论：向光性与尖端下部感受单侧光无关
（5）③与④对照，自变量是什么？你能得出什么结论？
自变量：感光部位
结论：感受单侧光刺激的部位是尖端
（6）遮盖胚芽鞘尖端和它下面一段的目的是什么？胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分?感受单侧光刺激的又是哪一部分?你怎样解释这一结果？
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系统的反应，从而确定是哪一部分在起作用。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。
(7)通过分析结果，最终能得出什么结论？
胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面的伸长区传递某种“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弯曲。
2、鲍森詹森实验
教师：这种“影响”究竟是什么呢？真的能向下传递吗？
请学生阅读教材第91页。1913年，鲍森·詹森的实验现象和结论分别是什么。
学生：（1）实验现象：胚芽鞘向光弯曲生长。
（2）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。
教师：詹森的实验严谨吗?如果不严谨，该如何改进？
学生:不严谨.
教师：不足：该实验不能排除使胚芽鞘弯曲的“影响”是由琼脂片产生；
改进：增设一组，将胚芽鞘顶端切掉，将琼脂片放在切口上，用单侧光照射，观察胚芽鞘的生长情况；
教师：因为可以透过琼脂片向下传递，所以推测是一种化学物质。下面补充介绍一下琼脂和云母片：琼脂是从海藻中提取出来的一种多糖体，为无色、无固定形状的固体，溶于热水。广泛应用在食品工业中，生物学研究中常作细菌培养基。化学物质可以透过琼脂。云母片：是一种矿物质，由韵母族矿物质切制而成。因其材料为天然矿制品，具有无污染、绝缘、不透化学物质的特点。
教师：因为“影响”可以透过琼脂片向下传递，所以推测“影响”可能是一种化学物质。如果把该实验的琼脂片换成不能透过物质的云母片或玻璃片，其他条件不变，实验结果会是怎样的？
学生：“影响”可以透过琼脂片向下传递，不能透过云母片、玻璃片等
教师：尖端产生的影响会透过琼脂片传送到下部，那它为什么能使伸长区两侧生长不均匀呢？我们一起来看1918年，拜尔所做的实验。请尝试说出实验的自变量，因变量，实验现象，实验结论。
3、拜尔实验
学生：自变量：尖端放置的位置。
因变量：尖端下部弯曲生长的方向
实验现象：胚芽鞘朝对侧弯曲生长
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。
思考：拜尔为什么要选择黑暗的环境？排除光的影响，控制变量
教师：拜尔首次将实验放置于黑暗中进行，说明单侧光不是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而“影响”的分布不均匀才是根本原因；这种“影响”是什么?詹森和拜尔的实验初步证明：顶尖产生的影响可能是一种化学物质，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。这种“影响”究竟是不是化学物质呢？如果是，是哪种化学物质？请同学们阅读P91最后一自然段及P92第1、2自然段，根据P91图5-4，描述温特实验的过程及结果。
4、温特实验
师生共同小结：
实验目的：验证胚芽鞘尖端产生的影响是化学物质
自变量：琼脂块是否接触过尖端
因变量：去掉尖端的胚芽鞘是否弯曲生长
实验组：将接触过尖端的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘的一侧实验组
对照组：将未接触过尖端的琼脂块放在去掉尖端的胚芽鞘的一侧
设置对照的目的：排除琼脂块本身的化学物质对胚芽鞘的影响
结论：胚芽鞘的弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，温特认为这可能是一种和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素
温特的实验巧妙在哪里？用琼脂块收集该物质，排除了胚芽鞘尖端的影响，直接观察该物质的影响，证明了造成胚芽鞘向光弯曲生长的是尖端产生的某种物质而不是尖端本身。
教师：温特提出植物体内存在生长素时，他是怎样作出这一推测的？有没有提取出这种物质？他是在对实验结果进行严密分析的基础上作出这样推断的。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，还需要一定的想象力。但是没有提取出这种物质。生长素究竟是什么物质呢？
5、生长素的分离及其化学本质
教师：1934年，科学家首先从人尿分离出与生长素作用相同的化学物质——吲哚乙酸(IAA) ，1946年，人们才从高等植物中分离出了IAA。 植物体内具有IAA相同效应的物质，还有 苯乙酸(PAA)、吲哚丁酸(IBA) 等，他们都属于生长素。在发现了生长素后，人们又陆续发现了生长素，赤霉素，细胞分裂素，脱落酸，乙烯等。请阅读课本92页内容。说出植物激素的概念，种类，作用。
学生整理笔记：
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。
植物激素的种类：主要有生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)和乙烯(ETH)等。
植物激素的作用：植物激素作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
教师：旋转对胚芽鞘生长方向的影响
①如果胚芽鞘位于旋转圆盘的中心，相当于没有离心作用，在没有其他干扰因素的情况下，生长素分布均匀，胚芽鞘会直立生长。
