《植物生长素的发现》教学案例

湖南省常德芷兰实验学校 周贵兴

　　生长素的发现史渗透着科学的思维方法和研究方法，这为提高学生的科学素养提供了一定的条件，为学生进行自主性探究提供了基础。本教学设计从生活现象入手，引导学生总结向性运动的概念，在生长素发现过程的教学中，本案例打破了以往学生一贯接受结论性知识的模式，引导学生自主设计实验方案，亲身参与科学探索过程，让学生通过观察、质疑、表达和交流等活动，领悟科学思想，理解科学的本质和科学研究的方法，从而提高了自己的科学素养。

1．教学目标

1.1知识目标

（1）知道生长素发现的过程。

（2）领会生长素发现过程中有关实验的现象和结论。

1.2 能力目标

（1）通过探究实验的参与，培养学生动手能力，提高实验技能。

（2）通过探究实验的参与，培养学生科学研究能力。

（3）通过问题的提出，实验方案的设计，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力。

（4）通过分析科学家的经典实验，体味科学探究的思想和方法，理解科学的本质。

1.3情感目标

　　通过探究性学习活动，培养学生执着的探索精神、实事求是的科学态度、严谨的科研作风、团结协作的精神，提高学生的科学素养。

2.教学重难点

2.1教学重点：生长素的发现过程

2.2教学难点：生长素的产生、运输与分布；科学实验设计的严谨性分析

3.教学方法

　　本节课采用探究式教学，结合观察法、探究法、讨论法等多种教学方法，应用FLASH和POWERPOINT课件加强直观教学，引导学生质疑、思考、分析、表达和总结，使学生积极参与课堂，初步掌握生物科学研究的一般方法。

4教学过程

4.1导入

　　课件示许多株单向生长的幼苗。

　　引导思考：①看到这些幼苗，你有什么问题或想法？

　　②用什么办法可以培养这样的幼苗？

　　课件演示实际培养方法。介绍向光性。植物为什么会向光生长？科学家正是通过对植物向光性的研究最终发现了植物生长素。这节课，就让我们和科学家们一起来探究植物生长素的发现。

4.2新知探究

　　介绍一下实验材料：胚芽鞘。

　　回顾科学探究的一般方法：提出问题→猜想与假设→制定方案、进行实验→得出结论→表达交流。

　　质疑：胚芽鞘到底有没有向光生长的特性？怎样设计实验来证明？

【探究一】胚芽鞘具有向光性吗？

　　小组合作，设计实验。

　　提示：如何实现单测光？注意设置对照和控制变量。

　　小组汇报。其他组同学质疑修正。

　　FLASH动画模拟实验。

　　得出结论：胚芽鞘具有向光性（且生长与光照无关）。

　　质疑：胚芽鞘的生长与关照无关，哪与它的哪一部分有关？

【探究二】胚芽鞘的向光生长与哪一部分有关？

　　小组合作，设计实验。汇报交流。其他组同学质疑修正。

　　FLASH动画模拟实验。

　　结论：胚芽鞘的向光生长确实与尖端有关。

　　引导：胚芽鞘的尖端在植物的向光性生长中发挥了怎样的作用？

【探究三】感光部位是胚芽鞘的尖端，还是尖端以下部分？

　　小组合作，设计实验，汇报交流。其他组同学质疑修正。

　　FLASH动画模拟实验。

　　得出结论：感光部位是尖端（而弯向光源生长的是尖端的下方）

　　质疑：为什么会这样呢？弯向光源生长的是不是尖端下方？有没有一种很好的方法可以用来判断胚芽鞘的某个部位是否明显生长了？

　　学生：标记。。。。。

　　教师：刚才同学们设计的几个实验其实也就是达尔文19世纪末进行过的实验，根据实验现象，他的结论是：胚芽鞘感光的部位是尖端，而发生弯曲的部位是胚芽鞘尖端以下的一段。据此他大胆地推测，胚芽鞘的尖端在单侧光的照射下可能会产生某种刺激，且该刺激的向下运输会造成背光一侧比向光一侧生长快，因而出现向光性弯曲。

　　课件示达尔文实验过程及结论：感光部位是胚芽鞘的尖端，弯向光源生长的是尖端的下部。

　　质疑：为什么感光的部位是尖端，而弯向光源生长的却是尖端下方？

　　学生：胚芽鞘的尖端一定产生了某种物质，这种物质运输到下部，促进了胚芽鞘尖端下部生长了。

【探究四】胚芽鞘产生的这种刺激究竟是什么？

　　小组合作，设计实验，汇报交流。

　　 分析鲍森·詹森实验。

　　鲍森·詹森实验结论：胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。

　　 质疑：鲍森·詹森的实验有没有什么不严谨的地方？（没有设置琼脂的对照）

　　教师：鲍森·詹森推测，这种刺激可能是一种化学物质。

　　质疑：到底是不是一种化学物质呢？

　　课件示鲍森·詹森实验过程示意图，学生先口述实验过程、结果和实验结论。

　　 分析拜尔实验。

　　拜尔实验结论：初步证明了尖端产生的刺激可能是一种化学物质，

　　质疑：如果确实存在某种物质，能否设计更直接的实验证明该物质的存在？

　　（学生可能提出可以直接提取该物质。教师须向学生明确：这种化学物质在植物体内量太少，　　当时还没有技术提取、纯化和测定其化学结构）

　　课件示鲍森·詹森实验过程示意图，学生先口述实验过程、结果和实验结论。

　　 分析温特实验。

　　温特的实验结论：进一步证明了引起胚芽鞘弯曲生长的物质确实是一种化学物质。

　　思考：温特实验设计的精妙之处是什么？

　　学生：把尖端和尖端以下分开，通过琼脂中转，判断尖端是不是产生了化学物质。

　　教师：温特认为这种化学物质可能是和动物激素类似的物质，并把它取名为生长素。

【探究五】生长素究竟是一种什么化学物质？

　　学生做出假设，分析讨论。

　　 介绍郭葛实验

　　1931年荷兰科学家郭葛从人尿中分离出了一种有机化合物吲哚乙酸，将其混入琼脂中

后，再把琼脂切成小块，放置在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧，结果这个胚芽鞘生长并弯向放置琼脂块的对侧。

　　后来，郭葛、西蒙等人从玉米油、根霉、麦芽中分离和纯化了一种物质。经过鉴定，这种物质是吲哚乙酸。

　　问题：郭葛、西蒙得出的结论？（引起植物向光生长的化学物质是吲哚乙酸IAA，也就是通常所说的生长素）

　　教师：科学家进一步的研究发现，植物体内具有生长素效应的物质，除IAA以外，还有萘乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等。即发现生长素之后，人们又陆续发现了赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等植物激素。

　　小结：请你给植物激素一个定义（产生、运输、作用）。

　　学生：由植物体内一定部位产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，叫植物激素。

　　问题：植物向光生长的原因？

　　学生：向光性是因为生长素的分布不均匀造成的。单测光照射后，胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧，引起了两侧生长素分布不均匀，导致了植物的向光性。

【探究六】尖端产生的生长素是怎样运输到下部的？为什么传递到下部的生长素会分布不均匀呢？

　　教师讲解：形态学上端和形态下端；生长素的横向运输。

4.3课堂小结

　　通过本节课的学习，你对科学发现有了哪些新的认识？（复杂、艰辛、持之以恒、继承、修正、发展）

　　通过本节课的学习，你有什么收获？（知识、能力培养、情感态度价值观等方面）

　　人类的许多科学发现，就是像这样经过一代又一代人的探索，才一步一步接近事实的真相。每一位科学家所取得的进展可能只是一小步，众多的一小步终将汇合成科学前进的一大步。

4.4反馈练习

　　1.在胚芽鞘实验中，产生生长素的部位是____ _____________。感受光刺激的部位是 _____________________。向光弯曲生长的是_______________________。

　　2.光只能影响生长素的__________，不能影响生长素的合成。

　　3.胚芽鞘向光弯曲的原因是 _________________________________。

　　4.生长素的化学本质是 __________，植物体内具有生长素效应的还有 __________________。

　　5.判断胚芽鞘的生长方向

　　6.如果你是园艺工作者，你能培植这样的盆景吗？（课件示形态奇特的盆景）

4.5课外探究

　　1.将一盆花水平放置，一段时间后花的生长方向会发生什么变化？试分析原因。

　　2.设计实验证明生长素的运输方向是极性运输。

5 教学反思

　　本节课打破了科学史教学中普遍存在的学生一贯接受结论性知识的模式，将之设计为学生亲身参与的探究式教学课程新模式，符合新课程理念。学生通过观察、质疑、推理、表达和交流等活动，能比较深刻地领悟科学思想，理解科学的本质和科学研究的方法，提高了自己的生物科学素养。案例中学生的探究能力虽然只是雏形初现，但是由于亲身参与了科学探究，学生的感受和收获是深刻的。探究教学前，教师应充分设计各种探究情境，充分预设学生可能出现的各种方案，事先做好充足地准备，才能保证课堂的连续性和有效性。囿于时间限制和学生知识水平，课堂上的探究活动不宜开展太多、太深，要事先把握好探究的量与质。

　　　（此课例获2010年湖南省教科院组织的省中小学“同备一堂课，共建新课堂”教学设计大赛一等奖）