梳理“其他植物激素”中迷思概念建構(gòu)正確的知識(shí)體系

內(nèi)蒙古

迷思概念是指和現(xiàn)在的學(xué)科概念不同的概念。在教學(xué)領(lǐng)域中把頭腦中存在的與科學(xué)概念不一致的認(rèn)識(shí)叫作“迷思概念”。人教版必修3 第3 章第3 節(jié)“其他植物激素”中植物激素作用繁多，極易混淆。內(nèi)容比較抽象，沒有科學(xué)史的講解和生活經(jīng)驗(yàn)的支撐，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)上更多的是死記硬背，從而造成對(duì)每種激素的產(chǎn)生部位、作用及植物生長調(diào)節(jié)劑、植物激素和具有生長素效應(yīng)的物質(zhì)存在很多錯(cuò)誤的認(rèn)知和理解，這些都屬于迷思概念。迷思概念的存在對(duì)學(xué)生建構(gòu)正確的知識(shí)體系有很嚴(yán)重的負(fù)面影響。本文從兩個(gè)方面幫助學(xué)生進(jìn)行概念梳理，從而正確全面地理解生物概念，一方面是通過比較法讓學(xué)生準(zhǔn)確地把握概念，另一方面通過生產(chǎn)實(shí)踐的實(shí)例，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中理解不同激素的作用。

1.在比較中求同存異，準(zhǔn)確理解生物概念

教師可將“其他植物激素”這部分中既有聯(lián)系又相互區(qū)別的概念進(jìn)行重新提取和編排，組成比較式教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)比、類比等方式，概括和總結(jié)不同知識(shí)點(diǎn)間的異同點(diǎn)，從而保證學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)知更準(zhǔn)確。

（1）不同激素合成部位：

圖1

（2）脫落酸合成部位與分布的比較

圖2

（3）植物激素作用的比較

圖3

【例1】（原創(chuàng)）下列關(guān)于植物激素相關(guān)敘述正確的是 （ ）

A.乙烯是植物體內(nèi)產(chǎn)生的激素，只能促進(jìn)果實(shí)成熟

B.細(xì)胞分裂素能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂，主要在根尖中合成

C.赤霉素與生長素都能促進(jìn)細(xì)胞伸長，都具有極性運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)

D.脫落酸能夠促進(jìn)α-淀粉酶的形成，從而抑制種子過早發(fā)芽伸長

【答案】B

【迷思概念糾正】很多學(xué)生對(duì)乙烯作用的理解存在偏差，認(rèn)為乙烯只有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用，但其實(shí)乙烯的作用有很多，例如促進(jìn)果實(shí)等器官的脫落、在雌雄異花同株的植物中可以在花發(fā)育早期改變花的性別分化方向等。教師在課堂教學(xué)中可以對(duì)此適當(dāng)?shù)囊?，防止學(xué)生將生物概念狹義化。細(xì)胞分裂素能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂，主要在根尖中合成，而非只在根尖中合成。赤霉素和生長素從合成部位到生理作用有很多相似性，但是它們也有很多區(qū)別，比如運(yùn)輸方式、作用特點(diǎn)，不能將二者等同看待，且赤霉素不具有極性運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。脫落酸能抑制種子萌發(fā)，赤霉素能促進(jìn)α-淀粉酶的形成，促進(jìn)種子萌發(fā)，需要學(xué)生準(zhǔn)確把握概念。

（4）植物激素與植物生長調(diào)節(jié)劑的比較

圖4

【例2】（原創(chuàng)）下列關(guān)于植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑敘述正確的是 （ ）

A.二者最根本的區(qū)別是分子結(jié)構(gòu)不同

B.具有生長素效應(yīng)的物質(zhì)都是生長素類似物

C.植物生長調(diào)節(jié)劑的作用都與調(diào)節(jié)植物生長有關(guān)

