“探究2，4-D对插枝生根的作用”教学研讨*

夏 天 （浙江省余姚市第四中学 浙江余姚 315400）

“探究2，4-D对插枝生根的作用”是高中生物学必修3（浙江科学技术出版社）第1章第1节“植物激素调节”中的活动［1］。《浙江省普通高中学科教学指导意见·生物（2014版）》对本实验的要求如下：在进行“活动：探究2，4-D对插枝生根的作用”时，尝试对假设中的重要变量下操作性定义，区别自变量、因变量和无关变量，设计实验过程和掌握数据收集及处理方法，制作图、表［2］。

在本活动之前，学生已学习了生长素的发现过程，知道生长素具有促进生长的作用，并再次巩固了对照实验的方法。但学生尚未学习不同浓度的生长素对植物生长的不同作用。本实验中的2，4-D即2，4-二氯苯氧乙酸，是一种生长素类似物。通过实验，学生可直观体验生长素作用的两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。

1 实验设计

学生以小组合作的形式，阅读教材中相应的内容，设计实验方案，并通过组间交流讨论，确定最终实验方案。

本实验以洋葱作为实验材料，对教材中的方法、步骤进行了适当调整：

①取30个250 mL的烧杯，平均分成10组，每组3个，各组编号为1～10号。

②1号烧杯装250 mL蒸馏水（图1A），2号～10号烧杯分别装250 mL不同浓度的2，4-D溶液：10-12mol/L（图1B）、10-11mol/L（图1C）、10-10mol/L（图1D）、10-9mol/L（图1E）、10-8mol/L（图1F）、10-7mol/L（图1G）、10-6mol/L（图1H）、10-5mol/L（图1I）和 10-4mol/L（图1J）。

③挑选大小相似且未长根的洋葱置于烧杯口，使洋葱底部接触到液面，置于室内同一环境下培养。

④每天更换蒸馏水和2，4-D溶液，并测量每个洋葱根的总长度（将几条根的长度加在一起），记录测量数据。

⑤统计数据，制作表格和折线图。

图1 不同浓度的2，4-D溶液对洋葱生根的影响

在教学过程中，教师先让学生根据实验目的确定自变量、因变量和无关变量。本实验中，自变量为不同浓度的2，4-D溶液，因变量为洋葱根的总长度,温度等因素为无关变量。然后确定实验组（2号～10号）2，4-D溶液的浓度范围，可进行预实验或查阅文献。例如查阅文献，可提示学生参见教材中的曲线图“生长素浓度对根和茎细胞生长的影响”。该图中约10-8～10-6g/L为根的最适生长素浓度，换算成物质的量浓度为 5.7×10-11～5.7×10-9mol/L；当生长素浓度约大于 10-5g/L（5.7×10-8mol/L）时，抑制根的生长；当生长素浓度约为10-3g/L（5.7×10-6mol/L）时，抑制效果非常明显。同时，提示学生不同植物对生长素的敏感性不同。由此，配置2，4-D母液后将其稀释为9个数量级浓度梯度，10-12～10-4mol/L。全班学生可分为10组，每组做1种浓度，进行合作学习，最后对各组数据进行汇总。

2 实验结果和结论

学生每天测量各组每个洋葱的根的总长度，记录后求各组的平均值，各小组共享数据，结果如表1所示。学生根据表1的结果得出结论：与对照组（蒸馏水）相比，当2，4-D溶液浓度较低时，随着浓度升高（10-12～10-8mol/L），促进根生长的效果增强；当超过最适浓度，随着2，4-D溶液浓度升高（10-8～10-6mol/L），促进效果减弱；当 2，4-D溶液浓度较高，超过一定值时，抑制根的生长，例如2，4-D溶液浓度为10-4mol/L时。

为使数据更直观，将表1绘制成折线图，以不同浓度的2，4-D溶液为横坐标，根的总长度为纵坐标，以培养2 d、4 d和6 d的数据为例（图2）。图2直观显示了在本实验的几组2，4-D溶液浓度中，10-8mol/L为最适浓度。

表1 不同浓度的2，4-D溶液对洋葱生根的影响

图2 不同浓度的2，4-D溶液对洋葱生根的影响

由于本实验有2个自变量（不同浓度的2，4-D溶液和培养时间），学生还可能绘制第2种折线图，以培养时间为横坐标，根的总长度为纵坐标，如图3所示（以蒸馏水、10-10mol/L 2，4-D 溶液、10-8mol/L 2，4-D溶液和10-6mol/L 2，4-D溶液4组为例）。该图可更直观展示各组洋葱根的生长情况。

图3 不同浓度的2，4-D溶液下洋葱根的生长曲线

3 实验教学

教材中的原实验并没有给出2，4-D溶液的浓度，因此学生需自行设计一系列浓度梯度，以更好地体现不同浓度2，4-D溶液的作用效果。本实验约需1周时间，因此要开放实验室，让学生及时记录数据。学生分析好实验数据后，做成表格，并绘制成折线图，可锻炼将数字转变成图像（图文转换）的能力［3］。最后，学生以小组为单位在班级进行汇报交流，以图表的形式展示实验结果，分析、解释实验数据，并得出实验结论。在实验过程中，一些实验结果可能会与预期不同，教师应鼓励学生进行分析、讨论，提出可能的影响因素。例如，本实验中在10-5mol/L 2，4-D溶液中培养2～3 d时是抑制洋葱根生长的，而后促进洋葱根的生长，这可能是由于洋葱个体差异（异质性）引起的。为了减小误差，可多设重复和尽量保持无关变量一致。本实验中，还可增设更高浓度的2，4-D溶液实验组，以更明显地观察其对洋葱生根的抑制作用。

实验是培养学生掌握科学探究的方法的重要途径。教师应鼓励学生提出自己的实验设想。本实验还可使用迎春花、柳树、大蒜、菠萝等材料。