5.4 环境因素参与调节植物的生命活动（教学设计）生物人教版选择性必修1

第5章 植物生命活动调节 第4节　环境因素参与调节植物的生命活动 年级 高二年级 授课时间 1课时 课题 第4节　环境因素参与调节植物的生命活动 教材分析 本节课为人教版高中生物选择性必修 1《稳态与调节》第 5 章植物生命活动的调节第 4 节。前面学生已经学习植物生长素及其他植物激素，了解激素对植物生命活动的调节。本节主要学习光、温度、重力等环境信号如何参与调节植物的生长发育；认识光敏色素的作用；理解春化作用、年轮形成、根向地性的机理；最后建立整体观念：植物生长发育是基因表达调控、激素调节、环境因素调节三者共同作用的结果。 本节课结合莴苣种子萌发、豆芽与豆苗、菊花开花、树木年轮、冬小麦春化、根向地生长等真实实例落实稳态与平衡观；通过分析光周期、淀粉‑平衡石假说训练模型建构、对比归纳、逻辑推理的科学思维；依托资料分析、实验设计（验证根感受重力部位在根冠）落实证据推理的科学探究素养；联系农业生产上利用光照、温度调控作物开花、萌发的措施，树立学以致用的社会责任意识。本节是第五章的收尾课，完善植物生命活动调节完整知识体系。 教学目标 【知识目标】 1. 说出光对植物种子萌发、植株形态、开花的调节作用；说出光敏色素的化学本质、分布、吸收光的类型，阐述光信号调控植物生长发育完整信号传导过程。 2. 区分长日照植物、短日照植物、日中性植物；明确决定短 / 长日照植物开花的关键是连续黑暗时长。 3. 解释温度影响年轮形成、春化作用的原理；说出重力调节植物生长的机制，掌握淀粉‑平衡石假说。 4. 阐明植物生长发育受基因表达调控、激素调节、环境因素调节三者共同调控。 【核心素养目标】 生命观念：认识光、温度、重力作为环境信号调控植物生命活动，建立稳态与平衡观、整体观。 科学思维：结合光敏色素、淀粉‑平衡石假说，构建 “环境信号→信号转导→基因表达→生理反应” 逻辑模型，提升分析推理能力。 科学探究：基于种子萌发、根向地生长现象提出问题，能设计实验验证根冠是感受重力的部位，区分加法原理、减法原理。 社会责任：能运用光周期、春化作用知识解释农林业生产措施，体会生物学实践价值。 教学重、难点 【教学重点】 ①光对植物生长发育的调节，光敏色素的作用； ②温度、重力对植物生命活动的调节；淀粉‑平衡石假说； ③植物生长发育是基因、激素、环境共同调控。 【教学难点】 ①光敏色素介导的光信号传导完整过程； ②淀粉‑平衡石假说解释根的向地生长； ③理解连续黑暗时间决定光周期植物开花。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 情境导入：展示茎的背地性、茎的向光性图片。 抛出问题串： 1. 前面学的向光性是什么环境因素引起？ 2. 横放的盆栽，茎背地生长、根向地生长是什么环境因素造成？ 3. 除光、重力外，还有哪些环境条件会影响植物的生命活动？ 教师小结：光、重力、温度等环境信号都可以参与调节植物生命活动，引出课题 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动。 1. 观察图片，小组简短交流思考问题； 2. 回顾旧知，明确本节课学习主题。 探究新知 探究新知一：光对植物生长发育的调节 探究新知二：参与调节植物生命活动的其他环境因素（温度、重力） A B C D 远地侧 近地侧 活动 1：光对种子萌发的影响 展示莴苣种子萌发实验资料（黑暗组、光照组）。设问：【资料1】探究影响莴苣种子萌发的因素： ①光照可以给萌发种子提供能量吗？（种子萌发无叶片，不能光合作用） ②光在这里扮演什么角色？ 精讲：光作为信号分子调节种子萌发，不提供能量。 拓展实例：烟草、莴苣、草莓种子，光照促进萌发；番茄、洋葱、西瓜种子，光照抑制萌发。 思辨：小种子萌发需要光的适应意义？