D.植物體內(nèi)缺少分解生長調(diào)節(jié)劑相應(yīng)的酶使其作用效果更穩(wěn)定

【答案】D

【迷思概念糾正】植物激素與植物生長調(diào)節(jié)劑最根本的區(qū)別是來源不同，很多學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為人工合成和植物體內(nèi)產(chǎn)生的激素結(jié)構(gòu)一定不同。具有生長素效應(yīng)的物質(zhì)可以是植物激素，如苯乙酸，也可以是人工合成的，如萘乙酸，只有人工合成的具有生長素效應(yīng)的物質(zhì)才稱為生長素類似物。植物生長調(diào)節(jié)劑的種類很多，有與植物生長有關(guān)的，如赤霉素、矮壯素等，也有促進(jìn)果實(shí)成熟的，如乙烯利。植物生長調(diào)節(jié)劑與植物激素一樣，調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，而不僅僅與調(diào)節(jié)植物的生長有關(guān)。

2.設(shè)置情境，助力全面理解激素的作用

按照科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，不同激素的作用是科學(xué)家在研究一些生活現(xiàn)象的過程中逐漸發(fā)現(xiàn)的。例如生長素的發(fā)現(xiàn)歷程是達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)“植物有向光彎曲生長的現(xiàn)象”，并對(duì)此設(shè)置了一系列實(shí)驗(yàn)，后來的幾十年間科學(xué)家們進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)就是為了探究植物為什么會(huì)向光彎曲生長，由此而發(fā)現(xiàn)生長素并明確了它的作用。如果教師在進(jìn)行“植物激素的作用”教學(xué)過程中選擇“教師呈現(xiàn)概念→學(xué)生枯燥記憶”的模式，可能是違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的。所以，若想幫助學(xué)生更全面、準(zhǔn)確地把握概念，應(yīng)該回歸到生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究史中，讓學(xué)生通過真實(shí)的情境從多角度理解植物激素的作用，防止造成錯(cuò)誤或片面的理解。例如很多學(xué)生認(rèn)為“乙烯只能促進(jìn)果實(shí)成熟”，而實(shí)際上乙烯還有能促進(jìn)器官脫落等作用。

2.1 乙烯的作用

（1）在古代，人們?cè)跓愕倪^程中，無意間發(fā)現(xiàn)焚香后會(huì)有一種神秘的力量使植物的果實(shí)迅速成熟。于是先輩們就將生梨放在一間密閉的屋子里，并在屋子里燒香，沒過多久，一個(gè)個(gè)生梨很快變成了美味可口的梨子。后來經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在焚香的過程中會(huì)產(chǎn)生乙烯。由此可以說明乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用。

（2）1858 年，美國人Fahnestock 發(fā)現(xiàn)，盛夏之際，煤氣燈旁邊的樹葉卻大量地枯萎脫落，而不遠(yuǎn)處其他的樹卻仍是一派欣欣向榮的景象。1864 年法國人Girardin 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，乙烯是煤氣的組成成分。隨后，學(xué)者們證實(shí)煤氣燈旁樹葉脫落的現(xiàn)象由乙烯導(dǎo)致。這說明乙烯能夠促進(jìn)樹葉等器官的衰老和脫落。

（3）生活中，水果箱中出現(xiàn)一顆爛蘋果，如不及時(shí)除去，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)箱子的蘋果更快的爛掉。這是由于腐爛的蘋果產(chǎn)生的乙烯比正常的蘋果多，觸發(fā)附近的蘋果產(chǎn)生更多的乙烯，這種現(xiàn)象屬于正反饋調(diào)節(jié)。

（4）乙烯可以促進(jìn)菠蘿和其他一些植物開花，促進(jìn)某些植物雌花的分化。

【例3】為研究赤霉素、乙烯對(duì)花芽性別分化和莖生長的影響，以雌雄同株異花的苧麻為材料進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下表所示，下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中，錯(cuò)誤的是 （ ）

