5.4 环境因素参与调节植物的生命活动教案
【课标和单元分析】
1 课标分析：
根据普通高中生物学课程标准，本章内容对应的大概念是：生命个体的结 构与功能相适应， 各结构统一共同完成复杂的生命活动， 并通过一定的调节机制 保持稳态， 这个大概念由五个重要概念共同支撑， 本章内容属于第六个重要概念： 植物生命活动受到多种因素的调节， 其中最重要的是植物激素的调节。本节内容 属于这个重要概念中的第四个概念：概述其他因素参与植物生命活动的调节：如 光，重力和温度。
2 单元分析
本单元分为 4 个小节，经过前 3 节的学习，学生已经掌握植物生长受内源信息分子植物激素的调节。本节内容重点学习光和重力参与调节食植物生命活动 的机制， 最后将激素调节、环境因素调节及基因表达调控做总结性概括。体现了 植物生命活动调节的整体性和复杂性， 再次呼应了大概念生物体需要各结构协调 统一完成复杂的生命活动。
【学情分析】
高二的学生已经学过光合作用， 知道光对植物的生长有重要作用， 对光调 节植物生长发育的原理不清楚， 经过第一节的学习， 学生知道重力会影响植物的 形态， 不能解释重力改变生长素分布的原因。高二的学生具备阅读信息建立模型 的能力，同时也有一定的综合信息整理能力。
【学习目标】
1通过学习光参与调节植物的生长发育，形成稳态与平衡观的生命观念。
2.通过光参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的科学思维。
3.基于光对植物生长发育影响的认识，分析解决生产和生活中的一些实际问题。
【教学重点】
光对植物生长发育的调节作用
【教学难点】
通过光参与植物生长发育调节的实例分析，培养用逻辑思维解决问题的科学思维
【教学过程】
【本节聚焦】
1、光是怎样调节植物生长发育的？
2、温度、重力等环境因素是怎样参与调节植物生长发育的？
3、植物接受环境因素的调节有什么适应意义？
【导入】情境材料1：古诗欣赏：
桃花灼灼向人开；菡萏亭亭立碧波；
野菊篱下无人问；寒梅崖边笑风雪。
这几句诗句描写哪几种花？结合生活经验它们会在不同季节开花，你认为是有哪些自然因素影响？
诗中描写了有桃花、荷花、菊花、梅花
影响的自然因素有光、温度、水肥、土壤、植物激素
情境材料2：问题探讨：种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。讨论：
1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？
答：是由重力因素调节的。
2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？
答：根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。
【过渡】高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。光是植物进行光合作用的能量来源，对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？
【思考讨论】光在植物生长发育中的调节作用
资料1：少数植物（如烟草、莴苣）的种子需要在有光条件下才能萌发；有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得更好；还有些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发，则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储存的营养物质也很少。
讨论：1.那些需要光才能萌发的种子是需要光照给种子萌发提供能量吗?
答：不是。
资料2：豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。
2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响?
答：光既促进叶绿素的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。
资料3：很多植物的开花与昼夜长短有关。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。
3.有些植物根据昼夜长“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用?这与植物激素的分泌有关系吗?
答：是光照时长( 黑暗时长)在起作用，与植物激素的分泌有关。
“待到秋末九月八，我花开后百花杀”唐代黄巢的著名诗句展示了花儿的开放是受季节影响的，而菊花的开放是在秋天。
(1)菊花在秋天开放的原因是什么？
菊花是短日照植物，秋天日照时间变短促使了菊花的开放
(2)要想使菊花在夏季开放可以采取什么样的措施？
可以采取遮光处理，人工制造短日照环境。
4.种子发芽，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境的适应的?
答：萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应——萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株在生长、开花过程中，跟随着光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。
【一、光对植物生长发育的调节】
1.光对植物生长发育的调节机理
在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老等等，都会受到光的调控。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反应。
光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
【过渡】植物是怎样感受到光照的呢?光是如何调控植物生长发育的？
2.接受光信号的分子之一——光敏色素
①化学本质：蛋白质（色素——蛋白复合体）
②分布：分布在植物体的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
③吸收光的类型：主要是红光和远红光。
相关信息：植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。
可以认为，环境中的红光、蓝光，对于植物的生长发育来说，是非常关键的。
3.光调控植物生长发育的反应机制
光敏色素与光合色素的作用有什么区别？
（1）光敏色素是光的受体，光仅是一种信号。
（2）光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，能吸收、传递并转化光能储存在有机物中，是自然界各种生物的能量和物质基础。
【过渡】温度和重力因素是如何参与植物生命活动的调节的呢?
