《植物生长素的发现》
——亲身体验感受切肤
一、基本说明
1．教学内容所属模块： 高中生物必修3
2．年级： 高二
3．所用教材出版单位： 人民教育出版社
4．所属的章节： 第3章第1节
5．学时数：45分钟
二、教学设计
1．教学目标
（1）知识目标
①概述植物生长素的发现过程。
②体验发现生长素的过程和方法。
（2）能力目标
①通过探究实验的参与，培养学生动手能力和科学探究能力。
②通过实验设计和评价、通过对实验结论的分析，训练学生的逻辑思维的严密性。
（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．内容分析
（1）教学内容分析
①本节课是高中生物必修3第3章《植物的激素调节》第1节植物生长素的发现。本章内容包括植物生长素的发现、生长素的生理作用、其他植物激素这三个部分的内容。本节内容则包括生长素的发现过程，生长素的产生、运输和分布两部分。本节内容是后2节内容的基础和铺垫。本书是以生物个体、种群、群落和生态系统各个层次系统的稳态的维持为主线展开的，引导学生认识生命系统的整体性和稳态，以及稳态与环境的关系。本章内容相对独立，和第2章动物生命活动的调节一起属于个体层次生命系统调节的内容，也是此后种群、群落、生态系统等群体层次生命系统学习的铺垫和衔接。
②生物体作为一个独立的个体，各种代谢活动及生殖发育能够严格有序的进行，需要各系统、器官及细胞的协调统一；生物体作为环境的成员，能够生存下来，需要自身对外界环境的变化作出相应的反应。本节中的植物向性运动的内容，体现了环境对生物的影响及生物对环境的适应。
③生长素的发现史渗透着科学的思维方法和研究方法，这为培养学生的科学素质提供了一定的条件，为学生进行自主性探究提供了基础。并且，利用胚芽鞘作材料还可以有许多新的研究内容，让学生参与到探究的过程中，对于培养学生的严密思维，科学的探究能力有重要的作用。
（2）教学重难点
①教学重点：生长素的发现过程
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．学情分析
本章内容在于学生学习《动物和人体生命活动的调节》之后，因此学生对于生物的调节作用有了一定的认识。在此知识基础上，高二的学生观察思维能力较强，但逻辑思维能力及对实验现象的分析能力、表达能力有待提高。因此在教学过程中，教师应注重启发引导学生进行自主探讨，通过精心设置疑问，激发学生进行探究和学习的兴趣，培养学生的分析和理解能力。
4．设计思路
（1）新课程理念倡导探究性学习，注重生物科学史的学习。
（2）高中生物包含许多生物科学史内容，如“分析细胞学说建立的过程”、“光合作用的发现过程”、“酶的发现过程”、“植物生长素的发现”等等。但是有关科学史的内容教材重在阐述科学家的探索过程，重在强调科学思想、方法和科学的本质。学生只是被动学习，感受不深，收获不大。本节课打破了以往学生一贯接受结论性知识的模式，选取关键史实进行组织，以引导学生参与科学探索过程，让学生通过观察、质疑、表达和交流等活动，从而更深刻领悟科学思想，理解科学的本质和科学研究的方法，从而提高其科学素养。
5.教法学法分析
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，使学生积极参与课堂，初步掌握生物科学研究的一般方法：提出问题→提出猜想或假设→设计实验方案→预期结果→实验探究→收集资料并对数据进行分析→得出结论。在教学过程中，通过问题的设置，引导学生思考、分析讨论、观察总结，充分体现课堂教学中学生的主体性。
三、教学过程描述
教学环节及时间
教师活动
学生活动
设计意图
?导入探究问题
?
介绍实验材料
?课件示许多株单向生长的幼苗。
引导：①看到这株植物，你有什么问题或想法？
②用什么办法可以培养这样的植株？
课件展示实际培养方法。
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。
介绍一下实验材料：胚芽鞘。
?
学生观察思考，积极答问。
学生观察分析
?培养学生的观察能力、提出问题的能力和鉴别问题有效性的能力。
探究一
?胚芽鞘具有向光性吗？
提示：如何实现单测光？注意设置对照和控制变量。
得出结论：胚芽鞘具有向光性（且生长与光照无关）
你的下一个研究方向是什么？
?小组合作，设计实验。交流汇报。其他组质疑修正。
培养学生的科学探究能力、语言表达能力、鉴别信息的能力和科学质疑的精神。
探究二
?胚芽鞘的向光生长与哪一部分有关？
学生1：“既然是胚芽鞘的上端发生弯曲，那么这种弯曲就可能与它的尖端有关。”
怎样才能证明这种猜想？
学生2：切去胚芽鞘的尖端，观察其生长情况；有的提出是否可以用遮光的办法，分别遮住胚芽鞘的不同部分，再比较各自的生长情况。
学生3：……
假设：胚芽鞘的生长与其尖端有关。
实验：去除尖端和保留尖端的胚芽鞘在单侧光下的生长情况。
现象：去除尖端的胚芽鞘既不生长也不弯曲。保留尖端的胚芽鞘向光弯曲生长。
结论：胚芽鞘的向光生长确实与尖端有关。
向光生长受到单侧光的刺激，那感受这种刺激的是尖端，还是尖端以下的部位？
小组合作，设计实验。交流汇报。其他组质疑修正。
选择最佳方案进行分析。
探究三
感受这种刺激的是胚芽鞘的尖端，还是尖端以下的部位？
假设：感受光的部位为胚芽鞘尖端下方。
实验：①胚芽鞘尖端遮光；②胚芽鞘尖端以下一段遮光
现象：胚芽鞘直立生长，胚芽鞘向光弯曲
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。。。。。
质疑：为什么会这样呢？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？据此你有没有什么大胆地猜想？
学生：大胆想象，提出自己的猜想。
课件示达尔文实验过程及结论、猜想。
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。
引导：下一步，你会怎样设计实验来验证你的猜想？
小组合作，设计实验。交流汇报。其他组质疑修正。
选择最佳方案进行分析。
学生思考，表达。
学生观察，感悟。
探究四
胚芽鞘产生的这种刺激究竟是什么？
教师：这个问题对我们中学生来说，难度其实非常大。下面我们一起来学习一下科学家们是如何进行探究的。
介绍鲍森·詹森实验（展示过程图解）
1910—1913年，丹麦人鲍森·詹森用燕麦做了如下实验：将燕麦胚芽鞘尖端切去，取一块琼脂薄片放在切口上，再把切下的胚芽鞘尖端放在琼脂薄片上，用单侧光照射。结果琼脂薄片下面的胚芽鞘弯向光源生长。
介绍琼脂。
鲍森·詹森得出的结论是？（胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部）
引导：鲍森詹森的实验有没有什么不严谨的地方？
学生：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？
介绍拜尔实验
1914—1918年，匈牙利人拜尔又做了如下实验：将胚芽鞘的尖端切下，放回到胚芽鞘切面的一侧(无论放置在哪一侧)，在没有单侧光照射下，也能促进这一侧生长，并弯向放置尖端的对侧。
讨论：实验结论是什么？
结论：拜尔实验初步证明了尖端产生的刺激可能是一种化学物质，
质疑：为什么弯曲生长？
这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
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？（学生可能提出直接提取该物质，原因：量太少，没法提取、纯化和测定其化学结构）
介绍温特实验
示图：
1928年，荷兰植物学家温特做了如下实验：他将切下的燕麦胚芽鞘的尖端放在琼脂块上，1—2小时后，移去胚芽鞘尖端，再把琼脂切成小块，放置在切去尖端的胚芽鞘切面上，结果这个胚芽鞘就恢复了生长。如果将琼脂块放在胚芽鞘切面的一侧，只盖住切面的一半，则胚芽鞘生长并弯向放置琼脂块的对侧；相反，如果放置一块未经处理的琼脂小块，则切去尖端的胚芽鞘就不会出现生长和弯曲现象。
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。
学生小组合作，设计实验方案。交流汇报。（不修正完善）
学生读图，口述实验过程。
质疑科学家实验。
学生领悟实验设计原理，
了解实验过程、实验现象，能分析得出实验结论。
学生领悟实验设计原理，
了解实验过程、实验现象，能分析得出实验结论。
通过对经典实验的分析，训练学生的逻辑思维的严密性。
加深学生对科学思想和方法的认识，对科学本质的理解。
探究五
生长素究竟是一种什么化学物质？
介绍郭葛实验
1934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。
思考：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）
【强调生长素的化学本质——有机物，得名原因——促进生长发育】
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。
学生领悟实验设计原理，
了解实验过程、实验现象，能分析得出实验结论。
学生通过对经典实验的分析，加深对科学思想和方法的认识，加深对科学本质的理解。
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。
学生小结
归纳和表达能力培养
探究六
尖端产生的生长素是怎样运输到下部的？
教师讲解生长素的产生、运输和分布。
