基于实验探究的“其他植物激素”教学设计

汪秀玲

(江苏省海安市曲塘中学 海安 226600)

1 教材分析

“其他植物激素”这节课主要介绍赤霉素的发现过程、其他植物激素的种类和作用、植物生长调节剂的应用等内容，是在学生已经学习了“生长素的发现”“生长素的生理作用”等内容，对生长素有了初步了解的基础上进行的，有助于学生对植物激素有一个更为全面的认识。同时，该节中植物生长调节剂应用的内容也加强了科学知识与现实生活的联系。此外，通过对植物生长调节剂应用利与弊的辨别，可促使学生学会客观分析和评价科技成果。

学生因学习了代表性植物激素——生长素的相关知识，明确了植物激素的概念，为本堂课学习的开展奠定了基础。但本节内容涉及的知识面广，尤其是教材对其他植物激素的作用介绍较少，较为抽象，因此教师可以赤霉素为例，通过创设情境，引导学生思考设计实验方案、分析实验数据，学会科学探究的方法，通过教师引导对实验方案进行调整和改进，对实验数据进行分析，小组合作学习完成相关内容。植物生长调节剂的应用，学生接触较少，可以给学生提供真实的、生产生活中常用的植物生长调节剂供其研究，再从生活中常见激素用与不用的矛盾入手，激发学习兴趣，引发学生思考。

2 教学目标

基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：

(1) 通过实验方案的设计、实验数据的统计处理，自主建构植物激素在植物生命活动中发挥生理作用的概念；体验科学发现过程，形成科学探究能力。

(2) 通过收集并分析植物生长调节剂的资料，学会收集信息与处理信息，培养科学思维。

(3) 通过对网上查阅资料的甄别，学会科学理性分析生活的现象，发展社会责任。

3 教学过程

3.1 创设情境，导入新课 教师的组织和引导： 以“中国禽蛋之乡”海安市每天需要消耗大量饲用大豆，引出探究大豆发芽率、发芽速度对促进养殖业增收的必要性。播放兴趣小组学生采访农技员的视频，展示农技员推荐用赤霉酸提高大豆发芽率的内容，引出赤霉素的相关学科知识。

设计意图： 结合自己的家乡——“中国禽蛋之乡”海安市，通过学生熟悉的材料大豆，激发学习兴趣；培养以家乡为荣的情怀。

3.2 赤霉素的发现和作用 具体教学过程如下：

3.2.1 赤霉素的发现 教师展示资料： 1926年日本黑泽英一发现，当水稻感染一种真菌后，会出现植株疯长的现象，病株往往比正常植株高50%以上[1]，而且结实率大大降低，因而称之为“恶苗病”。20世纪30年代，日本科学家在实验室培养这种真菌，对其培养液过滤分析后，获得了可促进植物生长的物质，将其命名为赤霉素A(gibberellin A， GA)；20世纪50年代初，英、美科学家从赤霉菌培养液中首次获得了一种纯化的化合物，将其命名为赤霉酸；与此同时，日本科学家从最初获得的赤霉素A样品中分离并鉴定出了三种不同的化合物，分别命名为赤霉素A1(GA1)、赤霉素A2(GA2)和赤霉素A3(GA3)。后来证明美英科学家纯化的赤霉酸与日本科学家分离的赤霉素A3相同[2]。

教师强调重点并提问： 赤霉素是一类物质，天然的赤霉素并非赤霉菌独有，在高等与低等植物中普遍存在，并以其发现之先后命名为GA1～GAn。设问： ①20世纪30年代日本科学家从赤霉菌的培养液中获得的赤霉素能确定是植物激素吗？为什么？②上述材料说明赤霉素具有什么功能？学生通过分析资料，得出相关结论。

设计意图： 让学生通过对赤霉素发现过程的学习，明确赤霉酸其实只是赤霉素中的一种；并初步了解赤霉素能促进细胞伸长、促进植物增高，为后续赤霉素促进种子萌发的学习奠定基础。

3.2.2 赤霉素促进种子萌发的实验设计 教师通过设置问题串引导探究过程： ①首问： 市售赤霉酸产品的说明书中没有针对大豆种子萌发使用剂量的建议，那么在使用前需要先确定促进大豆种子萌发的适宜浓度。此时，我们通过什么途径能快速得到相关信息？②再问： 通过上网查到的资料显示，用3.5mg/L赤霉素溶液浸种，可以有效地加速春播大豆在10～15℃条件下的发芽速度。但网上查阅的资料一定真实可靠吗？在正式使用前，我们是否需要先做一个预实验，探究赤霉素促进大豆种子萌发的适宜浓度呢？③三问： 探究赤霉素浓度对大豆种子萌发的影响，在实验中如采用单因素实验方法，哪个因素应设置为变量？实验是否需要设置对照组及每个浓度梯度是否需要设置平行组？每组用多少粒大豆既可保证统计学上有意义又不至于加重工作量？观察和测定的指标是什么？等。

当提出上述问题后，教师应向学生明确： 待设计实验方案后需进行展示。期间学生通过讨论，合作设计实验方案，并在白板上用简图表示。学生展示实验方案，通过相互纠错，最后学生确定相对较为完善的方案。

设计意图： 通过问题串的形式引导学生回顾探究的过程，可培养学生的科学思维能力；通过讨论及合作设计实验方案，让学生感悟合作学习的重要性。此外，目前学生普遍认为网络搜索是解决未知问题最便捷的方式，但网络上的内容良莠不齐，因此在课堂上需培养学生科学辨别真伪的能力和习惯，且体验敢于质疑、严谨的科学精神和科学态度的重要性。

3.2.3 统计数据，分析结果，得出结论 由于课堂时间的限制，本实验由实验兴趣小组的学生在课前完成。

教师组织学生完成相关的活动： ①观看兴趣小组的实验方案(赤霉素浓度分别2 mg/L、 4 mg/L和6 mg/L，设置清水对照；每个浓度梯度的实验设置3个平行组，每组取40粒大豆进行实验)及实验的视频；②展示兴趣小组2天后的实验结果，组织学生对实验数据进行统计、分析，请学生以柱形图的形式展示(图1)，并说明赤霉素浓度与大豆发芽率间的关系；③组织学生对异常数据(图1C)进行分析，请学生思考如何找到导致异常实验结果的原因，引导学生了解实验中设置平行组的作用；④展示实验小组5天后统计的实验结果柱形图(图2)，同时组织学生对实验数据进行分析并观察各组胚轴的长度(图3)。并设问： 赤霉素是提高了大豆的发芽率，还是加快了发芽速度？⑤激发学生继续探究“通过本实验能确定促进大豆发芽的最适浓度吗？”

图1 三个平行组实验中的大豆种子发芽率

图2 实验小组5 d后的实验结果

图3 5 d后的实验现象

设计意图： 通过展示真实的实验结果，能激发学生的热情，让课堂生动起来。通过对实验结果的统计分析，可提高学生提出问题、发现问题和解决问题的能力；此外，通过对异常数据的分析，体验科学探究需要有严谨态度。通过观察比较2天和5天结果的不同，引发学生进行深层思考，自主建构赤霉素促进发芽的机理是加速种子的发芽而不是提高萌发率的生物学概念；同时让学生感受、领悟科学研究和科学发现的艰辛。

3.3 其他植物激素的种类和作用 在已掌握生长素和赤霉素生理作用的基础上，教师进一步组织和引导学生自主学习其他植物激素的相关内容。期间，教师促进学生通过阅读教材，完成学案中的连线题，同时请个别学生到黑板上用磁性贴展示各激素的主要作用和合成部位。此外，让学生阅读教材中的实例“黄化豌豆幼苗切段的实验研究”，总结归纳： 在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节。

设计意图： 让学生体验自主学习的乐趣，学会自主学习。

3.4 植物生长调节剂的应用 教师组织系列活动： ①创设情境，香蕉的催熟、鲜花的保鲜、芹菜茎的伸长分别可以用什么植物激素？同时给出几种市面上买到的常见的植物生长调节剂： 噻苯隆、九二0、乙烯利等，让学生研究说明书，找出上述对应的情境中可以使用的植物生长调节剂。②列举植物生长调节剂使用不当的实例，例如： 用乙烯利给葡萄催熟上色时，如果使用浓度过高，就会造成裂果、落果严重；西瓜直径超过15 cm时再用氯吡脲(膨大剂)，就会产生药害，严重的就会导致西瓜炸裂等。并提出问题： 爆炸西瓜都是植物生长调节剂惹的祸吗？播放农技员科学应用植物生长调节剂的相关视频。

教师引导并向学生强调： 农业生产上，施用植物生长调节剂时，要综合考虑施用目的、药物效果、药物毒性、药物残留、价格和施用是否方便等因素；在施用时，还要考虑施用时间、处理部位、施用方式、适宜的浓度和施用次数等问题。

设计意图： 培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，通过观看视频，学会科学理性分析生活中的现象，落实社会责任。

3.5 实验整理、反思与再探究 最后，教师指导学生按实验室常规要求整理实验台面、清洗双手。教师让学生对本节课进行反思，找到其中的不足之处。学生认识到： ①课前实验结果并不能回答“促进大豆种子萌发的最适浓度”的问题，需添加大于6 mg/L浓度赤霉素溶液组继续进行探究；②每个浓度的平行组设计对解释异常实验结果十分重要；③需要对已做的实验进行重复实验。

此后，组织学生在此基础上，重新设计实验方案，进行再探究。

设计意图： 课后的实验台整理可培养学生良好的实验习惯和科学素养。此外，让学生体验“发现问题—设计实验解决问题—提出新问题—再设计实验解决新问题”的科学发现过程，明确科学发现都是建立在反复大量实验的基础上的，培养了学生发现问题、解决问题的科学思维和科学探究的核心素养。

4 教学反思

本节课的教学设计目标明确以通过相应教学活动来落实核心素养。其间，以探究为主线，引入实验，通过实验方案的设计、实验数据的统计处理，促使学生自主建构生命观念的同时，培养了学生的科学探究和科学思维等核心素养。其中，让学生对来自网络的资料进行甄别及科学理性认识植物生长调节剂的使用等环节，可让学生学会用所学知识解决生活中的问题，落实社会责任。

此外，课后增加了学生反思与再探究的环节，通过反思可促使学生找到实验及其设计中的不足，培养批判性思维能力及严谨的科学态度；而从“发现问题—设计实验解决问题—提出新问题—再设计实验解决新问题”的过程中，充分发挥了学生的自主性，这提升了对学生探究能力的要求，培养了学生的科学思维和科学探究等能力。

本节课不足之处在于： 因时间限制，课堂上只能展示兴趣小组的实验结果，使部分学生无法亲自体会动手实验过程的乐趣；此外本节课对植物激素间的相互关系关注度不够。