②如果胚芽鞘在旋转圆盘(转速较大)的边缘，在没有其他干扰因素的情况下，则由于离心作用，胚芽鞘内侧的生长素浓度比外侧的低，胚芽鞘会弯向圆心生长。
第二课时
学生阅读P93“思考·讨论”。比较植物激素与动物激素的异同，
教师；植物激素无特定的分泌器官，一般是小分子物质，作用无明显的靶器官动物激素有特定的分泌器官， 一般位蛋白质，固醇等，作用于靶器官和靶细胞。两者的共同点有①由自身产生；②从产生部位运到作用部位③起调节作用；④微量、高效。
二、生长素的合成、运输与分布
教师指导学生阅读教材第93页，并回答下列问题：
教师：生长素的合成部位在那里？由什么物质合成？
学生：芽、幼嫩的叶和发育中的种子。色氨酸经过一系列反应可转变为生长素。
教师：生长素分布在哪些部位？
学生：在植物体各器官中都有分布，相对集中地分布在生长旺盛的部分，如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
教师：生长素的运输方式有那些？
学生：包括极性运输（幼嫩部位),非极性运输（成熟组织）,横向运输。
教师：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,也就是只能单方向地运输,称为极性运输。极性运输是一种主动运输。
学生阅读思维训练（书本P95），思考问题。
教师：生物学实验遵循对照原则，
1.这个实验的设计是否严密？为什么？
学生：不严密，没有考虑将胚芽鞘倒过来放置时的情况。
教师：对，生物学实验遵循对照原则，本实验的自变量就是胚芽鞘放置的位置，是正放还是倒放。本实验缺乏对照，所以实验的设计不严密，那么实验结果到结论之间的逻辑推理也不严谨。因为缺乏对照组的结果。也就是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。
教师：2.从实验结果到结论之间的逻辑推理是否严谨？为什么？
学生：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。
教师：因为本实验缺乏对照，
问题3.如果要验证上述结论，应该如何改进实验方案？
学生：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。
教师：在成熟组织中,生长素可以通过输导组织进行非极性运输（不受形态学上下端影响）。
在一些细胞分裂特别旺盛的地方（尖端），受外界某些刺激(如单侧光、重力)的影响,生长素也可以横向运输。
师生共同小结。
教师：在植物体内，生长素有什么生理作用？
生长素不组成细胞结构、不催化细胞代谢、也不为细胞提供能量，而是给细胞传达信息，起着调节细胞生命活动的作用。
三、生长素的生理作用
生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用；在器官水平上则影响器官生长、发育。生长素的作用似乎就是“促进”，真的是这样吗？
教师指导学生阅读教材第94页的“思考·讨论”，并以小组的形式进行讨论，并回答问题：
1.“促进”或“抑制”的作用效果是与哪一组别对比得到的?
“促进”或“抑制”，是相对于对照组（自然生长或用蒸馏水处理的组别）对比得到的。
2.对于同一器官来说，生长素的作用与浓度有什么关系?
一般表现为较低的浓度促进生长，浓度过高则抑制生长。
3.对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度相同吗?对于不同的器官来说，生长素促进生长的最适浓度不同。
教师：生长素的作用特点①生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长，②生长素所发挥的作用，因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。
敏感程度排序：
细胞—幼嫩细胞＞衰老细胞
器官—根＞芽＞茎
植物—双子叶植物＞单子叶植物
教书：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象叫顶端优势，离顶芽越近的侧芽，生长素浓度越高，生长越慢，离顶芽越远的侧芽，生长素浓度越低，生长越快。
a.解除顶端优势——摘除顶芽，促进侧芽发育。增产，调节株形。
b.保留顶端优势——用材树木，玉米、高粱、向日葵。增产。
教师：当幼苗横放时，由于重力的作用，生长素发生横向运输，在近地侧浓度较高，即：B＞A，D＞C； 茎对生长素敏感性低，C、D两侧都是促进作用，且D侧促进作用更强，使茎背地弯曲生长；根对生长素敏感性高，B侧浓度高，抑制生长，因此生长速度A＞B，使根向地弯曲生长
教师：将所学知识应用于在实践中，才是学习的目的，我国宋代著作《种艺必用》中，记载了一种促进空中压条生根的方法：“凡嫁接矮果及花。用好黄泥晒干，筛过，以小便浸之。又晒干，筛过，再浸之，又晒又浸，凡十余次。以泥封树枝……则生根。为什么人尿能促进枝条生根？
学生：人尿中含有微量的生长素，将黄泥反复浸到尿液中再晒干，黄泥就会吸附一定的生长素。用这样的黄泥封裹枝条，就能利用其中的生长素促进枝条生根。
教师：生长素能不能对人体发挥作用？为什么？
学生：不能，因为人体内没有生长素的受体
师生小结：
【板书设计】
第5章 第1节 植物生长素
一、生长素的发现过程
1.植物生长素
2.植物激素的概念
二、生长素的合成、运输与分布
1.合成部位
2.分布部位
3.运输方式
三、生长素的生理作用
【教学反思】
1. 创设恰当的问题情境是任务驱动教学法中的首要问题，本节课设置了探究引导学生思考并解决问题，提高学生的科学探究能力和理性思维能力。
2. 重视交流展示环节，满足学生表现欲和体验成功的时刻，及时对学生进行评价。
3. 加强构建知识网络。应用任务驱动法进行教学时，教学内容被设计成一个个任务。教学任务完成后，引导学生根据课堂主线，围绕教材中涉及的核心概念构建知识的系统网络。