中学生物课程资源开发与利用：探索生长素的作用

学生在课前了解背景知识，关于DNA的一些探索。有些资源不能提前让学生知道，而是要求学生在特定的背景和时机参与探究才能得出结论。本节课所使用课程资源的呈现顺序是非常关键的，没有环环相扣的信息呈现，就没有学生探究活动的顺利进行。在整个探究过程中，学生会不断做出错误的假设，然后在证据面前通过自我判断，排除错误，筛选正确，层层推进。

教师的工作主要是在合适的时机提出问题，提供信息，供学生思考和探索。

学生的任务是思考讨论，大胆尝试，分析信息，自我评价。最后通过合作、交流既完成了对DNA分子结构的认知，又构建了双螺旋的结构模型，还体验了科学探究的乐趣。最终，学生理解并能准确概述DNA的结构特点，并能准确地组建DNA分子模型。学生通过：提出假设——收集数据资料——得出理论——利用新信息——做出新假设—理论修正——最终接近事实，能够体验到科学探索的方法和过程，认同了合作和交流在科学研究中的重要作用。达到了本节课程内容的知识目标、能力目标与情感态度和价值观目标。

科学规律教学案例：植物生长素的发现及生理作用

一、教学目标分析

根据《课程标准》对“植物的激素调节”的要求，可以用3个课时来完成这一部分的学习：第1课时，概述植物生长素的发现和作用；第2课时，列举其他植物激素，评述植物激素的应用价值；第3课时，探究植物生长素对扦插枝条生根的作用。

本案例讨论的是第1课时——《生长素的发现及其作用》。这一部分在《课程标准》中的要求是“概述”。“概述”是理解层面的动词，即在了解水平的基础上，能够用自己的语言来解释和说明植物生长素的发现过程、生理作用和特点。

二、教学内容确定

本节内容可以分成三个部分：

第一部分是生长素的发现，主要体验达尔文、詹森、拜尔、温特、郭葛等科学家的发现生长素的过程。

第二部分是生长素的产生、分布和运输，生长素的极性运输特点是学习生长素生理作用的基础。

第三部分是生长素的生理作用，这是本课题的核心内容。生长素的生理作用很多，在此重点探讨四个：

1.促进生长，促进生长的作用特点是两重性和不同器官对生长素的敏感性不同。

2.促进果实发育，实质是影响养分的调动。

3.顶端优势，是极性运输和双重性的集中体现。

4.促进插条不定根形成，实质是促进细胞的分裂和分化。

知识目标有了解生长素对植物胚芽鞘生长的影响及作用特点，概述生长素的生理作用及作用特点。能力目标是运用实验及实验数据分析并总结出生命活动规律的方法。情感态度与价值观的目标是领悟科学家发现问题、实验探究、严密推理得出结论的过程，体验科学发现的规律和科学研究的方法。

教学内容中涉及大量的实例，使用学生熟悉的实例，会使新内容的学习变得更加容易。

三、教学方法及资源选择

对于以上三部分内容的教学，所选择的教学方式和课程资源见表11-1。

表11-1　生长素的发现及其生理作用的教学方式和教学资源

对于以上课程资源，在上课前10天就要开始准备了，所需的小麦、玉米、大豆种子及大蒜的萌发需要几天的时间。图片和其他的资源也要提前进行筛选和加工。所有这些资源都不是想要就能直接拿来的，要从各个渠道收集。如可以让家在农村的学生从家里带来多种农作物的种子，老师要联系实验室准备培养种子用的器材，在校园及社区寻找符合条件的树木等。我们在这节课上用到的是玉米种子、大豆种子，来观察胚芽和胚芽鞘等结构；用大蒜芽的培养，来探索芽的生长受不同浓度生长素类似物的影响；选取了校园里柏树、花市里的橡皮树来观察顶端优势现象。

四、教学过程中课程资源的使用和作用

（一）单子叶植物胚芽鞘、胚芽的观察

先观察实验材料——萌发的大豆和玉米种子。发给每个学生一粒萌发的玉米种子和大豆种子，并要求学生用刀片解剖胚芽鞘的结构。让学生说出玉米种子的胚芽结构。照片展示出玉米的胚芽鞘的解剖照片（图11-2）。

通过学生动手实验和观察，明确了禾本科植物的胚芽鞘与胚芽的结构，分清胚芽鞘尖端与伸长区，为下面内容的学习打下基础。

图11-2　玉米胚芽鞘

（二）向性运动的观察和举例

展示燕麦胚芽鞘向光生长、大蒜芽向光生长、玉米胚芽鞘负向重力性及水稻根负向光性的照片和录像（图11-3）。(www.xing528.com)

图11-3　水稻不定根在单侧光（右）照射下的负向光性运动

植物向性运动的动态影像是不容易得到，但大学生命科学学院的精品课程向我们提供了很多科学实验的珍贵资料，也为我们的教学提供了很好的思路。老师和学生可以用省下的时间做其他的实验，如玉米胚芽鞘的向光性和负向地性（图11-4）。

图11-4　玉米种子横放胚芽鞘的生长状况

（三）胚芽鞘向光性及生长素含量测定的方法

找到以下的图片来说明向光性的原因。用生物测定法定量测定胚芽鞘向光侧与背光侧的生长素含量，可以解释植物为什么会有向光性。1928年温特以燕麦胚芽鞘为材料研究发现，在单侧蓝光作用下，IAA向胚芽鞘的背光侧移动（图11-5）。

图11-5　单侧光引起IAA的不对称分布

（四）用大蒜根探索生长素作用的两重性

很多版本的教材，用生长素作用的曲线来表现生长素作用的两重性。但是学生在没有对两重性探索实验介绍的情况下，理解会很困难。如果只要求学生记住，就等于是记忆科学概念，不是理解和认同。科研人员会用不同浓度的生长素处理根、茎、芽三种器官，通过器官长度变化数据画出生长素浓度对不同器官生长的影响。可以简化实验过程，用大蒜根来做实验材料，用萘乙酸代替生长素，用大蒜根的长度变化做实验结果。受不同浓度生长素类似物的影响，大蒜根的生长会表现出两重性。生长素在较低浓度下促进生长，高浓度时抑制生长可以用生物测定法来验证。可以分别对离体的根、茎、胚芽鞘切段进行不同浓度的生长素处理，根据离体器官的伸长长度来绘制生长素浓度与植物生长的关系曲线。选择大蒜根作为实验材料，用浓度分别为0、10-12 mol/L、10-10 mol/L、10-8 mol/L、10-6 mol/L的NAA来处理水培3天的大蒜根，处理48 h后测量根的长度，并绘制根的长度与生长素浓度的关系曲线（表11-2、图11-6是学生的实验结果）。

表11-2　不同浓度NAA处理后根的生长记录表

图11-6　NAA浓度与根生长的关系

用容易取得的材料，用简单的实验探究，得到重要规律——生长素作用的两重性，学生的学习效果很好。

不同器官对生长素的敏感性不同的教学也变得很简单了。在两重性掌握了之后，让学生来分析植物根、芽、茎对生长素的反应曲线，要强调指出促进与抑制之间的横线表示清水处理的空白对照。

（五）维持顶端优势

多数高等植物的顶芽不同程度地抑制着侧芽的生长。举例：菜豆顶端优势及其解除的照片。

顶端优势的出现与生长素的极性运输和生长素作用的两重性有关。生长素由顶芽向下面一段的幼茎的运输属于极性运输，所以枝条上部的侧芽附近积累的生长素浓度较高，在较高浓度生长素作用下，侧芽的生长被抑制。

五、课后讨论及分析

本节课的成功之处，一是注重生物课的实验性，生长素是在不断地做实验中被发现的，离开实验很难理解植物生长素的作用及特点；二是注重实物性，学生对禾本科植物的胚芽鞘不是很熟悉，而胚芽鞘的结构是学习生长素的关键，有必要在课堂上让学生动手找到胚芽鞘和胚芽的结构；三是注重了探究性学习，生长素作用的两重性是学习的难点，通过实验探究生长素浓度对大蒜根的影响，学生能够深入理解高浓度抑制生长、低浓度促进生长，不同器官对生长素的敏感性不同。

课上的不足是使用了生长素发现实验的模式图，应当重复各位科学家的探究实验。另外，在探究生长素浓度对大蒜根的影响的实验中发现，生长素对整株植物的生长促进效果不明显，所以在上课时让学生用每株大蒜五条根的和来放大了效果。实事上，生长素对离体器官的作用十分明显，应当用生长素处理离体的根、茎或胚芽鞘，效果会更显著（图11-7）。

图11-7　燕麦胚芽鞘切段伸长（左：对照；右：+IAA）

在“植物生长素的发现及生理作用”的课例中，老师从学生探究活动的设计，到课程资源的选择都进行了细致的安排。备课顺序是，确定教学内容——生长素作用的两重性，再确定学习方式——探究学习，再选择课程资源——玉米胚芽鞘、大蒜根等。在学习活动中，学生从认识实验材料——单子叶植物的胚芽鞘，到探究不同浓度生长素类似物对大蒜生根影响的活动。老师在学习过程中，引导学生全面地认识了生长素及其生理作用，对于学生深入理解植物激素的作用特点，同时这次深入探究的经历，也能让学生掌握生物科学研究的基本方法。

思考与练习

1.简述生物人文教育课程资源的开发与利用的必要性。

2.简述生物人文教育课程资源开发与利用的途径。

3.如何利用生物学课程资源的开发与利用引导学生树立良好的科学精神、团队合作精神，请以一个案例说明。

4.如何利用生物学课程资源的开发与利用引导培养学生的生态意识，请以一个案例说明。