着重分析形态学上端、形态学下端和生长素的横向运输。
课堂回顾
课堂小结
下面我们来对科学家发现生长素的过程进行小结和回顾。
本节课通过植物的向光性入手，学习了生长素发现的过程。从达尔文首次进行胚芽鞘的向光性实验到最后分离出吲哚乙酸，生长素的发现经历了半个多世纪的研究。
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、继承、发展、持之以恒）
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。
学生回顾科学发现的大致过程
学生袒露对科学发现的理解和感悟
加强学生对科学本质的理解。
课堂反馈
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，你会怎样培植这样的盆景？ （“S”型生长的盆景）
学生分析作答
考察学生对基础知识的掌握和运用知识解决实际问题能力
课后探究
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。
学生探究
四、教学反思
本节课我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，充分设计学生可能出现的各种方案，做好问题预设，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。
课件27张PPT。人教版高中生物必修3第3章第1节植物生长素的发现植物的向光性为什么植物有向光生长的特性？探究方法及材料探
究
一探
究
二探
究
三探
究
四探
究
五总结反馈练习植物生长素的发现提出问题
猜想和假设
实验（设计实验、进行实验）
分析结果，得出结论
表达交流科学探究的一般步骤：为什么植物有向光生长的特性？选材： 胚芽鞘是单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，它能保护生长中的胚芽。在种子萌发时，胚芽鞘生长迅速，首先穿出地面，出土后还能进行光合作用。为什么植物有向光生长的特性？胚芽鞘选材：胚芽鞘有向光生长的特性吗？ 胚芽鞘是单子叶植物，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物。它能保护生长中的胚芽。在种子萌发时，胚芽鞘生长迅速，首先穿出地面，出土后还能进行光合作用。胚芽鞘问题一：作出假设：胚芽鞘有向光生长的特性吗？设计实验：胚芽鞘有向光生长的特性结论：胚芽鞘具有向光生长的特性。胚芽鞘的生长与光照无关。问题一：预期结果：胚芽鞘有向光生长的特性吗？作出假设：设计实验：胚芽鞘有向光生长的特性问题二：作出假设：设计实验：向光生长与胚芽鞘的哪一部分有关？向光生长与胚芽鞘的尖端有关预期结果：结论：胚芽鞘的向光生长与尖端有关。问题二：作出假设：设计实验：向光生长与胚芽鞘的哪一部分有关？向光生长与胚芽鞘的尖端有关问题三：作出假设：设计实验：感光部位是胚芽鞘的尖端感光部位是胚芽鞘的尖端，还是尖端以下部分？预期结果：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。问题三：作出假设：设计实验：感光部位是胚芽鞘的尖端感光部位是胚芽鞘的尖端，还是尖端以下部分？猜想：胚芽鞘的尖端可能会产生某种刺激，该刺激会向下运输并造成背光侧比向光侧生长快，因而出现向光性弯曲。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。达尔文问题四：胚芽鞘尖端产生的这种刺激是什么？1910年，鲍森·詹森实验（丹麦）结论：胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。【“刺激”可能是一种化学物质】问题四：胚芽鞘尖端产生的这种刺激是什么？1914年，拜尔实验（匈牙利）结论：初步证明了尖端产生的刺激可能是一种化学物质。这种化学物质分布的不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。问题四：胚芽鞘尖端产生的这种刺激是什么？1928年，温特实验（荷兰）结论：进一步证明了尖端产生的刺激确实是一种化学物质。问题四：胚芽鞘尖端产生的这种刺激是什么？1928年，温特实验（荷兰）结论：进一步证明了尖端产生的刺激确实是一种化学物质。 温特把这种具有刺激植物生长作用的化学物质，取名为生长素。问题五：生长素是一种什么物质呢？1934年，郭葛实验（荷兰）结论：吲哚乙酸和生长素效应相似。生长素是什么（1946）吲哚乙酸（IAA）苯乙酸（PAA）吲哚丁酸（IBA）具有生长素效应的还有：谈谈你对科学发现的认识！植物向光性的原因资料 20世纪80年代，有学者通过对向日葵、萝卜等材料的实验研究，却发现，实验材料因单侧光的照射而弯曲生长时，向光侧和背光侧的生长素含量基本相同，而向光侧的生长抑制剂却多于背光侧。
这说明了什么？
胚芽鞘的尖端胚芽鞘的尖端吲哚乙酸吲哚丁酸苯乙酸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____________，__________。 背光的一侧生长素
含量多，生长快胚芽鞘的尖端以下部分分布反馈练习① ② ③ ④ ⑤ ⑥5. 判断胚芽鞘的生长方向光光反馈练习不透水云母片光光琼脂块6.如果你是园艺工作者，你会怎样培植这样的盆景？活学活用课外探究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。
