《植物生長素的發現（第1課時）》教學設計及反思

摘 要： 植物生長素的發現過程是一個很好地展現科學在本質上是相對的、可變的、不斷修正和發展過程中的素材的過程。達爾文的實驗具有開創性，詹森、拜爾、溫特多位科學家逐步深入探討證明是化學信息引起植物的向光性生長，教材以“問題—問題的解決—進一步深入的問題”方式安排有關內容。一系列經典實驗，不僅記載著知識的形成過程，還蘊含著科學家創造性的思維方式和靈活多樣的科學方法。教師在教學過程中應注意引導學生探索再現生長素的發現過程中，介紹科學研究的基本方法，即觀察→確定實驗題目→分析假設→設計實驗方案（具有科學性、可重復性、可行性、經濟實用性；選擇實驗材料，設計對照實驗，控制單一變量等）→預測實驗結果→觀察實驗結果→對比分析推理→得出結論，便于學生有目的、有意識地運用并掌握，使學生的探索能力得到提高，為培養學生的創新能力和科學素質奠定基礎。

關鍵詞： 生長素的發現 探究實驗設計 教學設計及反思

教學目標

1.知識與技能。

（1）概述植物生長素的發現過程。

（2）解釋植物向光性的原因。

（3）體驗發現生長素的過程和方法。

2.過程與方法。

（1）引導啟發學生提出問題、做出假設，設計植物的向光性實驗及胚芽鞘尖端產生某種物質實驗并預期、觀察、記錄、分析實驗結果并得出結論。通過對實驗和問題的討論，逐步提高分析實驗、評價實驗的能力。

（2）培養學生實驗設計探究能力及訓練學生邏輯思維的嚴密性。

3.情感、態度與價值。

通過實驗的分析評價與設計，體驗感知科學探究的曲折，提高科學素養，端正科學研究的態度和形成勇于探索精神，拓展知識視野；植物的向光性運動原因的解釋，能養成“由表及里、從現象到本質”分析問題的思維習慣；能評價實驗設計和結論；能養成邏輯思維的嚴密性，提高學生的科學素養。

重點難點

1.教學重點：概述植物生長素的發現過程、解釋原因。

2.教學難點：理解實驗設計的嚴謹性。

教學方法

1.教師的啟發式引導與學生自主探索、合作交流相結合。

2.教師多媒體展示與學生板書、提問等常規教學手段相結合。

教學用具

“生長素的發現”多媒體課件。

教學過程

教師活動4：提出3個探究實驗題目，由學生分組完成。

☆探究實驗一

題目：植物是否具有向光性。

變量：有無單側光的照射

實驗材料：完整胚芽鞘（其余略）

預期結果、實驗結果、分析結論（略）

結論：植物具有向光性，能對單側光刺激做出反應。

提出問題：胚芽鞘能對光刺激做出反應，向光彎曲與胚芽鞘哪個部位有關？

如何證明？——探究實驗二

☆探究實驗二

題目：探究與胚芽鞘向光彎曲有關的部位。

變量：有無胚芽鞘尖端

實驗材料：胚芽鞘、刀片（其余略）

預期結果、實驗結果、分析結論（略）

結論：胚芽鞘的向光性彎曲與尖端有關。

提出問題：單側光引起胚芽鞘向光彎曲生長是單側光對植物的哪一部位起作用？感受光刺激的部位是哪？是尖端還是尖端下方？

如何證明？——探究實驗三

☆探究實驗三

題目：探究胚芽鞘感光部位。

變量：錫箔片罩蓋部位分別為胚芽鞘尖端或胚芽鞘尖端下方

實驗材料：完整胚芽鞘、錫箔帽（其余略）

預期結果、實驗結果、分析結論（略）

結論：胚芽鞘的生長與彎曲與尖端有關，尖端是感受光刺激的部位

學生活動4：和老師一起嘗試設計實驗，初步體會變量的確定及實驗過程的分析。

（教師點評上述實驗中用了研究問題的常用方法——對照實驗，對照實驗通常只能有一個變量，如果實驗結果不同，就說明是由這一變量引起的，這是生物學實驗的基本原則。）

教師活動5：提問：尖端感光，尖端下方彎曲生長，它們之間存在什么關系？

達爾文推想胚芽鞘尖端可能產生某種物質在單側光照射下對胚芽鞘尖端下方的部分產生某種影響。

達爾文之后，科學家又進行了一系列的實驗。

學生活動5：自學教材，理解分析。

（二）詹森實驗

結論：該刺激是一種化學物質而且能透過瓊脂傳遞到下部。

實驗證明胚芽鞘尖端產生的刺激可以透過瓊脂片傳遞給尖端下方。

思路分析：

借助達爾文實驗思路（尖端及尖端下方）將胚芽鞘“尖端”及“尖端下方”用瓊脂隔開。考查尖端與尖端下方物質運輸的聯系。

（三）拜爾實驗

結論：胚芽鞘的彎曲生長是尖端產生的刺激在尖端下面一段分布不均造成的。

實驗證明胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產生的刺激在尖端下方分布不均勻造成的。

思路分析：

無單側光刺激下，尖端放在切面一側造成生長素在尖端下方分布不均，也出現彎曲生長現象。

說明：尖端放置在切面一側相當于單側光刺激。

總結：尖端通過產生的某種物質影響下部生長。

如果尖端確實通過產生某種物質來影響下部生長，那么這種物質應該可以轉移到另一種“物質”中，從而使該“物質”具有與尖端同樣的效應。——溫特實驗

（四）溫特實驗

教師活動6：簡述實驗過程及實驗現象，提問：如果實驗就這樣完成，你是否有質疑？

學生活動6：討論本實驗目的：驗證胚芽鞘尖端下面一段的彎曲生長是由尖端產生的物質引起的，而不是由瓊脂塊本身引起的，完善實驗。

課堂活動2：

教師點評：本實驗設計有兩個關鍵：

①如何驗證尖端是否產生了某種物質，實驗處理應將尖端與下部分離；能否找到一種吸附該物質的基質，該基質應該有相應的特點，即吸附物質并向下運輸。

②強調生物實驗的對照性原則。

結論：胚芽鞘頂端確實可以產生某種向下運輸的并能引起胚芽鞘生長的物質。

思路分析：

設置對照實驗，對比尖端產生的“某物質”在不均勻分布條件下對生長是否有影響。

溫特認為這可能是和動物激素類似的物質，并把這種物質命名為：生長素。

單側光照射后，胚芽鞘背光一側的生長素含量多于向光一側，引起兩側生長不均勻，造成向光彎曲。

課堂拓展：胚芽鞘向光性的另一種可能解釋

20世紀80年代以來有學者用向日葵、蘿卜等做向光性研究的時候，對向光側和背光側的IAA濃度進行了精確的測量，結果發現兩側的IAA濃度基本相等。這樣就無法用生長素的機理來解釋向光性了，另一種可能原因：在單側光的刺激下，生長抑制物（可能是黃質醛）在向光一側積累，導致向光側生長受到抑制而背光側生長正常，引起向光性。

根據本節所學有關知識，設計一個造型獨特的盆景方案。

課后反思

本節課的教學內容涉及的實驗，在現有的實驗室條件下不可能短期完成，需要一定的培養周期。在傳統的教學中，都是老師滔滔不絕地講，學生默默地聽，課堂氣氛沉悶，教學效率低下，更談不上培養學生自主學習的能力和探究能力。我采用了引導探究式的教學方法后，通過創設自主合作的學習情境，調動學生的學習積極性，體現以下教學特點：

1.教學過程注重培養學生的科學素質。

教學過程的設計強調學生的參與，從中培養學生的創造能力。學生設計實驗時教師提供部分實驗材料，并著重介紹第1次接觸到的材料及用具，使學生理解材料及用具在實驗中所起的作用，由學生對比分析做出選擇或由學生思考提出替代性實驗材料（如有的學生提出用蓋玻片代替云母片）。極大地解放了學生的思想，培養了學生思維的創造性、廣闊性和獨立性；同時學生的學習積極性、主動性增強。

2.教學過程中培養了學生的科學態度。

在探究的過程中，實驗的分析假設有可能是正確的，也有可能是錯誤的。假設是否正確應該用實驗來證明而不能憑空臆測，從中培養了學生實事求是的科學實驗態度。

3.培養了學生的團隊精神與協作意識。

在教師的引導下，學生互相幫助共同思考用科學實驗的基本方法學習，設計了10多個實驗，從中培養了學生團結協作的精神和意識。

教師由單純的信息表達者轉變成信息的加工者、組織者，處于主導地位；學生不是被動地接受知識，而是走進科學家的探究歷程，在觀察和思考中，愉快地學習，處于主體地位。這樣在課堂教學過程中通過師生互動、生生互動，讓課堂充滿了活力，新課改理念得到了落實。