植物生長(zhǎng)素專題教學(xué)教案與活動(dòng)設(shè)計(jì)一、引言植物生長(zhǎng)素作為植物激素調(diào)節(jié)中的核心內(nèi)容，不僅揭示了植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的奧秘，也為理解生命的整體性和適應(yīng)性提供了重要視角。本教案旨在通過系統(tǒng)的理論講解與精心設(shè)計(jì)的探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程、產(chǎn)生運(yùn)輸、生理作用及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、邏輯思維能力和知識(shí)遷移能力。二、教學(xué)理念與目標(biāo)（一）教學(xué)理念以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，采用“問題驅(qū)動(dòng)-探究發(fā)現(xiàn)-合作交流-應(yīng)用拓展”的教學(xué)模式，注重科學(xué)史教育與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在主動(dòng)參與中構(gòu)建生物學(xué)核心概念，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。（二）教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：*簡(jiǎn)述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)家探索的艱辛與智慧。*說明生長(zhǎng)素的產(chǎn)生部位、運(yùn)輸方式（極性運(yùn)輸）和分布特點(diǎn)。*闡述生長(zhǎng)素的生理作用及其兩重性特點(diǎn)。*舉例說明生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。*初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和實(shí)施與生長(zhǎng)素相關(guān)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)（如生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度探究）。2.過程與方法：*通過分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法（提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果、得出結(jié)論）。*通過小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與討論，提升合作探究能力和表達(dá)交流能力。*通過聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：*通過生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史學(xué)習(xí)，認(rèn)同科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、曲折性和繼承性，激發(fā)科學(xué)探究的興趣。*認(rèn)識(shí)植物激素對(duì)植物生命活動(dòng)的重要調(diào)節(jié)作用，理解生命活動(dòng)的整體性和復(fù)雜性。*關(guān)注生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，辯證看待科技進(jìn)步對(duì)人類生活的影響。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)1.生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程及其體現(xiàn)的科學(xué)思想方法。2.生長(zhǎng)素的生理作用及其兩重性。3.生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。（二）教學(xué)難點(diǎn)1.生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)（如達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)、溫特實(shí)驗(yàn)）的設(shè)計(jì)思路和結(jié)論推導(dǎo)。2.生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸機(jī)制。3.生長(zhǎng)素生理作用的兩重性（低濃度促進(jìn)、高濃度抑制）及其實(shí)例分析（如頂端優(yōu)勢(shì)、根的向地性與莖的背地性）。四、教學(xué)對(duì)象高中生物學(xué)學(xué)生（通常為高二或高三年級(jí)）五、課時(shí)安排建議3課時(shí)（理論課2課時(shí)，實(shí)驗(yàn)/活動(dòng)課1課時(shí)）六、教學(xué)準(zhǔn)備（一）教師準(zhǔn)備1.多媒體課件：包含生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)歷程的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)圖片、動(dòng)畫，生長(zhǎng)素運(yùn)輸示意圖，生理作用圖解，相關(guān)實(shí)例視頻（如頂端優(yōu)勢(shì)、向地性生長(zhǎng)）等。2.實(shí)驗(yàn)材料與用具（活動(dòng)課）：*生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)：玉米胚芽鞘（或小麥、燕麥）若干、不透光錫箔紙、瓊脂塊、刀片、光源等。*生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根實(shí)驗(yàn)：不同濃度的萘乙酸（NAA）或吲哚丁酸（IBA）溶液（低、中、高濃度梯度）、一年生楊樹枝條（或月季、柳樹枝條）若干、燒杯、培養(yǎng)皿、清水、標(biāo)簽、直尺等。3.學(xué)案：包含預(yù)習(xí)提綱、課堂思考討論題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、鞏固練習(xí)題等。4.板書設(shè)計(jì)：規(guī)劃好主要知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)方式。（二）學(xué)生準(zhǔn)備1.預(yù)習(xí)教材中關(guān)于植物生長(zhǎng)素的內(nèi)容，完成學(xué)案中的預(yù)習(xí)提綱。2.搜集生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的實(shí)例（可選）。七、教學(xué)過程設(shè)計(jì)第一課時(shí)：生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)與運(yùn)輸（一）導(dǎo)入新課（約5分鐘）*情境設(shè)問：展示向著窗外生長(zhǎng)的盆栽植物（或圖片/視頻），提問：“同學(xué)們，大家觀察到了什么現(xiàn)象？植物為什么會(huì)表現(xiàn)出向光性生長(zhǎng)呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考植物的這種“定向運(yùn)動(dòng)”是如何調(diào)節(jié)的，從而引出“植物激素”的概念，并聚焦本節(jié)課的主題——生長(zhǎng)素。（二）新課講授：生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程（約25分鐘）*達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)（19世紀(jì)末）：*呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)：利用多媒體展示達(dá)爾文父子關(guān)于燕麥胚芽鞘向光性的四組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：1.完整胚芽鞘，單側(cè)光照射→向光彎曲生長(zhǎng)。2.去除尖端胚芽鞘，單側(cè)光照射→不生長(zhǎng)，不彎曲。3.用錫箔紙罩住尖端，單側(cè)光照射→直立生長(zhǎng)。4.用錫箔紙罩住尖端下部，單側(cè)光照射→向光彎曲生長(zhǎng)。*問題串引導(dǎo)：*實(shí)驗(yàn)1和2對(duì)比，說明了什么？（胚芽鞘的生長(zhǎng)和彎曲與尖端有關(guān)）*實(shí)驗(yàn)3和4對(duì)比，說明了什么？（感受單側(cè)光刺激的部位是尖端，而彎曲生長(zhǎng)的部位是尖端下部）*得出結(jié)論：達(dá)爾文推測(cè)，胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，會(huì)產(chǎn)生某種“影響”，并傳遞到下部，造成背光面比向光面生長(zhǎng)快，因而出現(xiàn)向光彎曲。*教師點(diǎn)撥：強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單一變量原則。*詹森的實(shí)驗(yàn)（1910年）與拜爾的實(shí)驗(yàn)（1914年）：*簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)：詹森證明“影響”可以透過瓊脂塊傳遞給下部；拜爾證明“影響”在尖端下部的分布不均勻?qū)е铝藦澢L(zhǎng)（黑暗中，將尖端切下，分別放在去頂胚芽鞘的一側(cè)，均彎向?qū)?cè)生長(zhǎng)）。*引導(dǎo)分析：這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步支持了達(dá)爾文的推測(cè)，并暗示這種“影響”可能是一種化學(xué)物質(zhì)，且其分布與生長(zhǎng)彎曲有關(guān)。*溫特的實(shí)驗(yàn)（1928年）：*重點(diǎn)剖析：展示溫特實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟：1.把與胚芽鞘尖端接觸過的瓊脂塊放在去頂胚芽鞘的一側(cè)→胚芽鞘向?qū)?cè)彎曲生長(zhǎng)。2.把未與胚芽鞘尖端接觸過的空白瓊脂塊放在去頂胚芽鞘的一側(cè)→胚芽鞘不彎曲，不生長(zhǎng)。*問題討論：該實(shí)驗(yàn)是如何排除瓊脂塊本身對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的？（設(shè)置空白對(duì)照）*得出結(jié)論：溫特正式將這種化學(xué)物質(zhì)命名為“生長(zhǎng)素”，并確認(rèn)它是由尖端產(chǎn)生的，能促進(jìn)生長(zhǎng)。*后續(xù)發(fā)展：簡(jiǎn)要介紹1934年科學(xué)家從人尿中分離出吲哚乙酸（IAA），以及后來發(fā)現(xiàn)植物體自身能合成IAA等生長(zhǎng)素類物質(zhì)。*科學(xué)史總結(jié)與升華：*師生共同梳理：生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)是多位科學(xué)家歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的探索，不斷繼承、修正和發(fā)展的結(jié)果。*情感教育：強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、創(chuàng)新的思維和不懈的努力。（三）新課講授：生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布（約10分鐘）*產(chǎn)生部位：主要在幼嫩的芽、葉和發(fā)育中的種子（強(qiáng)調(diào)“分生組織旺盛的部位”）。*運(yùn)輸方式：*極性運(yùn)輸：是重點(diǎn)。結(jié)合示意圖講解，指生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)上端（如胚芽鞘尖端）運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)下端（如胚芽鞘基部），而不能反過來運(yùn)輸。方向是單向的。（可提及這是一種主動(dòng)運(yùn)輸過程，需要載體和能量，但高中階段不做深入要求）。*非極性運(yùn)輸：在成熟組織中，通過韌皮部進(jìn)行的運(yùn)輸，方向不固定。簡(jiǎn)單提及。*分布特點(diǎn)：相對(duì)集中地分布在生長(zhǎng)旺盛的部位，如胚芽鞘、芽和根頂端的分生組織、形成層、發(fā)育中的種子和果實(shí)等處。（四）課堂小結(jié)與鞏固（約5分鐘）*師生共同回顧：生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸（尤其是極性運(yùn)輸）和分布。*快速練習(xí)：針對(duì)極性運(yùn)輸設(shè)置一個(gè)思考題，如“將一段燕麥胚芽鞘倒置，在其形態(tài)學(xué)下端給予單側(cè)光照射，胚芽鞘會(huì)如何生長(zhǎng)？為什么？”第二課時(shí)：生長(zhǎng)素的生理作用與應(yīng)用（一）復(fù)習(xí)導(dǎo)入（約3分鐘）*提問回顧：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)，哪位同學(xué)能簡(jiǎn)述一下溫特實(shí)驗(yàn)的巧妙之處？生長(zhǎng)素在胚芽鞘內(nèi)是如何運(yùn)輸?shù)模?過渡：這種由尖端產(chǎn)生并向下運(yùn)輸?shù)纳L(zhǎng)素，對(duì)植物的生長(zhǎng)究竟有什么作用呢？我們這節(jié)課來深入探討。（二）新課講授：生長(zhǎng)素的生理作用（約25分鐘）*促進(jìn)生長(zhǎng)：*實(shí)例引入：展示正常生長(zhǎng)的幼苗和去除尖端后停止生長(zhǎng)的幼苗圖片，說明生長(zhǎng)素最基本的作用是促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。*曲線分析（重難點(diǎn)）：展示“生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物不同器官生長(zhǎng)的影響”曲線圖。*引導(dǎo)觀察：同一濃度的生長(zhǎng)素對(duì)根、芽、莖的作用效果是否相同？（不同，敏感性：根>芽>莖）*核心概念——兩重性：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，對(duì)于每一種器官，都有一個(gè)“最適濃度”，低于這個(gè)濃度，促進(jìn)作用隨濃度升高而增強(qiáng)；高于這個(gè)濃度，促進(jìn)作用減弱，甚至達(dá)到“抑制濃度”時(shí)會(huì)抑制生長(zhǎng)。即“低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)”。*實(shí)例分析（兩重性的體現(xiàn)）：*頂端優(yōu)勢(shì)：*現(xiàn)象展示：展示具有明顯頂端優(yōu)勢(shì)的植株（如向日葵、玉米）和去除頂芽后側(cè)芽萌發(fā)生長(zhǎng)的圖片/視頻。*原理講解：頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸，積累在側(cè)芽部位，使側(cè)芽處生長(zhǎng)素濃度過高，從而抑制側(cè)芽的生長(zhǎng)；頂芽處生長(zhǎng)素濃度較低，促進(jìn)頂芽生長(zhǎng)。*生產(chǎn)應(yīng)用：打頂摘心（如棉花、番茄）以促進(jìn)側(cè)枝發(fā)育，提高產(chǎn)量。*根的向地性與莖的背地性（拓展）：*情境設(shè)問：將一株水平放置的幼苗，一段時(shí)間后根會(huì)向地生長(zhǎng)，莖會(huì)背地生長(zhǎng)，這是為什么呢？*原理簡(jiǎn)析：結(jié)合重力對(duì)生長(zhǎng)素分布的影響（近地側(cè)生長(zhǎng)素濃度高于遠(yuǎn)地側(cè)）以及根和莖對(duì)生長(zhǎng)素敏感性的差異進(jìn)行解釋。（根對(duì)生長(zhǎng)素敏感，近地側(cè)高濃度抑制生長(zhǎng)，遠(yuǎn)地側(cè)低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，故根向地彎曲；莖對(duì)生長(zhǎng)素不敏感，近地側(cè)高濃度促進(jìn)生長(zhǎng)的效果更強(qiáng)，故莖背地彎曲。）此部分可根據(jù)學(xué)生情況決定講解深度。*其他生理作用：簡(jiǎn)要介紹生長(zhǎng)素還能促進(jìn)扦插枝條生根、促進(jìn)果實(shí)發(fā)育（如無子番茄的培育）、防止落花落果等。（三）新課講授：生長(zhǎng)素類似物及其應(yīng)用（約10分鐘）*生長(zhǎng)素類似物：由于植物體內(nèi)產(chǎn)生的生長(zhǎng)素含量非常少，且易分解，在生產(chǎn)上應(yīng)用不便，因此人們合成了一些與生長(zhǎng)素具有相似生理效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如萘乙酸（NAA）、2,4-D等，稱為生長(zhǎng)素類似物。*農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例：*促進(jìn)扦插枝條生根：用一定濃度的生長(zhǎng)素類似物溶液浸泡插條基部。*促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，獲得無子果實(shí)：如在未受粉的番茄雌蕊柱頭上涂抹一定濃度的生長(zhǎng)素類似物溶液，可促使子房發(fā)育成果實(shí)（無子番茄）。*防止落花落果：如棉花在蕾鈴期噴灑一定濃度的生長(zhǎng)素類似物，可防止蕾鈴脫落。*作為除草劑：高濃度的2,4-D能抑制甚至殺死雙子葉雜草（因?yàn)殡p子葉植物對(duì)生長(zhǎng)素類似物更敏感），而對(duì)單子葉作物影響較小。*展示圖片或視頻資料，加深學(xué)生理解。（四）課堂小結(jié)與拓展（約7分鐘）*總結(jié)：生長(zhǎng)素生理作用的兩重性及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。*討論：“生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，是否意味著可以無限制使用？”引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的兩面性，合理使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。第三課時(shí)：實(shí)驗(yàn)探究與活動(dòng)課（一）活動(dòng)一：生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的模擬與分析（可選，約20分鐘）*目的：加深對(duì)生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的理解，體驗(yàn)科學(xué)探究過程。*材料：玉米胚芽鞘（提前培養(yǎng)）、錫箔紙、瓊脂塊、刀片、光源、培養(yǎng)皿等。*分組：將學(xué)生分成若干小組，每組選取一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（如達(dá)爾文的部分實(shí)驗(yàn)、溫特實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化版）進(jìn)行模擬。*過程：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案（教師提供或小組討論設(shè)計(jì)）操作，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，嘗試分析得出結(jié)論。*交流：各小組展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，教師點(diǎn)評(píng)。（二）活動(dòng)二：探究生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度（重點(diǎn)，約35分鐘）*提出問題：不同濃度的生長(zhǎng)素類似物（如NAA）對(duì)插條生根的影響有何不同？促進(jìn)某種植物插條生根的最適濃度是多少？*作出假設(shè)：（引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)作出假設(shè)）如“在一定濃度范圍內(nèi)，NAA能促進(jìn)插條生根，且存在一個(gè)最適濃度，低于或高于此濃度，促進(jìn)效果都減弱?！?材料用具：（見“教學(xué)準(zhǔn)備”）*方法步驟（教師指導(dǎo)與學(xué)生操作相結(jié)合）：1.選材與處理插條：選取生長(zhǎng)健壯、粗細(xì)長(zhǎng)短大致相同的一年生枝條，剪去部分葉片（保留少量幼葉和芽），下端切成斜面（增加吸水和生根面積）。2.配置濃度梯度：（教師提前準(zhǔn)備或指導(dǎo)學(xué)生稀釋）如設(shè)置清水對(duì)照組，以及低、中、高（如X.Xppm,X.Xppm,X.Xppm）等幾個(gè)濃度梯度的NAA溶液。3.浸泡或沾蘸：將插條基部浸泡在不同濃度的NAA溶液和清水中（注意區(qū)分組別，做好標(biāo)記），浸泡一段時(shí)間（如幾小時(shí)至一天，視具體情況而定）。4.培養(yǎng)：將處理好的插條分別放入裝有清水或相應(yīng)濃度溶液的燒杯/培養(yǎng)皿中，置于適宜環(huán)境下培養(yǎng)（溫度、光照適宜）。*觀察與記錄：*實(shí)驗(yàn)期間：學(xué)生定期觀察（如每天或隔天），記錄各組插條生根的時(shí)間、根的數(shù)量、根的長(zhǎng)度等。（此部分可作為課后持續(xù)觀察的內(nèi)容，或在后續(xù)課堂上分享結(jié)果）。*實(shí)驗(yàn)結(jié)束（如一周后）：統(tǒng)計(jì)各組插條的生根總數(shù)、平均根長(zhǎng)等數(shù)據(jù)。*分析與結(jié)論：繪制生根數(shù)量/長(zhǎng)度與生長(zhǎng)素類似物濃度的關(guān)系曲線圖，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出促進(jìn)該種插條生根的最適濃度范圍或大致濃度。*討論：實(shí)驗(yàn)中哪些因素可能影響結(jié)果？如何提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性？（如插條的一致性、濃度梯度的設(shè)置、重復(fù)次數(shù)等）（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果交流與總結(jié)（若時(shí)間允許，或安排在后續(xù)課堂）*各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論，進(jìn)行班級(jí)內(nèi)交流討論，教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)的成功之處與不足。八、教學(xué)評(píng)價(jià)建議1.形成性評(píng)價(jià)：*課堂參與：觀察學(xué)生在課堂討論、提問、小組活動(dòng)中的表現(xiàn)。*學(xué)案完成情況：檢查學(xué)生預(yù)習(xí)、課堂練習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成質(zhì)量