5.1 植物生长素 第1课时（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1节　植物生长素 第1课时 年级 高二年级 授课时间 1课时 课题 第1节　植物生长素 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 1 节第 1 课时。前面学生已经学习动物生命活动的调节，本节课开启植物调节模块。本节课主要两大板块：生长素的发现系列经典实验；植物向光性的原因、植物激素的概念。 本节课依托胚芽鞘向光性的科学探究历程，落实稳态与平衡观；通过达尔文、詹森、拜尔、温特实验的分析，训练模型建构、对比归纳、逻辑推理的科学思维；依托胚芽鞘对照实验，提升控制变量、证据推理的科学探究素养；可以利用向光性原理解释生活中盆栽弯向光源等现象，建立理论联系实际的社会责任意识。本节是整章植物激素调节的基础，为后面生长素合成运输、两重性以及其他植物激素的学习做好铺垫。 教学目标 【知识目标】 1. 说出植物向光性概念；复述达尔文、鲍森・詹森、拜尔、温特的实验过程、现象以及对应的实验结论。 2. 明确胚芽鞘的感光部位、产生 “影响” 部位、弯曲生长部位；知道琼脂的实验作用。 3. 阐述植物向光性的内因与外因，理解单侧光引起生长素横向运输造成分布不均。 4. 说出生长素的化学本质；说出植物激素的概念，辨析植物激素与动物激素的异同。 【核心素养目标】 生命观念：认识生长素作为微量信号分子调节植物生长，理解植物可以对外界环境刺激作出应答，树立稳态与平衡观。 科学思维：分析胚芽鞘系列对照实验，辨别自变量、因变量、对照组，依据现象推理实验结论，训练逻辑推理、归纳概括能力。 科学探究：体会科学家探究向光性的完整思路，掌握对照实验、控制单一变量的实验原则，模仿实验设计思路。 社会责任：能用向光性知识解释生活盆栽生长现象，关注植物生长调节在生活中的应用。 教学重、难点 【教学重点】 ①生长素的发现历程中各个实验的处理、现象与结论； ②植物向光性产生的原因。 【教学难点】 ①胚芽鞘系列对照实验的逻辑分析，区分自变量、因变量，推理实验结论； ②理解胚芽鞘感光部位、产生影响部位、弯曲部位的区别。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 情境导入：展示窗台盆栽弯向窗外光源的图片，抛出教材思考问题： 1. 图中植株的生长方向有什么特点？ 2. 是哪种环境刺激引发植株形态改变？该反应有什么适应意义？ 3. 这种弯曲生长发生在幼嫩部分还是成熟部分？ 教师小结：植物在单侧光下朝向光源生长，即向光性。向光性有利于植物充分接受光照进行光合作用。引出课题 5.1 植物生长素（第 1 课时）。 1. 观察图片，思考问题，小组简短交流； 2. 认识植物向光性现象，明确本节课学习主题。 探究新知 探究新知一：生长素的发现过程 琼脂片 探究新知二：体液免疫 活动 1：向光性与实验材料介绍 讲解向光性概念：在单侧光照射下，植物朝向光源方向生长的现象。汉水丑生侯伟作品 胚芽鞘 金丝雀虉（yì）草 介绍实验材料金丝雀虉草胚芽鞘；区分胚芽鞘尖端、尖端下部（伸长区）。 活动 2：达尔文父子实验（19 世纪末） 展示四组实验示意图： ①单侧光、完整胚芽鞘；②单侧光、去掉尖端；③单侧光、锡箔罩住尖端；④单侧光、锡箔罩尖端下部 呈现实验现象：①弯向光源；②不生长不弯曲；③直立生长；④弯向光源。 设置问题串开展分析： ①①②对照自变量是什么？得到什么结论？ ②①③对照自变量是什么？ ③③④对照可以得出感光部位在哪里？ 精讲：对照组为①，实验组②③④；自变量：有无尖端、遮光部位。 实验结论：胚芽鞘的向光弯曲和尖端有关；感光部位是胚芽鞘尖端；弯曲生长部位是尖端下部伸长区。 