A.赤霉素可促進(jìn)苧麻雄花分化和莖的生長

B.赤霉素、乙烯對(duì)苧麻細(xì)胞基因表達(dá)均有影響

C.乙烯對(duì)苧麻莖生長具有抑制作用

D.乙烯能抵消赤霉素促進(jìn)苧麻雌花分化的作用

【答案】D

【解析】雌花率=雌花數(shù)/開花總數(shù)，由表中數(shù)據(jù)可知，與對(duì)照組相比，經(jīng)濃度為50 mg/L、100 mg/L 的赤霉素處理后雌花率下降，莖生長的增高率明顯增大，說明赤霉素可促進(jìn)苧麻雄花分化和莖的生長，A 正確；分別加入不同濃度的乙烯和赤霉素，都會(huì)影響到花芽的分化和莖的生長，這說明二者通過一定的調(diào)節(jié)方式均可影響苧麻細(xì)胞基因的表達(dá)，B 正確；與對(duì)照組相比，經(jīng)濃度為50 mg/L、100 mg/L 的乙烯處理后莖生長的增高率明顯降低，這說明乙烯對(duì)苧麻莖生長具有抑制作用，C 正確；赤霉素處理后雌花率下降，乙烯處理后雌花率升高，但實(shí)驗(yàn)中缺乏乙烯和赤霉素同時(shí)使用后對(duì)花芽分化的影響的數(shù)據(jù)，所以不能判斷乙烯對(duì)赤霉素促進(jìn)苧麻花芽分化的影響，D 錯(cuò)誤。

2.2 脫落酸的作用

（1）即將脫落的器官中，脫落酸含量明顯升高，說明脫落酸具有促進(jìn)器官脫落的作用。

（2）在早春低溫時(shí)，為了讓水稻種子早發(fā)芽，農(nóng)民常將水稻種子置于流動(dòng)的溪水中浸泡一段時(shí)間，能使種子中的脫落酸溶解于水，從而降低種子中脫落酸的濃度，解除種子的休眠。剛收獲的馬鈴薯塊莖經(jīng)過一段時(shí)間的休眠期才能發(fā)芽，可以用細(xì)胞分裂素解除休眠，使其提前發(fā)芽。這說明脫落酸具有促進(jìn)休眠的作用，并與細(xì)胞分裂素有拮抗關(guān)系。

（3）植物在缺水的條件下，脫落酸的含量增多，促使保衛(wèi)細(xì)胞鉀離子外滲，細(xì)胞失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，從而減弱蒸騰作用。在寒冷、高溫、鹽脅迫等條件下，脫落酸的含量也會(huì)增多，可通過一定的方式提高植物的抗逆性，因此脫落酸被稱為應(yīng)激激素或脅迫激素。

【例4】（2018 年，海南卷，第3 題）植物激素對(duì)植物的生長發(fā)育有顯著影響，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A.色氨酸可經(jīng)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镮AA

B.激素的含量隨植物生長發(fā)育而變化

C.赤霉素對(duì)果實(shí)的發(fā)育有抑制作用

D.干旱條件下植物能合成較多的脫落酸

【答案】C

【解析】脫落酸與植物的抗逆性有關(guān)，“干旱條件下植物能合成較多的脫落酸”這一點(diǎn)是教材中沒有的，如果教師沒有進(jìn)行課堂延伸或者學(xué)生沒有接觸過相應(yīng)的習(xí)題，學(xué)生是很難判斷的。

3.曲線模型輔助學(xué)生理解不同激素的關(guān)系

植物在進(jìn)行生命活動(dòng)時(shí)，并不是單一激素孤立地起作用，而是多種激素共同發(fā)揮作用調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。如果僅用語言描述這一生理現(xiàn)象，會(huì)比較抽象和空洞。若通過較為直觀的曲線模型呈現(xiàn)不同生命過程中激素的變化及其作用的差異，效果會(huì)更好。如圖5 是科學(xué)家在研究果實(shí)發(fā)育和成熟過程中激素發(fā)生的變化，從圖5 中可以看到在果實(shí)發(fā)育過程中細(xì)胞分裂素、生長素、赤霉素含量相對(duì)較高，而成熟和衰老的過程中乙烯和脫落酸含量相對(duì)較高，這體現(xiàn)在果實(shí)不同發(fā)育階段發(fā)揮主要作用的激素不同。通過對(duì)不同激素曲線的變化進(jìn)行比較，能夠使學(xué)生對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)一目了然，結(jié)合圖形使其記憶和理解更為深刻。同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖讀圖、分析問題的能力。

圖5

【例5】（2017 年，全國卷Ⅰ，第3 題）通常，葉片中葉綠素含量下降可作為其衰老的檢測(cè)指標(biāo)。為研究激素對(duì)葉片衰老的影響，將某植物離體葉片分組，并分別置于蒸餾水、細(xì)胞分裂素（CTK）、脫落酸（ABA）、CTK+ABA 溶液中，再將各組置于光下。一段時(shí)間內(nèi)葉片中葉綠素含量變化趨勢(shì)如圖6 所示。據(jù)圖6 判斷，下列敘述錯(cuò)誤的是 （ ）

圖6

A.細(xì)胞分裂素能延緩該植物離體葉片的衰老

B.本實(shí)驗(yàn)中CTK 對(duì)該植物離體葉片的作用可被ABA削弱

C.可推測(cè)ABA 組葉綠體中NADPH 合成速率大于CTK 組

D.可推測(cè)施用ABA 能加速秋天銀杏樹的葉由綠變黃的過程

【答案】C

【解析】本實(shí)驗(yàn)研究CTK 和ABA 對(duì)葉片衰老的影響。分別用CTK 和ABA 單獨(dú)處理離體植物葉片，與對(duì)照組相比，CTK 組葉綠素相對(duì)含量升高，ABA 組葉綠素相對(duì)含量降低。由題干信息可知，葉片中葉綠素含量下降可作為其衰老的檢測(cè)指標(biāo)，這說明CTK 能減緩葉片衰老，而ABA 能加速葉片衰老，A 正確；用CTK+ABA 處理比用單獨(dú)使用CTK 處理的葉綠素含量下降快，說明CTK 對(duì)該植物離體葉片的作用可被ABA 削弱，B 正確；ABA 組葉綠素含量下降快于CTK 組，因此ABA 組光反應(yīng)慢于CTK組，水光解產(chǎn)生的NADPH 合成速率小于CTK 組，C 錯(cuò)誤；銀杏樹的葉由綠變黃代表葉片衰老的過程，由上述分析可知，ABA 組葉綠素含量比對(duì)照組下降快，因此ABA 能加速葉片衰老，D 正確。

在“其他植物激素”的學(xué)習(xí)中，除了前文講到的學(xué)生在認(rèn)知中形成的迷思概念，其實(shí)還有很多，如“兒童吃了由激素催熟的水果會(huì)發(fā)生性早熟”，這是一個(gè)生活中的錯(cuò)誤認(rèn)知，能催熟果實(shí)的激素或者生長調(diào)節(jié)劑對(duì)人是不會(huì)發(fā)生作用的，因?yàn)槿梭w的細(xì)胞表面沒有與其特異性識(shí)別和結(jié)合的受體。這就需要教師在教學(xué)過程中糾正學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)知思維，幫助學(xué)生建構(gòu)正確的知識(shí)體系，才能讓他們能夠合理地利用所學(xué)知識(shí)解決問題。

在一輪復(fù)習(xí)課中，教師不僅要關(guān)注學(xué)生的知識(shí)水平，更應(yīng)該考慮到如何用全新的形式將學(xué)生已有的知識(shí)重新梳理，既能幫助學(xué)生厘清生物學(xué)中的迷思概念，又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。將枯燥的生物學(xué)概念用靈活的情境呈現(xiàn)，從而真正實(shí)現(xiàn)有效的復(fù)習(xí)，并讓學(xué)生的能力實(shí)實(shí)在在地得到發(fā)展。