5.4 环境因素参与调节植物的生命活动教学设计-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修1

课题 第5章 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动（1个课时） 时间 教材分析 第4节“环境因素参与调节植物的生命活动”综合介绍了各类环境因素(如光、重力、温度等)对植物生长发育的调节,并在此基础上对植物激素调节、环境因素调节和基因表达调控的关系做了总结,有助于学生更加全面、综合地把握植物生长发育的调控。 学情分析 与本节内容相关的生活实例较多,学生对本节知识有一定的感性认识,因此在教学中亲用从分析现象到把握本质的基本策略。 教学目标 1.说明光对植物生长发育的调节作用,简述温度、重力等对植物生命活动的调节作用。(生命观念、科学思维) 2.阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。(生命观念、科学思维) 3.举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。(生命观念、科学思维) 教学重难点 1.教学重点 光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性。 2.教学难点 植物生长发育调控的复杂性和整体性。 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】我国种植的小麦主要是春小麦和冬小麦，为什么冬小麦需要经历寒冷的冬天才能开花呢？这说明了植物的开花会受到温度的调节。 【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。 1.茎和根的生长是受哪种因素调节的?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?根和茎很可能会继续横向生长，因为太空中几乎没有重力。 利用学生熟悉的生物情境引人新课，激发学生的探究热情，同时导人本节课课题。 光对植物生长发育的调节 【资料分析】资料1：少数植物（如烟草和莴苣）的种子需要在有光的条件下才能萌发，有些植物（如早熟禾和毛蕊花）的种子在有光条件下萌发得好一些，还有一些植物（如洋葱和番茄）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比较小，储藏的营养物质也很少。 讨论1: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？不是。光参与调节许多植物的种子萌发过程。 资料2：豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含有叶绿素，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。 讨论2：从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？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：很多植物开花与昼夜长短有光。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，比如黄瓜、棉花、向日葵等。 讨论3：有些植物根据昼夜长短“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？是光照时长（黑暗时长）在起作用；与植物激素的分泌有关。 【教师讲述】短日照植物和长日照植物： ·短日照植物：开花条件——不能超过一定的日照时间；短日照植物 = 长夜植物 ·长日照植物：开花条件——需要足够的日照时间长日照植物 = 短夜植物 ——推测一个周期中连续黑暗时间决定是否开花。 【拓展】红光和远红光处理对莴苣种子萌发的影响：红光促进种子萌发，远红光可逆转这种效应。红光和远红光好比是一对开关，红光打开生物学效应，远红光关闭生物学效应。 晚上地球会发出红外光（非可见光），白天可见光中含有红光。因此光暗周期响应可能也与红光和远红光的刺激有关。 【资料分析】讨论4：有的植物根据有无光照来“决定”种子是否萌发，为什么有的种子萌发需要光照呢？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，能保证正常地繁行后代，这也是植物对环境的适应。 【教师讲述】1.光对植物生长发育的作用： ·光是植物进行光合作用的能量来源。 ·光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。 思考讨论：植物能够对光作出反应，表明植物可以感知光信号，并据此调整生长发育，那么植物是怎样感受到光照的呢？ 【教师讲述】2.植物具有接受光信号的分子—光敏色素（其中的一种） ·化学本质：蛋白质（色素—蛋白复合体） ·分布：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。 ·吸收光的类型：主要是红光和远红光 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，非常关键。 【教师讲述】3.光调控植物生长发育的反应机制： 思考讨论：除了光，温度和重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育。温度和重力是如何参与植物生命活动调节呢？ 通过分析生命现象，总结出不同现象背后的共性规律，同时形成生物与环境相适应的观点。 先利用大量事实引导学生分析光对植物种子萌发、植株形态建成和开花的影响,再利用图片引导学生分析光调控植物生长发育的反应机制,培养学生的科学思维能力。 透过现象看本质，联系已有知识，层层深人，不断完善知识体系同时通过图文转化，培养学生的抽象思维。 参与调节植物生命活动的其他环境因素 【资料分析】资料1：温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈年轮，表现出季节周期性变化。 ·年轮形成的原因 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。 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？ 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（温度通常在1℃-7℃之间，低于0℃，代谢被抑制，不能完成春化）。冬大麦、蕙兰就是这样。 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？ 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。因为冬季的低温环境会影响小麦的生理活动和物质代谢，导致结实不良。如果将冬小麦春播，那么小麦只长茎、叶，不能开花、结果。 讨论3：关于温度参与调节植物生长发育的实例，还能举出一些吗？ ·光合作用：夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭，二氧化碳进入叶片受阻，光合作用反而弱。 ·叶片变黄脱落：落叶树叶片在秋冬季变黄、脱落。 【教师讲述】1.温度参与植物生长发育的调节的具体表现 ·随着季节轮回，气温周期性变化，植物发芽、开花、落叶、休眠，生命活动的节奏追随着季节的步伐。 ·随着昼夜交替，气温午夜高低，植物的代谢也会有旺盛和缓慢之分。 ·植物的所有生理活动都是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、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。 ·植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。 【教师讲述】2.重力参与植物生长发育的调节实例 重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。 思考：根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？ ·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。 【教师讲述】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。在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。 （1）根尖垂直放置时 ·生长素运往根冠。 ·根尖垂直放置时，淀粉体均匀分布在平衡石细胞底部的内质网上，内质网两侧压力相当，运往根冠的生长素均匀地运往伸长区。 （2） 根尖水平放置时 ①根尖水平放置时，淀粉体沉降到近地侧，该侧内质网压力更大。 ②压力大的一侧运输更多生长素至伸长区。 ③高浓度生长素抑制近地侧根尖生长。 ④低浓度生长素促进远地侧根尖生长。根尖向地弯曲。 调节机理： 植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞，可以将重力信号转换成运输生长素的信号，造成不均衡的生长素分布，从而调节植物的生长方向。 【设计实验】验证植物向地性的感受部位在根冠： 根冠感受了重力方向后，通过运输物质（生长素）的量影响根尖生长方向。 自变量：是否有根冠。可采用切除根冠的方法进行处理 因变量：根是否出现向地生长 通过举例说明，引导学生关注生活中的生命现象，形成生物与环境相适应的生命观念，同时培养学生的表达与交流能力。 通过对春化作用、植物的向重力性等现象的讨论,让学生体会温度、重力等环境因素对植物生长发育的影响,引导学生关注生活中的生命现象,形成生物与环境相适应的生命观念，同时培养学生的表达与交流能力、质疑能力。 通过引导学生对背地性的复习，认识重力对植物生长发育的影响，同时培养学生的质疑能力。 通过对“淀粉-平衡石假说”内容的介绍和模型的建构,引导学生用信息观来分析根向地生长的原理，培养学生运用所学知识解释生物现象的能力. 植物生长发育的整体调控 【教师讲述】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。 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，都处在基因适时选择性表达的调控之下。 激素调节：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。 环境因素调节：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。 通过问题引导和模型建构,帮助学生理解植物生长发育的调控是由基因表达调控:激素调节和环境因素调节共同完成的,形成植物与环境相适应的观点。 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 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 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 教学中可结合生活的实际需求,引导学生提出解决实际问题的方案,同时引导学生结合已有的知识基础,绘制概念图,理清基因表达调控、激素调节和环境因素调节的关系,完善学生的知识体系。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $