殷亞妮

(江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 南京 210003)

1 教材分析

“生長素的發(fā)現(xiàn)、作用特性與應(yīng)用”在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中屬于選擇性必修課程內(nèi)容，課標(biāo)要求能夠“概述科學(xué)家經(jīng)過不斷探索發(fā)現(xiàn)生長素的過程，揭示生長素在調(diào)節(jié)植物生長時(shí)表現(xiàn)出的兩重性；能舉例說明生長素及其類似物在生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用；能概述其他因素(如光、重力等)參與植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)?！?/p>

其中生長素作用的兩重性是重難點(diǎn)，而這一概念的形成正是依賴于科學(xué)事實(shí)和科學(xué)思維;此外，用曲線模型表現(xiàn)和解讀兩重性，利用生長素的作用及其兩重性特點(diǎn)去解決實(shí)際生產(chǎn)問題，都是對學(xué)生科學(xué)思維核心素養(yǎng)的要求。

2 教學(xué)目標(biāo)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過對生長素相關(guān)實(shí)驗(yàn)的分析，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

(2) 通過對生長素作用特點(diǎn)曲線圖的解讀以及繪制曲線圖，提升學(xué)生的圖表信息轉(zhuǎn)換能力和用數(shù)學(xué)模型表示生命規(guī)律的能力。

(3) 通過回顧生長素類似物的作用，讓學(xué)生關(guān)注生長素類似物在生長實(shí)踐中的應(yīng)用，并能夠針對生產(chǎn)中的真實(shí)情境提出合理的建議。

3 教學(xué)過程

復(fù)習(xí)課不同于新授課，學(xué)生對相關(guān)生物學(xué)概念已知(至少部分已知)，無需重新講解基礎(chǔ)知識，而應(yīng)提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生通過科學(xué)思維方法推理出相關(guān)生物學(xué)概念，進(jìn)而基于相關(guān)概念，用科學(xué)思維方法去解釋特定的生命現(xiàn)象，最后鍛煉學(xué)生用恰當(dāng)?shù)姆椒ê托问饺ケ憩F(xiàn)或闡釋生物學(xué)概念的能力。讓學(xué)生真正做到由事實(shí)和證據(jù)，得出理論概念，然后用理論概念去解決實(shí)際問題，而這兩個(gè)過程中溝通理論和事實(shí)的橋梁正是科學(xué)思維，也是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)所要體現(xiàn)的核心素養(yǎng)。

3.1 借助綜合題目，梳理知識要點(diǎn) 筆者以2014年江蘇省高考生物學(xué)試題32題為基礎(chǔ)編輯重組了一道綜合性題目幫助學(xué)生搭建該課時(shí)的知識點(diǎn)框架。

綜合題目： 植物體內(nèi)調(diào)節(jié)生命活動(dòng)的激素種類很多，其中發(fā)現(xiàn)最早且研究充分的激素當(dāng)屬生長素，我們將結(jié)合題目回顧并加深對生長素相關(guān)知識的理解和應(yīng)用。

(1) 生長素發(fā)現(xiàn)過程中的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)操作如圖所示，則下列相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論錯(cuò)誤的是( )

實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三 實(shí)驗(yàn)四

A. 實(shí)驗(yàn)一證明了胚芽鞘的彎曲生長是生長素導(dǎo)致的

B. 實(shí)驗(yàn)二證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部

C. 實(shí)驗(yàn)三證明胚芽鞘彎曲生長是由尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不勻?qū)е碌?/p>

D. 實(shí)驗(yàn)四證明造成胚芽鞘彎曲生長的影響是一種化學(xué)物質(zhì)

(2) 為研究生長素(IAA)的運(yùn)輸特點(diǎn)，用放射性同位素14C標(biāo)記IAA開展如下圖所示的實(shí)驗(yàn)。

① 若圖中AB為莖尖切段，瓊脂塊①和②中出現(xiàn)較強(qiáng)放射性的是(填序號)；若先用某種呼吸作用抑制劑處理莖尖切段，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)果瓊脂塊①和②中放射性均非常低，說明生長素運(yùn)輸方式是。

② 若圖中AB為成熟莖切段，瓊脂塊①、②均出現(xiàn)較強(qiáng)放射性，說明IAA在成熟莖切段中的運(yùn)輸(填“是”或“不是”)極性運(yùn)輸。

(3) 適宜的激素水平是植物正常生長的保證。黃豆芽伸長胚軸的提取液，加入IAA溶液中可顯著降解IAA，但提取液沸水浴處理冷卻后，不再降解IAA，說明已伸長胚軸中含有。這條IAA降解途徑，對于種子破土出芽后的健壯生長(填“有利”、“不利”或“無影響”)，為什么？

(4) 在實(shí)際生產(chǎn)中，農(nóng)戶常用一定濃度的生長素類似物除去與單子葉農(nóng)作物混生的雙子葉雜草。下圖表示不同濃度的生長素類似物對單子葉植物和雙子葉植物的影響，請據(jù)圖分析回答：

① 圖中代表單子葉農(nóng)作物的曲線是(填序號)。

② 所用的生長素類似物的濃度最好在圖中左右(用字母表示)，請說明原因。

分析： 題目(1)幫助學(xué)生回顧生長素的發(fā)現(xiàn)史，并借此引出生長素的產(chǎn)生和分布場所，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”水平二，即能基于特定實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用歸納與概括、演繹與推理等方法得出植物向光性的原因。

題目(2)總結(jié)生長素運(yùn)輸方向和方式，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”水平二，即基于對不同植物材料的不同處理方法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用科學(xué)思維方法分析得出生長素的運(yùn)輸特點(diǎn)。

題目(3)引出生長素的作用特點(diǎn)——兩重性，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”水平二，即能利用已知的生物學(xué)概念，結(jié)合給定事實(shí)，通過科學(xué)思維方法得出合理結(jié)論或做出判斷。

題目(4)舉例說明生長素及其類似物的應(yīng)用，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”水平四，即基于生長素作用及特點(diǎn)的生物學(xué)原理，用科學(xué)思維方法探討并解決實(shí)際中的生物學(xué)問題。

3.2 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，突破知識難點(diǎn) 對于本節(jié)課的重難點(diǎn)——生長素作用的兩重性，主要通過解讀模型和構(gòu)建模型的方式進(jìn)行難點(diǎn)突破。

3.2.1 借助曲線模型，解讀兩重性含義 生長素作用的兩重性是指：“低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長”，那么濃度的高低以何為界？

圖1 生長素濃度與其作用效果的關(guān)系圖

讓學(xué)生根據(jù)圖1的曲線總結(jié)生長素濃度與其對植物生長的作用之間的關(guān)系，理解兩重性中的高、低濃度分界點(diǎn)位置，認(rèn)識到存在促生長的最適生長素濃度，所以促生長的低濃度范圍內(nèi)濃度與促進(jìn)作用效果非單調(diào)關(guān)系，存在濃度不同但促進(jìn)作用相同的情況。并能將此圖與“頂端優(yōu)勢”等體現(xiàn)生長素作用的實(shí)例結(jié)合起來，說出不同部位所對應(yīng)的生長素濃度范圍。

例題： 生長素對植物某器官生長的影響如圖曲線所示，據(jù)圖回答下列問題。

(1) 頂端優(yōu)勢現(xiàn)象中，若該曲線表示生長素對芽的作用效果，且頂芽生長素濃度為B，則緊鄰頂芽的側(cè)芽生長素濃度范圍是？

(2) 水平放置的植株，一段時(shí)間后莖端背地生長，而根端向地生長。若圖表示生長素對根的作用，且根的遠(yuǎn)地側(cè)生長素濃度為A，則相應(yīng)近地側(cè)生長素濃度為？若圖表示生長素對莖的作用，且莖的遠(yuǎn)地側(cè)生長素濃度為A，則莖的近地側(cè)生長素濃度范圍是？

結(jié)合例題，用曲線圖幫助學(xué)生理解“頂端優(yōu)勢”“根的向地性”等體現(xiàn)生長素作用兩重性的實(shí)例，學(xué)生能說出生長素的濃度范圍，并對比(2)中莖和根不同生長方向，得出不同器官對生長素敏感性不同的結(jié)論。

3.2.2 變換模型形式 理解兩重性由來 圖1是對生長素濃度與其作用的定性分析，但在實(shí)際研究中必須用一個(gè)可以觀測的指標(biāo)來表示生長素的作用效果，如生根的數(shù)量、根或離體莖段的伸長量。

例題： 某同學(xué)探究生長素濃度對某植物離體莖段伸長生長的影響，預(yù)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果如下圖所示。

(1) 蒸餾水組的作用是什么？實(shí)驗(yàn)結(jié)果能否體現(xiàn)兩重性？請解釋原因。

(2) 結(jié)合圖所示的預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若要進(jìn)一步確定促進(jìn)莖伸長生長的生長素最適范圍，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是？

例題(1)問題環(huán)環(huán)相扣，首先理解蒸餾水組在實(shí)驗(yàn)中起對照作用，幫助學(xué)生認(rèn)識到某濃度生長素的作用性質(zhì)，不是由該濃度下生長量的絕對值決定的，而由其與空白對照組(即“蒸餾水組”)時(shí)生長量之間的差值決定的。因此生長素的兩重性就體現(xiàn)在與蒸餾水組的莖伸長量相比，低濃度生長素組的莖伸長量更大，而高濃度生長素組的伸長量較小。(2)考查學(xué)生對于圖中促生長的低濃度范圍內(nèi)生長素作用效果與濃度之間非單調(diào)性關(guān)系的理解和應(yīng)用，學(xué)生據(jù)圖判斷預(yù)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)將生長素的適宜濃度范圍縮小到10-7mol/L～10-5mol/L之間。

3.2.3 據(jù)實(shí)建構(gòu)模型，分析解決問題 2017版課標(biāo)中對科學(xué)思維方法的最高要求是能夠進(jìn)行建模，并能據(jù)此探討、審視和論證與生物學(xué)相關(guān)的新問題情境。

例題： 將燕麥胚芽鞘去頂靜置一段時(shí)間后，用4種含不同濃度生長素的瓊脂塊分別放置在4個(gè)相同的去頂胚芽銷的一側(cè)，一段時(shí)間后，測量并記錄胚芽鞘彎曲角度(如圖)，其中α1>α2>α3>α4，下列對此實(shí)驗(yàn)的有關(guān)敘述正確的是

A. 生長素濃度大小關(guān)系是m1

B. 該實(shí)驗(yàn)可以說明生長素作用具有兩重性

C. 若α1和α2相同，則瓊脂塊中的m1與m2也相同

D. 促進(jìn)胚芽鞘生長的最適濃度可能位于m1、m2之間

為更好地解決上述例題，教師可先要求學(xué)生用曲線表示出瓊脂塊中生長素濃度與α角度之間的關(guān)系(圖2)。這提高了學(xué)生依據(jù)已知的生物學(xué)概念，將實(shí)際情境模型化，然后再用模型去分析和解決問題的能力，屬于科學(xué)思維水平四層次。

圖2 生長素濃度與彎曲角度α之間的關(guān)系

3.3 聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，體現(xiàn)知識價(jià)值 講解生長素及其類似物在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，首先由生長素的兩重性解釋生產(chǎn)中用適宜濃度的生長素類似物溶液來促進(jìn)扦插枝條生根、疏花疏果或防止落花落果；然后以傳粉失敗引起的蔬菜糧食減產(chǎn)為例說明生長素可促進(jìn)果實(shí)發(fā)育。

例題： 下圖中A、 B表示某植物兩枚子房生長曲線，其中A正常傳粉受精，B未受粉。

(1) 請指出A、 B曲線差異的原因。

(2) 若給另一枚未受粉的子房噴灑適宜濃度的生長素溶液，得到曲線C，說明生長素能。

(3) A、 C果實(shí)的區(qū)別是。

(4) 因氣候等影響，下列作物在花期未能成功傳粉，某同學(xué)想借用生長素類似物幫助農(nóng)民減輕損失，則可達(dá)目的的是

A. 玉米 B. 油菜

C. 花生 D. 西瓜

啟發(fā)學(xué)生思考并理解傳粉受精影響果實(shí)發(fā)育的根本原因，即受精后胚珠發(fā)育成種子的過程中產(chǎn)生的生長素促進(jìn)了子房的發(fā)育，故可施用外源生長素類似物得到無子果實(shí)。最后要求學(xué)生將分析所得的相關(guān)原理運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，解決實(shí)際問題，這正是我們生物學(xué)教學(xué)所要達(dá)到的最終目的。

4 教學(xué)反思

利用綜合題目回顧相關(guān)知識點(diǎn)，幫助學(xué)生構(gòu)建起整體知識框架，兼顧了不同水平層次的學(xué)生，并通過解讀曲線模型和建構(gòu)新的曲線模型來突破“生長素兩重性”這個(gè)難點(diǎn)。美中不足的是本節(jié)課內(nèi)容過多，筆者在講授時(shí)為了追求課程知識框架的完整性，沒有給學(xué)生充分思考的時(shí)間，在一定程度上影響了部分學(xué)生對難點(diǎn)的理解，若是將課程內(nèi)容縮減為“生長素作用特點(diǎn)及其應(yīng)用”，應(yīng)該能更深入透徹，效果更好。