《植物生长素的发现》教学设计

生物必修3第3章第1节《植物生长素的发现》教学设计葛洲坝中学罗静一、教材分析《植物生长素的发现》节选自人教版新课程标准教材必修3第3章第1节，是在前面学习了有关动物和人体生命活动的调节基础上学习的。学生对激素调节的机理有所理解。通过学习本节，学生体验科学家探索的过程和科学知识形成的过程，领悟科学家是怎样发现问题、寻找证据、在严密推理的基础之上作出判断的，理解科学的本质和科学研究的方法。二、设计指导思想本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，以科学探索的脉络为主线安排内容，适当总结提升科学的特点。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。三、教学目标（一）知识目标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.说明植物向光性的原因（二）能力目标评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性（三）情感目标通过生长素发现过程的学习，养成严谨的科学作风、不断探索新知识的精神，实事求是的科学态度。四、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：生长素发现的实验设计，及科学实验设计的严谨性分析；植物向光性的原因五、教学方法教的方法：教师引领，步步为营，寻根问底，以问题为中心，以思维训练为基准，以科学史为背景，以生动形象的语言和逻辑推理为手段。学的方法：小组合作交流，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。六、教学过程【新课导入】视频展示，植物生长长寿花表现出生长弯曲的特征，这是生活中非常常见的现象，是什么环境刺因素导致这种变化的？也就是说，如果我们给予单侧光刺激，植物会弯向光源生长，我们把这种特性叫做植物的向光性。许多人可能对植物向光性的现象视若无睹，然而，正是对向光性的研究，揭开了植物生命活动调节的奥秘，发现了第一种植物激素-生长素。今天我们就一起随科学家探索植物生长素的发现历程，体会科学的研究方法。设计意图：由这些学生身边的生活现象唤醒学生的好奇天性，激发全体学生的学习兴趣，调动了他们学习的积极性，使他们主动地参与到学习中来。（一）生长素的发现过程1.1880年，达尔文的实验【过渡】科学研究总是在问题中产生，达尔文提出“植物为什么向光弯曲生长”呢？【教师描述】介绍胚芽鞘，实验过程：实验一：单侧光的照射胚芽鞘一段时间后，发现胚芽鞘向光弯曲生长；实验二：单侧光照切去尖端的胚芽鞘，发现胚芽鞘不生长，不弯曲；实验三：用锡箔小帽套住胚芽鞘顶端，用单侧光照射，幼苗继续直立生长；实验四：用锡箔小帽环套住胚芽鞘尖端下面的一段，用单侧光照射，幼苗向光生长。（胚芽鞘的生理状况相同）【学生讨论】思考：1.达尔文的实验组中哪些可以形成对照，为什么？各种对照分别能得出怎样的结论？预设问题：③与④是否能形成对照？为什么？2.达尔文实验的巧妙之处在何处？设计对照实验，实验材料，无关变量处理相同胚芽鞘：单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形状物。分析实验结论：植物的向光弯曲与尖端有关，植物的感光部位在尖端，不在伸长区。【教师归纳】实验设计的原则：对照原则和单一变量原则达尔文提出：单侧光照使胚芽鞘向下面的伸长区传递某种“影响”，传递到伸长区的“影响”会造成背光面比向光面生长快达尔文的结论其实是一种推论，科学重视实证，也需要一定创造性思维。推论正不正确，还需要实验去进一步验证。设计意图：1．通过教师对实验描述为学生做示范，注意实验语言的规范和准确2．通过对达尔文实验组的分析讨论，小组内交流，体会合作学习的快乐。3．通过实验结果对照分析，学会评价实验设计和结论，训练逻辑思维的严密性，总结实验设计的原则。2.1910年，詹森实验【过渡】“这种影响究竟是什么”爱因斯坦说，科学永远是一本写不完的书，我们一起来看看詹森的实验：【学生展示】实验过程：在单侧光照射一段时间后，切去胚芽鞘的尖端后加上琼脂片，再将琼脂片上放置尖端。【教师提问】1.詹森的实验设计严谨吗？如果不严谨，如何改进？（设置对照，排除琼脂本身的影响）2.詹森实验的巧妙之处在哪里？（选择琼脂）如果选用云母片呢？【教师提示】教师介绍阻断运输的材料：云母－水分和小分子物质不能通过；琼脂片－水分和小分子物质能通过【教师归纳】该实验的自变量是琼脂片上是否有尖端产生的影响，詹森的实验就很好的证明了胚芽鞘的尖端确实产生了一种影响，这种影响可以通过琼脂片传递给下部。设计意图：1.描述科学家的实验，体验正确的实验设计思路及过程，训练规范的语言描述，培养严谨的科学态度。2.通过对实验的改进，使学生产生满足感,进一步增加学习兴趣，学会评价实验结论和结果必须有一定逻辑性。3.1914年，拜尔的实验【学生展示】实验过程：黑暗环境中切去胚芽鞘的尖端放在胚芽鞘的一侧，结果发现胚芽鞘弯向对侧生长。【教师提问】1．实验的自变量是什么？从实验结果中我们能得出怎样的结论？尖端的位置（影响分布不均匀，有尖端的位置“影响”分布较多，无尖端的位置影响几乎没有）；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导致的。2.拜尔的实验设计思路是什么？即他进行了怎样的假设？（胚芽鞘弯曲生长是因为影响分布不均匀导致的）3.该实验为什么要在黑暗环境中进行？（排除单侧光的影响，控制单一变量）【教师归纳】拜尔的实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分不均匀造成的。在拜尔的实验中，是什么因素导致分布不均匀的？在达尔文的实验的钟，是什么因素导致影响分布不均匀的呢？【教师归纳】总结三位科学家的实验，这些实验初步证明尖端产生的影响可能是一种化学物质造成的，这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘弯曲生长。设计意图：学生体验实验设计的思路，学会分析实验的方法，注意实验设计的一般原则，单一变量原则【过渡】影响究竟是不是化学物质呢？科学的脚步依然没有停止，探究总是在新问题中产生。温特为我们揭开了谜团，下面我们有请学习小组为我们展示温特的实验:4.1928年，温特的实验【学生展示】小组展示（小组板书模式图）实验过程：把切下的燕麦尖端放在琼脂块上，几个小时后，取下胚芽鞘的尖端，将琼脂切成小块。再将处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果胚芽鞘会朝向对侧弯曲生长。但是如果放置的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，胚芽鞘将既不生长也不弯曲。1.温特实验的自变量是？实验结论是？自变量：胚芽鞘的尖端是否接触过琼脂块。温特的实验结论：胚芽鞘弯曲生长确实是由一种化学物质引起的，并且这种化学物质留在琼脂块上。2.温特的实验想要解决什么问题？即他实验的假设是什么？（这种影响是一种化学物质）3.琼脂在实验中起什么作用？（介绍物质转移法，化学物质可以在琼脂中扩散）4.温特的实验和拜尔实验比较区别在于何处？有什么意义？（单一指向性）【教师归纳】温特认为这可能和动物激素类似的物质，并给这种物质命名为生长素。温特提出植物体内存在生长素时，有没有提取出这一种物质？没有。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。这种化学物质究竟是什么呢？1931年，科学家首先从人尿中分离出具有生长效应的化学物质-吲哚乙酸。1946年，郭葛等人从植物中分离出生长素，并确认它就是IAA，进一步研究发现，植物体内具有生长素效应的物质除了IAA以外，还有苯乙酸，吲哚丁酸等。设计意图：培养学生换角度的思考问题。利用琼脂将该物质转移到琼脂上，再用空白琼脂作对比，从而排除琼脂材料本身对实验的干扰，遵循单一变量原则，从而弥补了詹森的实验，让学生感受到执着严谨的科学精神科学进步发展的灵魂。【总结】科学的发展是承前启后，继往开来的。从19世纪末达尔文最先注意到植物的向光性，提出问题，作出假说，到1946年人们从植物中分离出生长素并确认就是吲哚乙酸的过程，实验验证，得出结论，经历了约50年的时间，人类的许多科学发现，就是像这样经过一代又一代的探索，才一步步接近事实的真相。科学研究的方法：提出问题-作出假说-实验验证-得出结论（二）对植物向光性的解释【过渡】那么，联系科学家的实验，你现在能解释为什么植物具有向光性了吗？【设置情境】1、甲乙两组实验条件不同，而结果却相同，我们从中可以得到结论，植物为什么能向光生长的原因吗？学生思考总结向光性的机理：尖端以下部分背光面生长素浓度高于向光面的生长素浓度，所以背光面的生长速度要快与向光面的生长速度，导致植物出现向光性生长现象设计意图：通过对不同现象相互比较，找出两者内在联系，从而揭示了植物向光性的本质—生长素分布不匀2．为什么植物在单侧光照射下，背光侧的生长素浓度高于向光侧呢？学生可能提出的：①光抑制了向光侧生长素的合成②光促进向光侧生长素的分解③光促进生长素从向光侧转移到背光侧设计意图：培养思考问题能力3.我们比较倾向于第三种解释，总结植物向光性原因：在单侧光照射下，背光侧生长素生长素从向光侧横向运输至背光侧，在向下运输至尖端以下，导致背光侧生长素浓度高于向光侧，背光侧生长速度比向光侧快。外因：单侧光刺激内因：生长素分布不均匀。机理：背光侧生长素分布多，细胞生长快，向光侧生长素分布少，细胞生长慢。【学生活动】学生根据描述画出生长素的运输方向示意图。设计意图：培养学生将复杂的理论用简单的图示表示，既加深理解，又便于记忆。（三）植物激素的概念【过渡】继发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素，细胞分裂素、脱落酸和乙烯等植物激素。人们把这类由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长有显著影响的微量有机物，称作植物激素。而生长素，是人们发现的第一种植物激素。【提问】生长素产生部位运送到作用部位，所以产生部位小于积累部位。和动物激素一样，它是一类微量高效的有机物，所以我们预测生长素一旦发挥完作用可能被植物体内的酶水解了。（四）生长素的产生、运输和分布【教师总结】主要合成部位：幼嫩的叶、芽和发育中的种子主要分布：生长旺盛的部位运输方式：极性运输（形态学上端运到形态学下端）思考：极性运输消耗能量吗？（设计意图：理解植物激素是从产生部位运输到作用部位的，加深印象。）（五）课堂小结你有哪些收获？（六）课堂检测练习，判断胚芽鞘生长和弯曲的方向（七）板书设计第一节植物生长素的发现〖板书〗一、生长素的发现过程科学研究的方法：提出问题-作出假说-设计实验-得出结论。实验设计的原则：单一变量原则和对照原则二、植物向光性的解释外因：单侧光刺激内因：生长素分布不均匀。作用机理：背光侧生长素分布多，细胞生长快，向光侧生长素分布少，细胞生长慢。三、植物激素由植物体内产生，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，称作植物激素。