种子储存营养少，见光萌发，萌发后立刻进行光合作用，避免无光萌发后营养耗尽死亡。 活动 2：光对植株形态的影响 展示豆芽（黑暗培育）、豆苗（见光培育）图片。 思考：从豆芽到豆苗，光带来哪些变化？ 精讲：光促进叶绿素合成，使幼苗变绿；同时调控植株形态建成，黑暗下黄化，茎秆细长。 活动 3：光对植物开花的调节 资料呈现长日照植物（菠菜）、短日照植物（菊花、水稻）、日中性植物（黄瓜、棉花、向日葵）实例。 设问：到底是日照时长还是黑暗时长决定开花？展示闪光打断黑暗实验示意图。 精讲：决定开花的关键是连续黑暗的时间长度；短暂闪光打断黑暗，可以逆转开花效应。 展示嫁接实验：长日照枝条嫁接到短日照植株，短日照条件下长日照枝条可以开花。说明：光信号转化为可传递的化学信号在植物体内运输。 活动 4：光信号的受体 —— 光敏色素 布置阅读教材 P106，思考问题串： ①光敏色素化学本质？②主要分布？③主要吸收什么光？④光敏色素和光合色素功能区别？ 精讲： 1. 化学本质：色素‑蛋白复合体（蛋白质）； 2. 分布：植物各部位，分生组织细胞内含量丰富； 3. 吸收光：主要吸收红光、远红光；植物还有感受蓝光的受体； 4. 转化：红光使 Pr（失活型）转变为 Pfr（激活型）；远红光使 Pfr 变回 Pr；黑暗中 Pfr 缓慢变回 Pr。 光信号完整传导流程：感受信号（光照射，光敏色素结构改变）→传导信号（信号转导传入细胞核）→发生反应（调控特定基因转录翻译）→表现生物学效应（种子萌发、开花等）。 辨析对比：光敏色素是光信号受体，不进行光合作用；光合色素吸收光能，用于光合作用。 活动 1：温度对植物生长发育的调节 资料 1：树木年轮图片。设问年轮如何形成？ 精讲：春夏温度适宜，细胞分裂快、体积大，木质部颜色浅；秋冬温度低，细胞分裂慢、体积小，颜色深；逐年形成年轮，是植物对季节温度变化的响应。 资料 2：冬小麦春化现象。讲解春化作用：低温诱导促使植物开花的作用。春季播种冬小麦，不经历低温，只长苗不开花。 思辨春化作用的适应意义：避免在寒冬来临前开花，保证后代存活。 拓展温度实例：秋冬季树叶变黄脱落；温度决定植物大尺度地域分布。 活动 2：重力对植物生长发育的调节 展示横放植物根向地、茎背地生长示意图。 设问：根向地生长的适应意义？利于扎根土壤，吸收水分无机盐。 回顾原理：重力引起生长素横向运输；根对生长素敏感，近地侧高浓度抑制生长；茎对生长素不敏感，近地侧高浓度促进更强。 重点讲解淀粉‑平衡石假说： ①平衡石细胞：根尖内富含淀粉体（平衡石）的细胞； ②机理：重力改变，淀粉体沿重力方向沉降，对内质网产生压力；压力信号转化为生长素不对称分布信号；生长素分布不均造成根向地弯曲。 展示验证实验思路：验证感受重力部位在根冠；运用加法原理、减法原理。 分组梳理实验： 对照组：不切除根冠，根有向地性； 实验组 1：切除根冠，失去向地性； 实验组 2：根冠重新长出，恢复向地性。 自变量：有无根冠；因变量：根是否向地弯曲。 活动 3：植物生长发育的整体调控 精讲：植物生长发育，是基因表达调控、激素调节、环境因素调节三者共同完成。 ①基因：细胞全套基因，选择性表达； ②激素：作为信息分子，协调细胞、器官之间的关系； ③环境：光、温、重力等环境信号，调控基因表达与激素的产生、分布； 三者相互影响，共同完成植物生长、繁殖、休眠。 1. 分析种子萌发实验，理解光是信号，不提供能量； 2. 区分需光萌发、忌光萌发种子的适应意义； 3. 认识黄化现象，了解光调控形态建成； 4. 分清长日照、短日照、日中性植物，记住连续黑暗时长决定开花； 5. 记录光敏色素本质、分布、吸收光类型，梳理光信号转导完整路径，区分光敏色素与光合色素。 1. 理解年轮、春化作用的原理与适应意义； 2. 复述根向地、茎背地的生长素机理；理解淀粉‑平衡石假说； 3. 能设计简单实验，区分加法原理、减法原理； 4. 建立整体认知：植物生命活动由基因、激素、环境共同调控 课堂小结 跟随教师梳理知识框架，复述核心知识点。 【课堂练习】 1. 下面关于光调控高等植物生长发育反应机制的叙述，错误的是（C） A. 光敏色素的本质是蛋白质 B. 光通过影响光敏色素的结构影响特定基因的表达 C. 光敏色素主要吸收红光、蓝光 D. 光作为信号，影响、调控植株的生长、开花等 解析：光敏色素主要吸收红光和远红光。 2. 光、温度和重力对植物的生长发育起着重要的调节作用，有关叙述错误的是（C） A. 光敏色素能感受光刺激并发生结构改变从而传递信号 B. 冬小麦需要经历春化作用才能开花是因为低温的影响 C. 重力影响水平放置植物生长素的极性运输，导致茎背地生长 D. 植物年轮的形成主要是因为温度影响了细胞分裂的速度 解析：重力引起横向运输，不是极性运输。 3. 下列关于植物生命活动调节的叙述，错误的是（A） A. 植物激素作为信息分子，可直接参与细胞的代谢过程 B. 年轮的形成和植物的春化作用均体现了温度对植物生长发育的调节 C. 受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，影响特定核基因的表达 D.“淀粉‑平衡石假说” 认为平衡石细胞将重力信号转变成运输生长素的信号 解析：植物激素只传递调节信息，不直接参与细胞代谢。 易错辨析：光敏色素吸收光谱；开花由连续黑暗决定；重力影响横向运输而非极性运输；激素不直接参与代谢。 学生独立完成习题，交流答案，对错题做好标记。 布置课后作业 拓展实践任务： ①查找光周期调控植物开花实例（菊花短日照开花），手绘光敏色素感受光信号的调节简图，并撰写简短科普文字。 ②搜集农业生产中利用光、温度调控作物生长的案例，结合案例简述环境因素调控植物生长的实践价值。 记录作业，课后完成绘图与资料分析。 板书设计 5.4 环境因素参与调节植物的生命活动 一、光对植物生长发育的调节 1. 光的作用：作为信号，不提供能量  ①种子萌发：有的需光萌发；有的忌光萌发  ②形态建成：光促进叶绿素合成；黑暗黄化（豆芽）  ③开花：长日照、短日照、日中性植物；关键：连续黑暗时长 2. 光敏色素  本质：色素‑蛋白复合体（蛋白质）  分布：分生组织丰富；主要吸收红光、远红光  信号通路：光照射→光敏色素结构改变→信号转导→细胞核基因表达→生理反应 二、温度、重力的调节 1. 温度  ①年轮：季节温度影响细胞分裂、细胞大小  ②春化作用：低温诱导植物开花（冬小麦）  ③温度决定植物地域分布 2. 重力调节（淀粉‑平衡石假说）  平衡石细胞：含淀粉体；淀粉体随重力沉降→转换生长素分布信号  根向地：近地侧生长素浓度高，抑制根生长；远地侧促进生长 三、植物生长发育的整体调控 基因表达调控 + 激素调节 + 环境因素调节 → 共同调控植物生长、繁殖、休眠 激素：信息分子；环境：光、温度、重力；基因：选择性表达 教学反思 本节课概念多，信号转导抽象，学生高频易错点： ①混淆光敏色素和光合色素的功能；记错光敏色素吸收的光（红光、远红光，不是蓝光）； ②误认为开花取决于日照时间，忽略连续黑暗时长才是决定因素； ③混淆生长素横向运输与极性运输，重力只影响横向运输； ④不理解春化作用的适应意义；对淀粉‑平衡石假说理解困难； ⑤误以为植物激素直接参与细胞代谢；分不清基因‑激素‑环境三者的分工。 教学中充分利用教材图片、实验资料，设置递进问题串引导学生推理；借助嫁接实验、闪光打断黑暗实验落实科学探究；用年轮、冬小麦、豆芽等生活实例降低抽象概念理解难度；课堂练习针对高频易错点辨析。课后绘图实践作业帮助学生内化光信号转导模型，落实稳态与平衡观。课堂鼓励学生复述信号传导、淀粉‑平衡石假说过程，及时发现理解误区当堂纠错。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $