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“植物生长素的发现”一节的教学
1内容分析
“植物生长素的发现”是人教版高中课标实验教科书生物③（必修）第3章第1节的内容，需1课时的教学。让学生通过学习“生长素的发现过程”理解科学探究的过程，并掌握生长素的产生部位、运输方式和分布部位。该内容与生活联系密切，教师要注意引导学生观察生活中的现象，并从中发现问题，通过精心设置疑问，层层递进，引导学生自主探究，得出合理结论，培养学生实验设计能力、分析和解决问题的能力。
2教学目标
2.1 知识目标 ①通过具体实例的对比来理解向光性的外因。②通过动手设计实验探究向光性的内因，并从中体验科学探索的思维和方法。③掌握胚芽鞘的感光部位、弯曲生长部位、产生生长素的部位、极性运输等知识。
2.2 能力目标 ①通过设计实验懂得科学探究的基本程序和方法。②体验探究过程的思维生成；尝试实验设计的变量控制。
2.3 情感态度价值观目标 ①理解科学的发展离不开技术的发展。②懂得科学的探索过程是一个漫长和艰辛的过程。③通过学习生长素的发现过程使学生们体验科学家追求真理的科学精神。
3教学重点和难点
3.1 教学重点：生长素的发现过程。
3.2 教学难点：①科学实验设计的过程及严谨性分析。②生长素的极性运输。
4 教学过程
4.1 课前准备预习课本，并查找有关生长素的发现史。提早播下玉米种子让其萌发，准备玉米胚芽鞘，让学生有直观的实验材料。把学生分成4组并给每一个小组确定一个探究的课题，分别是：植物向光性的外因；胚芽鞘感受单侧光刺激的部位；引起胚芽鞘弯曲生长的部位；引起胚芽鞘弯曲生长的内因（本组学生主要是查阅资料进行探究）。教师把实验结果拍照，上课时提供给全班同学学习讨论。
4.2 观察现象，导入新课 用幻灯片展示几种植物向光性的图片，教师讲述：葵花朵朵向太阳，窗台的植物向外长。让学生思考：图片中的植物表现出什么现象？对植物来说这种现象对它有什么意义？植物为什么会出现这种现象？通过前两个问题让学生回忆起初中学过的向光性的概念等知识，引入本节内容。第三个问题把学生引向对向光性原因的思考。接着讲述：1880年的达尔文父子就对金丝雀虉草的胚芽鞘进行了向光性进行了研究，其他科学家在此基础上发现了植物生命活动调节的方式，什么是胚芽鞘？我们是否也能对向光性做些研究，来发现向光性出现的原因？先结合幻灯片介绍一下胚芽鞘的有关知识（幻灯片展示发芽后的玉米图片，胚芽鞘的位置及剖面模式图），教师在此基础上提出第一个探究问题。
4.3 通过设计方案，探究外因 探究1：如果想知道植物表现向光性的外界因素，你会怎么做？实验材料如何选取？在实验过程中应遵循什么实验原则？通过课前的学生实验及教师的引导性讲解，学生很容易想到用单侧光处理植物，持续的单侧光从哪里来？台灯是容易想到的，通过对胚芽鞘的讲述，实验材料可以是发芽的玉米。实验中主要注意遵守单因子变量的原则，对照性原则，学生也是可以想到的。学生完成这一探究后，教师展示课前学生实验结果照片（在单侧光、黑暗、均匀光下的胚芽鞘生长情况）。
学生通过观察得出结论：胚芽鞘出现向光性的外因是单侧光。
教学意图：通过这个探究问题的设置，使学生对本课的探究内容有一个大概的认识，容易由浅入深地引入下一个探究。
4.4 层层递进，进行内因探究是不是有了单侧光都能使胚芽鞘表现向光弯曲生长？外界的单侧光作用于哪一部分才能引起向光生长呢？意图使探究外因转化为对内因的探究。使思维的跳跃幅度小，有利于探究过程自然顺利的进行下去。
4.4.1探究2：感受单侧光刺激的部位是尖端还是下面部分？怎样通过实验证明你的猜想？
