摘要:
该高中生物学教学设计聚焦于植物激素的种类、作用及相互关系,以“木瓜催熟红柿”的生活实例导入,巧妙衔接乙烯功能与生长素作用机制,构建从现象到本质的认知支架,引导学生逐步理解赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等激素的生理功能及其协同与拮抗作用。
本资料突出生命观念和科学思维的融合培养,通过表格比较、曲线分析和实验探究等多种方式,帮助学生建立“植物生长发育由多种激素共同调控”的核心概念,如用草莓果实中乙烯含量动态变化图强化激素调节的时序性,体现物质与能量观和生态观;在“五步法”实验设计中训练学生逻辑推理与证据意识,提升科学探究能力。教师可直接使用其结构化内容开展高效课堂,学生则能在真实情境中深化理解,形成系统知识网络,实现素养导向的教学目标。
内容正文:
课题
第5章 第2节 其他植物激素(1个课时)
时间
2025.8.6
教材分析
第2节“其他植物激素”重点介绍了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯四类植物激素的作用。教材利用实例引导学生分析,得出结论:各类植物激素的生理作用具有相似之处和不同之处,在植物生长发育过程中,植物激素的含量是动态变化的,植物激素在调节生命活动时会出现协调有序的特点。
学情分析
在学习本节内容之前,学生对植物、对生活中利用成熟水果催熟果实的现象可能也知道一些,在化学课上也已经学过乙烯这种化学物质。所有这些都可以作为学习本章内容的基础经过前两个模块的学习,学生对实验设计的基本方法已有所了解,能够进行简单的实验设计及分析。
教学目标
1.举例说出赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸的作用。(生命观念、科学思维)
2.举例说明植物激素之间存在复杂的相互作用。(生命观念、科学思维)
教学重难点
1.教学重点
其他植物激素的种类和作用、植物激素间的相互作用。
2.教学难点
植物激素间的相互作用。
教学内容及流程
学习任务
教学过程(第1课时)
备注
问题探讨
【问题探讨】在我国宋元时期某著作中写道:“红柿摘下未熟,每篮用木瓜两三枚放入,得气即发,并无色味。”这种“气”究竟是什么呢?人们一直不明白。直到20世纪60年代,气相层析技术的应用使人们终于弄清楚,是成熟果实释放出的乙烯促进了其他果实的成熟。
1.乙烯在植物体内能发挥什么作用?促进果实成熟。
2.在发挥作用时,乙烯的作用方式和生长素的有什么相似之处?都能从产生部位运输或扩散至作用部位,微量且高效。
其他植物激素的种类和作用
【教师讲述】1.赤霉素
赤霉素的发现:1926年科学家发现,水稻感染赤霉菌 → 水稻疯长 → 恶苗病
·引起水稻恶苗病可能的原因:
①赤霉菌本身引起的
②赤霉素产生某种化学物质引起的
·如何验证?
将赤霉菌培养基的滤液喷洒到健康水稻幼苗上,没有感染赤霉菌,却有恶苗病的症状。
·1935年科学家从培养基滤液中分离出赤霉素(GA)。
·20世纪50年代学家发现被子植物体内存在赤霉素。
·1956年科学家证明植物体中普遍存在赤霉素类物质。而且知道了植物体内的赤霉素包括许多种。
思考:赤霉菌产生的赤霉素算不算植物激素?
合成部位:主要是未成熟的种子、幼根和幼芽。
主要作用:①促进细胞伸长,从而引起植株增高。
②促进种子萌发和果实发育。
【实验探究】种子中的胚可产生赤霉素,赤霉素促进种子的萌发。小麦种子的胚乳(不含活细胞)中储存大量淀粉,水解后可为胚的萌发提供充足的能源物质。某兴趣小组为了探究赤霉素促进种子萌发的原理,用去胚小麦种子(保留完整胚乳)做了下面的实验:
用清水浸泡48h,切一半放入加淀粉的琼脂平板。放入种子6h后,用碘液冲洗平板;用赤霉素溶液浸泡48h,切一半放入加淀粉的琼脂平板。放入种子6h后,用碘液冲洗平板。
【教师讲述】2.细胞分裂素(CTK)
细胞分裂素的发现:1955年,在一个很偶然的机会,斯库戈等人发现了一种能促进细胞分裂的物质,这种物质被命名为激动素。在激动素被发现以后,科学家们又发现了多种具有激动素生理活性的物质,有天然的,也有人工合成的。后来,人们将这一类物质都称为细胞分裂素(CTK)。
合成部位:主要分布在细胞分裂旺盛部位,在高等植物体内,主要在根尖合成。
主要作用:①促进细胞分裂。
②促进芽的分化、侧枝发育。
③促进叶绿素合成。
注意:生长素是从顶芽向下运输,根部合成的细胞分裂素则是从根部向上运输。生长素能抑制侧芽的发育,但是距离地面近的侧芽在生长素还没有到达时,首先受到细胞分裂素的作用而分裂发育起来。这时,即使生长素运输过来也很难发挥作用。
【教师讲述】3.脱落酸(ABA)
脱落酸的发现:1964年,美国科学家从未成熟将要脱落的棉桃中,提取出一种促进棉桃脱落的激素,命名为脱落素,英国科学家也从槭树将要脱落的叶子中,提取出有一种促进芽休眠的激素,命名为休眠素。
·1965年确定其化学结构,二者是同物质,称为脱落酸(ABA)。
合成部位:根冠、萎蔫的叶片等。
主要分布:将要脱落的器官和组织中含量多。
主要作用:①抑制细胞分裂。
②促进叶和果实的衰老和脱落。
③维持种子休眠。
④促进气孔关闭。
【思维拓展】在自然界中存在这样一种现象,小麦,玉米在即将成熟时,如果经历持续一段时间的干热之后,由于大雨的天气,种子就容易在穗上发芽。请尝试对此现象进行解释。
①这是因为脱落酸能促进种子休眠,抑制发芽。
②高温会使一部分ABA分解,但持续干旱水分流失会使种子中的脱落酸浓度升高,引起气孔关闭,削弱蒸腾作用,减少水分流失;
③水分充足,种子由脱水状态吸水膨胀代谢增强,抑制ABA合成,促进ABA降解。植物体内的脱落酸浓度降低,种子解除休眠,开始萌发。
【教师讲述】4.乙烯(ETH)
·19世纪德国人发现在泄露的煤气管道旁边的树叶容易脱落。
·人们发现橘子产生的气体能催熟与其混装在一起的香蕉。
·1934年证明植物组织能产生乙烯。之后,证明高等植物的各个部位都能产生乙烯。
·1966年乙烯被正式确定为植物激素。
合成部位:植物体各个部位。
主要作用:①促进开花。
②促进果实成熟。(不是发育)
③促进叶、花、果实脱落。
果实的发育和成熟过程有什么不同?