温度
【资料1】温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。年轮形成的原因是：在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带;在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。
讨论：1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系?
答：年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。
【资料2】有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花。这种经历低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用。冬小麦、冬大麦、蕙兰等就是这样。
讨论：2.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应所生存的环境有什么意义?
答：这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。
【二、参与调节植物生命活动的其他环境因素】
温度
1.植物所有的生理活动都在一定的温度范围内进行，温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等活动，从而参与调节植物的生长发育。
2.在（非致死）高温或低温条件下，植物响应温度变化，基因表达发生改变，一些保护性的热激蛋白和抗冻蛋白等表达量增多。
3.植物分布的地域性很大程度上由温度决定。
重力
重力是调节植物生长发育和 形态建成的重要环境因素。
①实例：
根向地、茎背地生长
原理：根、茎中具有感受重力的物质和细胞→将重力信号转换成运输生长素的信号→造成生长素分布不均衡→调节植物的生长方向
思考：（教材107页）根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？
答：根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。
【过渡】植物是如何感受到重力刺激的呢？
②重力对植物生长调节的机制：淀粉—平衡石假说
植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。
【三、植物生长发育的整体调控】
高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。
1.基因表达调控
植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整：植物的生长、发育、繁殖、休眠等都处在基因适时选择性表达的调控之下。
2.激素调节
对于多细胞植物体来说，细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调，需要通过激素传递信息。
激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。
3.环境因素调节
在个体层次，植物生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物响应环境变化，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。
【随堂练习】
一、概念检测
1. 一颗小小的望天树种子可以生长发育成参天大树。判断下列相关表述是否正确.
(1) 它的生长发育完全由植物激素控制。(× )
(2) 调控它生长发育的环境因素有光照、温度、重力等。(√)
(3) 它的生长发育是基因表达调控的结果。(√)
2. 请用恰当的方式表示调节植物生长发育的环境因素、植物激素和基因表达的关系。
二、拓展应用
1. 科学家用红光和红外光依次照射的方法，对一批萬苣种子进行处理，然后置于暗处。一段时间后，这些萬苣种子的发芽情况如下表所示。
|
组别 |
光照射处理方式 |
发芽情况 |
|
对照组 |
无光照 |
不发芽 |
|
组1 |
红光 |
发芽 |
|
组2 |
红光→红外光 |
不发芽 |
|
组3 |
红光→红外光→红光 |
发芽 |
|
组4 |
红光→红外光→红光→红外光 |
不发芽 |
（1）由上述实验结果可以得出什么结论?
答案：红光促进莴苣种子发芽，红外光抑制莴苣种子发芽。
（2）萬苣种子对红光的反应远比红外光敏感, 如果经过红光和红外光处理后，将萬苣种子置于自然光下而不是黑暗条件下，萬苣种子的发芽情况会如何？
答案：莴苣种子会发芽，因为自然光包含红光和红外光，莴苣种子对红光更敏感，因此在自然光照射下会发芽。
2. 昙花一般夜间开花，受昼夜交替节律的影响。如果要让昙花白天开花，可尝试采取哪些措施？
答案：可尝试进行遮光处理。
【板书设计】光对植物生长发育的调节
一、光对植物生长发育的调节
1、光对植物生长发育的两种作用
（1）光合作用的能量来源；
（2）作为信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。
如：影响种子萌发、植物开花、植物形态和颜色
2.植物具有接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种）
（1）化学本质：蛋白质（色素——蛋白复合体）
（2）分布：植物的各个部位，分生组织的细胞内较丰富。
（3）吸收光的类型：主要是红光和远红光。
【教学反思】
1、 本节课设置相关问题一一突破。这堂课从播放视频导入，激发学生兴趣，通过问题过渡到本节课内容，环环相扣。该节课内容丰富，不仅有文字资料分析、表格分析，还有数据分析，注重引导学生从材料中获取关键信息，培养学生用逻辑思维解决问题的科学思维以及语言表达能力，紧跟新高考的步伐。
2、整节课的节奏把控得很好，有快有慢，语调抑扬顿挫，起到很好的强调作用。课堂氛围活跃，学生踊跃回答问题，小组之间进行组间纠错，教师及时给予评价。
3、让学生分析资料时，并没有直接告知答案，而是引导学生从资料中找到关键文字，关键句子，关键词，这样做对学生分析长题目时，学会从题目中找到突破点，而不是盲目的选答。
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