让学生分组讨论后回答，教师提醒学生注意变量怎么控制。最后展示课前学生的实验结果照片（尖端和尖端以下部位分别用锡箔纸遮光，还有一组不加锡箔纸做对照，三组同时用右侧单侧光处理。只有尖端用锡箔纸遮光的一组出现向光弯曲生长）。
让学生观察实验照片，得出结论：感受单侧光刺激的部位在胚芽鞘的尖端。
教学意图：通过这个简单的探究活动，学生的思维过程被调动起来，对实验的结论的感受也更加深刻。
4.4.2探究3：是胚芽鞘的哪一部分结构感受单侧光后发生了弯曲生长？生长部位是尖端还是尖端下面部分？怎样设计实验？
让学生思考后，学生未必能想到方法，这时教师可以提示：如果用黑色记号笔给尖端和尖端以下画直线，出现怎样的结果能证明是尖端还是尖端下部发生了弯曲生长？使学生的思维与教师的思维发生碰撞，接着让学生观看课前学生实验的照片（用黑色记号笔在背光侧给尖端和尖端以下画直线给予单侧光照射，结果显示黑色直线被拉长并出现断续的部位是尖端下部）。
得出结论：弯曲生长部位是尖端下面部分。
教学意图：如何设计这个实验，学生不一定能回答出，故让学生激起探究欲望，然后再通过实际实验照片，让学生体会实验设计的巧妙，激起探究的欲望。
4.4.3探究4：假设胚芽鞘的向光生长与尖端有关，需要怎样处理实验材料才能完成这项探究任务？
如果学生答不出来，可以设问进行诱导：没有尖端会出现向光弯曲生长吗？让学生回答后展示实际实验结果照片（去尖端和不去尖端的胚芽鞘在单侧光照射下，结果去尖端的胚芽鞘不出现向光弯曲生长）。
得出结论：胚芽鞘的向光生长与尖端有关。
结合探究3和探究4，学生不难发现问题：胚芽鞘的向光性与尖端有关，但发生向光弯曲生长的部位却是尖端下面的一段。怎么解释这种现象？教师先提出问题：你对这一现象能提出什么问题？学生在教师的引导下可以提出问题：是否存在尖端产生了某种物质往下运输使尖端以下部位发生弯曲？教师再提问：如何探究这一问题？能作出怎样的假设？让学生明白在做探究实验前要作出假设：假设尖端产生了某种物质并向下运输促使下部弯曲生长。
教师进一步提出问题进行引导：如何进行实验探究？怎样才能提取到尖端产生的物质？如何可以看到这种物质使去掉尖端后的胚芽鞘是否生长了？对于这些问题，不要求学生马上回答，而是先介绍琼脂的特点和使用以及琼脂照片，引导学生思考琼脂块的使用对本探究的意义。学生容易得出：可以用琼脂提取这种物质。然后讲解温特使用琼脂进行实验的过程，并提问：在实验中为何要用空白的琼脂块进行对照？让学生体验实验设计的巧妙之处，并得出结论。
展示资料：当年温特把这种尖端产生的促进生长的物质称为生长素，但是由于当时技术条件的限制，他并没有提取出这种物质。直到1946年，科学家才从高等植物中分离出该物质，化学名称是吲哚乙酸，属于一种植物激素，能促进植物细胞的纵向伸长生长，因此取名生长素。
让学生体会科学的发展离不开技术的进步，并引出植物激素的概念。提出植物激素还有赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等。
展示资料：生长素的研究从1880年英国达尔文、1910年丹麦的鲍森·詹森、1914年匈牙利拜尔、1928年荷兰温特、1931年从人尿中分离出吲哚乙酸、直到1946年科学家从高等植物中分离出该物质，在几十年的时间里，还有许多没有记录名字的科学家参与了研究。教学意图：让学生体会科学探索的艰辛。教师讲述：温特的实验对解释向光性有什么意义呢？把学生的思维引向对向光性原因的思考，并提出新的探究。
4.4.4探究5：生长素在尖端产生后作用于尖端以下部位为什么会表现出向光弯曲生长？如果对实验材料做如下处理，结果会如何?要求学生对实验结果进行预测。幻灯片展示拜尔实验（图1）。
图1 拜尔的实验
根据温特实验的学习，学生可以预测出结果并得出结论：胚芽鞘的弯曲生长，是尖端产生的生长素在其下部分布不均匀造成的。
4.5 总结探究过程，得出向光性原因和科学探究一般过程 教师提出问题：根据以上1—5的探究，可以得出植物向光生长的原因是什么？学生已经知道了单侧光能使胚芽鞘弯曲生长，但拜尔的实验中没有单侧光，只是生长素不均匀分布也获得了弯曲生长的现象。学生自然就可以得出向光性的原因：胚芽鞘在单侧光的照射下，生长素分布不均匀。向光侧分布的少，背光侧分布的多，导致背光侧细胞生长速度大于向光侧。这时教师展示相关的模式图加深印象（图2）。
图2 向光性原因模式图
学生探究了以上几个问题后已经体会了实验设计需注意的问题，对探究问题充满了兴趣，最后很自然地得出了科学探究的一般过程：提出问题→作出假设→实验探究→得出结论→表达与交流；另外学生体会到了对比试验的设计需要遵循单因子变量原则，以及如何控制变量等；同时学生的实验设计能力、分析事物的能力得到进一步提高。
4.6 进行课堂练习，巩固分析问题能力用幻灯片展示詹森实验的过程（图3），让学生结合温特实验
图3 詹森的实验
评价詹森的实验有没有不完善的地方？怎样排除琼脂片对实验的影响？通过对这个实验的评价，巩固了分析问题能力，加深对单因子变量原则和对照原则的理解，同时培养学生的质疑精神。
4.7 充分利用教材知识，培养科学态度对于向光性的另外一种解释，即生长抑制物质的作用，通过指导学生阅读教材，然后提问：两种解释的区别是什么？然后教师用概念图（图4）形式进行归纳总结，让学生理解科学[]离不开探究，探究还在继续，科学发展是永无止境的，鼓励学生将来为发现科学真理而继续努力。
图4 两种向光性原因比较
4.8 结合生活实际，引导极性运输的有关探究教师结合向光性原因的探究过程，讲解产生生长素的部位是幼嫩的叶和芽。对于发育中的种子能产生生长素促进果实的发育，教师可以西瓜为例进行说明来激起学生兴趣。教师讲述：生长素产生后如何在植物体内运输呢？幻灯片展示实验模式图（图5）并讲解实验过程和结果。提出问题：这说明生长素在茎中的运输有什么特点？（只能是单方向的，即极性运输）什么是形态学上端和形态学下端？（结合教材P48图3-6讲解）
图5 生长素极性运输实验模式图
教师设疑：既然是极性运输，植物的茎尖的顶芽和接近顶芽的侧芽都产生生长素向下运输，不是导致侧芽部位生长素浓度大于顶芽部位了吗？为什么还是会向形态学下端运输？引导学生得出：这是从低浓度部位向高浓度部位的运输，所以属于主动运输。接着对比记忆非极性运输是被动运输。
最后教师讲述：由于生长素能促进细胞的生长，所以主要分布在生长旺盛的部位。
4.9 布置课外作业，培养设计能力在分析胚芽鞘的向光性的基础上，布置学生完成实验设计作业：“如何设计实验证明根是否具有向光性？”要求学生设计出实验思路，初步培养学生的实验设计能力。
5 教学反思
本节课由于充分挖掘教材与生活实际的联系，用玉米胚芽鞘重现科学家的部分实验探究过程，学生在探究过程中很活跃，通过严密的逻辑推理，由浅入深地探究问题，引导学生的思维活动。通过课前的分组实验，学生对科学探究充满了兴趣，对生长素发现过程中实验结论的理解更深刻，学生分析和解决问题的能力得到提高。
由于课堂时间有限，学生水平上的差异等原因，有些探究问题需要教师提示才能进行下去，也会出现学生讨论效率低的问题，要求教师有很强的控制课堂的能力；另外学生对知识巩固的时间还不很充足，这需通过课后练习进一步巩固。