子房→果实/涩果 → 熟果
【思考讨论】乙烯既能促进开花,又能促进花脱落,是否自相矛盾?
不矛盾,乙烯在植物生长发育的不同阶段起的作用不同,在开花前促进开花,在开花后促进花的脱落。
【教师讲述】5.油菜素内酯(BR)第六类植物激素
除五类植物激素外,植物体内还有一些天然物质也起到调节生长发育的作用。其中油菜素内酯已经被正式认定为第六类植物激素。
主要作用:①促进茎、叶细胞的扩展和分裂
②促进花粉管生长、种子萌发
【教师讲述】在菜豆未成熟的种子中,赤霉素含量较高,但也不到种子质量的亿分之一。1kg向日葵新鲜叶片中,只含有几微克细胞分裂素。
植物激素对植物生长发育的调控方式
【比较分析】六种植物激素的表格比较分析。
结论1:各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物地生长发育和对环境的适应。
从赤霉素的发现引入,既引入对其他植物激素的讨论,也对学生科学思维的培养有帮助;在阅读教材的基础上,用表格的形式让学生对知识点进行总结提升,并及时让学生对相关知识点进行识记巩固。
通过表格和图片将植物激素间的相互作用直观化,在引导学生掌握相关知识的同时,注重培养学生图文信息相互转化的能力及语言表达能力。
生长素和细胞分裂素的关系
【教师讲述】1.生长素和细胞分裂素的关系:在细胞分裂起协同作用:两种激素的作用效果相同,且一种对另一种有增效作用。
2.赤霉素和脱落酸的关系:对种子萌发起拮抗作用。
3.生长素和赤霉素的关系:都能促进细胞伸长,表现为协同作用。赤霉素既可促进生长素的合成,又可抑制生长素分解。
4.生长素和乙烯的关系:生长素含量达到一定值时,促进乙烯合成;乙烯含量升高会抑制生长素的作用。高浓度生长素抑制生长很有可能通过乙烯起作用的。
5.激素间相互作用规律:
结论2:决定器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量而是不同激素的相对含量。
·生长素与细胞分裂素的比值较高有利于根的分化,反之有利于芽的分化。
·
【教师讲述】草莓果实发育和成熟过程中乙烯含量的动态变化。得出结论3:植物生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化。
猕猴桃果实发育和成熟过程中激素的动态变化。得出结论4:植物生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化,不同激素的调节还表现出一定的顺序性。
植物的生长发育是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的。
【实验拓展】“五步法”设计和完善植物激素类实验:
① 第一步 / 预处理
排除内源激素对实验结果的干扰。
②第二步 / 分组编号
实验材料的生长状况要相同,每组中个体的大小、数量要相同。分组数要视具体情况而定。
③第三步 / 添加实验条件
遵循单一变量原则。
④第四步 / 培养一段时间
⑤第五步 / 观察记录实验结果-得出实验结论
注意:植物激素调节实验探究中“对照实验”的设置
①要证明两种激素“各自”的作用,应将“分别加有两种激素”的实验组与“无激素”的空白对照组比较。
②要证明两种激素的“协同作用”,应将“同时加两种激素”的实验组与“加某一激素”的实验组进行对照(此时仍需设置“蒸馏水”处理的空白对照组)。
引导学生根据资料,自主总结出并不是各种植物激素孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应,有利于学生理解并记忆,提高其总结归纳能力。
小结与练习
【课堂小结】同板书
【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用,处理双导学案和分层作业
引导学生关注知识内容的梳理,尝试构建概念图。
板书设计
5.2 其他植物激素
作业布置
【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分
教学反思
引导学生在阅读教材的基础上列表比较,概括出不同植物激素的合成部位和主要作用引导学生分析曲线图和事实,形成“植物的生长、发育是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的”的生命观念。
学科网(北京)股份有限公司
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