“植物的激素调节”复习课教学*

姚亭秀 白建秀 赵 越

（1 北京市第八十中学 北京 100102 2 北京市朝阳区教育研究中心 北京 100102）

“植物的激素调节”是人教版高中生物学必修3 第3 章的内容。该部分内容属于个体水平的稳态调节，揭示了植物适应环境的重要途径，反映了植物和动物生命活动调节的差异,对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十分重要。学生在复习本部分知识时，常出现知其然、不知其所以然的情况，即学生对于理解个体水平的稳态调节并不困难，但激素调节机制却是分子水平，内容微观、抽象，导致学生在学习时容易浮于表面、沉于记忆、难得要领，对“激素可通过协同、拮抗等方式共同实现对植物生命活动的调节”“植物的生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果”及“其他因素参与植物生命活动的调节”等核心概念的形成造成阻碍。为切实提高复习效率、调动学生学习的兴趣和积极性，突出重点、突破难点，教师将真实科研素材引入课堂，采用“任务驱动，问题解决”的方法，发挥学生的主体地位，培养学生的科学思维和科学探究能力。

1 教学目标

1）从稳态与平衡、适应与进化的观点，简述植物激素在调控种子萌发过程中量的变化及其意义。

2）通过逻辑推理阐明个人观点；基于事实和证据，采用图示、模型等方式归纳、阐明植物激素调节的内涵及规律。

3）基于给定的条件，设计探究脱落酸生理功能的实验。

4）结合植物激素和其他因素对植物生命活动的调节，尝试提出指导生产实践的方案。

2 教学重、难点

1）重点：植物激素通过协同、拮抗等方式共同实现对植物生命活动的调节。

2）难点：植物激素对生命活动的调节，是基因组在时间、空间上的程序性表达。

3 教学过程

3.1 用经典小诗引出课题 教师借达尔文《自然的圣殿》中的小诗“泥浆里行走，水波中穿梭；代代兴茂，获取崭新力量，无尽的植物萌发，开启鳍、足、翼的疆界”［1］。提问：本段小诗描述了一个怎样的生命过程？该生命过程的意义是什么？利用学生的回答，导出本节课的研究课题——植物的激素调节，并以种子萌发的调控切入。

3.2 以模式植物揭示本质

环节1：观察现象，回顾基础知识。教师提供本节复习课所选择的实验材料拟南芥，并对其进行简要介绍。之后提供培养皿甲（图1），提出一系列问题：如此复杂却有序的过程由何种物质调控？你能否用比较规范的语言描述何为植物激素？NAA 是否属于植物激素，为什么？回顾已学习的植物激素，它们主要的生理作用是什么？引导学生回顾基础知识,并以任务1（图2）检测学生对相关知识的掌握情况。

图1 野生型拟南芥种子播种在MS 培养基上第3 天、第5 天的萌发情况

图2 连线任务

拟南芥是现代生物学研究最常用的模式植物之一。学生后续所做的以其为研究对象的实验探究题、遗传题数不胜数，因此，对拟南芥进行感性和理性2 个角度的初步认识，有利于学生减弱解题时因对材料陌生而产生的畏惧，也为本节后续内容的分析讨论奠定基础。教师通过有效的设问及任务设计，帮助学生巩固知识、扫清迷思、建立知识之间的联系，化繁为简。

环节2：设计实验，训练关键能力。利用任务1巩固基础知识后，教师提问：你认为哪些植物激素参与种子萌发的调控？学生在认同生长素、细胞分裂素、赤霉素参与种子萌发调控的同时，疑惑乙烯和脱落酸是否也参与了种子萌发的调控。教师适时提出任务2：聚焦脱落酸（ABA），以小组为单位设计实验，探究ABA 是否参与种子萌发的调控（写出实验思路，预期实验结果，得出实验结论）。学生通过讨论，从检测内源（图3 方案1）和改变外源（图3 方案2）2 个角度设计了探究实验。

图3 学生设计方案

教师引导学生从设计思路、组别设置、变量控制、检测指标选择、预期结果分析等角度，对设计的探究实验进行评价与完善。师生达成共识后，教师出示真实检测结果及培养皿乙、丙（图4）。

图4 ABA 对拟南芥种子萌发的影响

学生基于事实和证据说出：ABA 参与种子调节过程，且对种子萌发起抑制作用。教师追问：种子萌发是植物周而复始延续生命的基础，种子中为何会存在抑制种子萌发的激素？学生阐述：像ABA 这样促进种子休眠的激素，利于植物在恶劣环境下不萌发，是植物适应性的体现，是植物长期进化的结果。

科研人员对每一植物生理过程的调控机理研究，都需要通过实验的设计、实施、分析等一系列科学探究过程。因此，引导学生设计实验，既是希望学生从思维层面“亲历科研”，理解科学的本质和科学研究方法，又力争训练学生的科学探究能力，培养学生的思辨能力和创新能力等科学思维能力。同时，师生共同对学生设计的实验方案进行评价，既实现了对学生的过程性评价，又调动了学生的参与度，激发了学生学习的积极性和热情。

环节3：任务驱动，落实生命观念。在学生明确ABA 抑制种子萌发后，教师进一步提问：ABA是否直接抑制种子萌发？怎样进一步研究ABA 是如何调控种子萌发过程的？学生提出：寻找ABA合成异常的突变体或萌发时对外源ABA“感受”异常的突变体开展研究，探究ABA 调控种子萌发的信号通路。此时，教师介绍拟南芥缺失突变体pyr1和abi1［3］，并展示相关种子萌发实验（图5），要求学生“用准确语言描述培养皿丁、戊中野生型、突变体pyr1、突变体abi1种子的萌发情况。”

图5 拟南芥突变体abi1 和pyr1 种子萌发对ABA 的响应情况

学生基于对实验结果的观察，描述实验现象、分析实验结果，推测并解释相关生命现象：PYR1蛋白和ABI1 蛋白缺失，会导致2 类突变体的种子无法“感受”到外源高浓度ABA 而正常萌发，即PYR1 和ABI1 是ABA 调控种子萌发信号通路中的重要信号因子。在此基础上，教师出示资料1、资料2［4-7］及任务3、任务4。

资料1：已有研究表明：脱落酸（ABA）抑制种子的萌发起始于ABA 受体对ABA 信号的感知，PYR1 蛋白是一种细胞质内ABA 受体。在有ABA存在的情况下，PYR1 与ABA 结合，并通过与ABI1 蛋白的直接相互作用，抑制ABI1 的活性，从而解除ABI1 对其下游SnRK 蛋白的抑制，使SnRk 发生磷酸化，进一步磷酸化细胞核内的蛋白质ABI5、RAV1，激活的RAV1 直接结合在ABI3基因的启动子上，并抑制该基因的表达。胚发育相关基因FUS3 的表达，可调控ABI3 的表达，抑制种子萌发。

任务3：尝试绘制种子萌发过程中ABI1、PYR1等蛋白因子参与的脱落酸调控路径。

图6 脱落酸调控种子萌发路径图

资料2：研究表明，低温和光均可提高细胞内赤霉素的浓度，促进种子萌发；胚发育相关基因FUS3的表达抑制赤霉素合成。生长素调控ARF蛋白的表达，进而促进ABI3 的转录，促进种子萌发。乙烯可通过降低细胞内部分ABA 信号通路促进种子萌发。细胞分裂素可影响胚中赤霉素的释放，促进种子萌发。

任务4：结合资料2，进一步完善任务3 中的路径。学生借助自绘的信号通路图（图7）总结概括：①植物的生长发育和对环境变化的适应，是多种激素共同调节的结果；②激素可通过协同、拮抗等方式共同实现对植物生命活动的调节；③植物的生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果；④其他因素（例如光、温度等）也参与植物生命活动的调节；⑤植物激素调节贯穿整个植物的生命过程。

图7 学生绘制的信号通路图

本环节通过引导学生对实验现象观察和分析、文本资料阅读和提炼、信号通路绘制和完善，促使其对认知结构中的知识进行主动综合和延伸，进而形成清晰的知识脉络，最终自主揭示“植物的激素调节”的本质。

3.3 应用于实践激发责任 教师提供真实生产实践所面临的问题“2017年8月，长江上游地区雨水偏多，特别是晚上下雨、白天晴天，导致高温、高湿，很多即将成熟的品种在稻穗上发芽了”，引导学生应用知识，解决问题，激发其社会责任意识。

4 教学反思

本教学设计以学生为主体，以拟南芥种子萌发实验为素材支持，在夯实基础知识的同时，利用学习任务引导学生对知识进行重组，并通过设计实验和实验结果分析，培养学生结合所学知识设计实验、分析问题、推知结论的科学思维和科学探究能力，同时关注学生相关生命观念的形成和社会责任意识的树立。此外，作为复习课，从严谨、科学、简短、规范等角度规范学生的语言表述和书面表述，对学生的阅读理解和表述能力进行有效训练，充分提高复习效率。最终促使学生记得住、说得准、写得出、理得清、思得深、用得上，发展学生生物学学科核心素养。