达尔文推测：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，向下面伸长区传递某种 “影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，出现向光弯曲。 抛出新问题：这种 “影响” 到底是什么？ 活动 3：鲍森・詹森实验（1913 年） 介绍实验材料琼脂：化学物质可以透过琼脂片扩散。 实验处理：胚芽鞘尖端下方插入琼脂片，给予单侧光；现象：胚芽鞘仍然向光弯曲生长。 实验结论：尖端产生的 “影响” 可以透过琼脂片传递给下部。 设问思辨：该实验是否严谨？如何完善对照组？ 精讲：缺少对照组；补充对照组，尖端和下部之间放置云母片（物质不能透过），胚芽鞘不生长不弯曲，排除琼脂片本身的作用。同时得出：该 “影响” 的产生不需要光照。 活动 4：拜尔实验（1918 年）黑暗中 实验条件：黑暗环境（排除光照干扰，保证单一变量）。 处理：切下尖端，放置在去掉尖端胚芽鞘的一侧；现象：胚芽鞘向对侧弯曲生长。 设问思考：没有光照，胚芽鞘为什么还会弯曲？ 精讲：尖端产生的 “影响” 分布不均匀，造成胚芽鞘弯曲生长。 综合詹森、拜尔实验：初步推测尖端产生的 “影响” 是一种化学物质；分布不均匀造成弯曲。 活动 5：温特实验（1926 年） 分组：实验组：接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，放在去尖端胚芽鞘切面一侧；对照组：未接触尖端的空白琼脂块放在去尖端胚芽鞘切面一侧。 实验现象：实验组胚芽鞘向放置琼脂块的对侧弯曲生长；对照组不弯曲、不生长。 提问：自变量、因变量分别是什么？设置对照组目的是什么？ 精讲：自变量：琼脂块是否接触胚芽鞘尖端；因变量：胚芽鞘是否弯曲生长；对照组排除琼脂块本身对实验的干扰。 实验结论：胚芽鞘尖端确实产生了某种化学物质，向下运输造成弯曲；温特将该物质命名为生长素。注意：温特并未确定该物质化学本质。 活动 6：生长素化学本质的确认 讲解：1934 年，科学家从人尿中分离出具有生长素效应的吲哚乙酸（IAA）；1946 年从高等植物体内分离确认吲哚乙酸。 拓展：植物体内还有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA），都具有生长素效应。强调：生长素不是蛋白质，不在核糖体合成。 活动 1：向光性机理分析 提出三个假说：①向光侧生长素被光分解；②光抑制向光侧生长素合成；③单侧光引起生长素由向光侧向背光侧横向运输。实验证明假说三成立。 总结向光性完整机理： 外因：单侧光的照射； 内因：生长素分布不均匀；胚芽鞘尖端发生横向运输，背光侧生长素含量多于向光侧； 结果：背光侧细胞伸长生长速度快于向光侧，胚芽鞘向光弯曲。 关键点归纳板书： 产生生长素部位：胚芽鞘尖端；感光部位：胚芽鞘尖端； 横向运输部位：胚芽鞘尖端；生长素产生不需要光； 发挥作用（弯曲）部位：胚芽鞘尖端下部伸长区。 活动 2：植物激素的概念 概念：由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物生长发育有显著影响的微量有机物。 举例：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。功能：作为信息分子调节植物生命活动。 组织表格对比植物激素和动物激素：分泌器官、化学本质、作用部位、运输方式、共同点。 精讲相同点：自身产生；从产生部位运到作用部位；微量高效；只起调节作用，不直接参与代谢 1. 认识胚芽鞘结构，识记向光性定义； 2. 分析达尔文实验，区分各组自变量、因变量，记住感光部位、弯曲部位； 3. 理解詹森、拜尔实验的逻辑，思考实验严谨性问题； 4. 梳理温特实验对照组的作用； 5. 记录生长素化学本质，知道多位科学家接力完成研究。 1. 阅读教材，跟随教师问题串思考； 2. 看懂体液免疫图示，记录 “两信号一促进” 核心要点； 3. 做好笔记，区分各类细胞识别抗原的特点； 4. 理解抗体的作用机理，明确抗体不能直接杀死病原体。 1. 理解向光性内外因，记牢胚芽鞘各个部位功能； 2. 掌握植物激素概念，区分植物激素、动物激素的异同点。 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. 从达尔文到温特的向光性研究，下列叙述错误的是（A） A. 温特实验证明弯曲由化学物质引起，但并未确定物质是吲哚乙酸 B. 鲍森・詹森证明尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部 C. 拜尔证明弯曲生长是尖端产生的影响在下部分布不均造成 D. 达尔文实验确定尖端产生的物质是生长素 2. 胚芽鞘向光性实验判断：有关胚芽鞘示意图说法错误的是（C） A.c、e 可向光弯曲生长，b、f 停止生长 B. 探究外因，设置 c 和 a 对照 C. 探究感受光刺激部位，设置 c 和 e 对照 D. 所选胚芽鞘要求同一物种、长势相同 重点易错辨析：感光部位≠弯曲部位；温特只是命名生长素，未确定化学本质；拜尔实验在黑暗中进行。 3.如图为有关生长素的实验探究，下列相关叙述错误的是（　B　） A. 实验1中①直立生长 B. 实验2中生长素的含量为a＝b＞c C. 实验1中②向左侧弯曲生长 D. 实验2可证明单侧光能导致胚芽鞘尖端生长素分布不均匀 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： ① 动手小实验：选取绿豆/黄豆种子，分组设置单侧光照条件，持续观察幼苗生长。手绘幼苗生长简图，标注生长素分布变化，记录并解释植物向光弯曲的原理。 ② 热点探究：查找生长素类似物在农业生产中的应用案例（无子果实、除草剂等）,用本课知识辨析真伪，撰写简短科普文字。 板书设计 5.1 植物生长素（第 1 课时） 一、生长素的发现 1. 达尔文父子实验 现象：尖端是感光部位；弯曲部位在尖端下部 推测：尖端产生某种 “影响” 向下传递 2. 鲍森・詹森实验：“影响” 可透过琼脂片传递到下部 3. 拜尔实验（黑暗）：影响分布不均匀造成弯曲 4. 温特实验：确认是化学物质，命名生长素 注：未确定化学本质 5. 化学本质：吲哚乙酸（IAA）；还有 PAA、IBA 二、植物向光性的原因 1.外因：单侧光照射 2.内因：尖端发生横向运输 → 背光侧生长素＞向光侧 3.结果：背光侧生长更快 → 向光弯曲 产生生长素部位：尖端 感光部位：尖端 横向运输部位：尖端 弯曲生长部位：尖端下部伸长区 三、植物激素 概念：植物体内产生，运输到作用部位，对生长发育有显著影响的微量有机物。 实例：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。 功能：信息分子，调节生命活动。 教学反思 本节课实验多，逻辑链条长，学生高频易错点： ①混淆胚芽鞘感光部位、产生生长素部位、弯曲生长部位，错把尖端下部当作感光部位； ②误认为温特实验就确定了生长素的化学本质为吲哚乙酸； ③忽略拜尔实验设置黑暗环境的目的（排除光照干扰）； ④不会区分对照实验中的自变量、因变量，不会评价实验是否严谨，容易忘记补充对照组； ⑤混淆植物激素与动物激素，误以为植物也存在专门的内分泌腺体。 教学过程充分利用示意图，沿着科学家的探究逻辑设置递进式问题串，一步步引导学生推理得出结论，落实科学探究素养。课堂习题针对实验逻辑设置辨析题，及时暴露误区。课后设置动手培养幼苗的实践作业，让学生直观观察向光性现象，落实稳态与平衡观。课堂上多让学生复述各个实验的现象与结论，强化逻辑记忆。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $