“探究2，4-D對插枝生根的作用”教學研討*

夏 天 （浙江省余姚市第四中學 浙江余姚 315400）

“探究2，4-D對插枝生根的作用”是高中生物學必修3（浙江科學技術出版社）第1章第1節(jié)“植物激素調(diào)節(jié)”中的活動［1］。《浙江省普通高中學科教學指導意見·生物（2014版）》對本實驗的要求如下：在進行“活動：探究2，4-D對插枝生根的作用”時，嘗試對假設中的重要變量下操作性定義，區(qū)別自變量、因變量和無關變量，設計實驗過程和掌握數(shù)據(jù)收集及處理方法，制作圖、表［2］。

在本活動之前，學生已學習了生長素的發(fā)現(xiàn)過程，知道生長素具有促進生長的作用，并再次鞏固了對照實驗的方法。但學生尚未學習不同濃度的生長素對植物生長的不同作用。本實驗中的2，4-D即2，4-二氯苯氧乙酸，是一種生長素類似物。通過實驗，學生可直觀體驗生長素作用的兩重性，即低濃度促進生長，高濃度抑制生長。

1 實驗設計

學生以小組合作的形式，閱讀教材中相應的內(nèi)容，設計實驗方案，并通過組間交流討論，確定最終實驗方案。

本實驗以洋蔥作為實驗材料，對教材中的方法、步驟進行了適當調(diào)整：

①取30個250 mL的燒杯，平均分成10組，每組3個，各組編號為1～10號。

②1號燒杯裝250 mL蒸餾水（圖1A），2號～10號燒杯分別裝250 mL不同濃度的2，4-D溶液：10-12mol/L（圖1B）、10-11mol/L（圖1C）、10-10mol/L（圖1D）、10-9mol/L（圖1E）、10-8mol/L（圖1F）、10-7mol/L（圖1G）、10-6mol/L（圖1H）、10-5mol/L（圖1I）和 10-4mol/L（圖1J）。

③挑選大小相似且未長根的洋蔥置于燒杯口，使洋蔥底部接觸到液面，置于室內(nèi)同一環(huán)境下培養(yǎng)。

④每天更換蒸餾水和2，4-D溶液，并測量每個洋蔥根的總長度（將幾條根的長度加在一起），記錄測量數(shù)據(jù)。

⑤統(tǒng)計數(shù)據(jù)，制作表格和折線圖。

圖1 不同濃度的2，4-D溶液對洋蔥生根的影響

在教學過程中，教師先讓學生根據(jù)實驗目的確定自變量、因變量和無關變量。本實驗中，自變量為不同濃度的2，4-D溶液，因變量為洋蔥根的總長度,溫度等因素為無關變量。然后確定實驗組（2號～10號）2，4-D溶液的濃度范圍，可進行預實驗或查閱文獻。例如查閱文獻，可提示學生參見教材中的曲線圖“生長素濃度對根和莖細胞生長的影響”。該圖中約10-8～10-6g/L為根的最適生長素濃度，換算成物質(zhì)的量濃度為 5.7×10-11～5.7×10-9mol/L；當生長素濃度約大于 10-5g/L（5.7×10-8mol/L）時，抑制根的生長；當生長素濃度約為10-3g/L（5.7×10-6mol/L）時，抑制效果非常明顯。同時，提示學生不同植物對生長素的敏感性不同。由此，配置2，4-D母液后將其稀釋為9個數(shù)量級濃度梯度，10-12～10-4mol/L。全班學生可分為10組，每組做1種濃度，進行合作學習，最后對各組數(shù)據(jù)進行匯總。

2 實驗結果和結論

學生每天測量各組每個洋蔥的根的總長度，記錄后求各組的平均值，各小組共享數(shù)據(jù)，結果如表1所示。學生根據(jù)表1的結果得出結論：與對照組（蒸餾水）相比，當2，4-D溶液濃度較低時，隨著濃度升高（10-12～10-8mol/L），促進根生長的效果增強；當超過最適濃度，隨著2，4-D溶液濃度升高（10-8～10-6mol/L），促進效果減弱；當 2，4-D溶液濃度較高，超過一定值時，抑制根的生長，例如2，4-D溶液濃度為10-4mol/L時。

為使數(shù)據(jù)更直觀，將表1繪制成折線圖，以不同濃度的2，4-D溶液為橫坐標，根的總長度為縱坐標，以培養(yǎng)2 d、4 d和6 d的數(shù)據(jù)為例（圖2）。圖2直觀顯示了在本實驗的幾組2，4-D溶液濃度中，10-8mol/L為最適濃度。

表1 不同濃度的2，4-D溶液對洋蔥生根的影響

圖2 不同濃度的2，4-D溶液對洋蔥生根的影響

由于本實驗有2個自變量（不同濃度的2，4-D溶液和培養(yǎng)時間），學生還可能繪制第2種折線圖，以培養(yǎng)時間為橫坐標，根的總長度為縱坐標，如圖3所示（以蒸餾水、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組為例）。該圖可更直觀展示各組洋蔥根的生長情況。

圖3 不同濃度的2，4-D溶液下洋蔥根的生長曲線

3 實驗教學

教材中的原實驗并沒有給出2，4-D溶液的濃度，因此學生需自行設計一系列濃度梯度，以更好地體現(xiàn)不同濃度2，4-D溶液的作用效果。本實驗約需1周時間，因此要開放實驗室，讓學生及時記錄數(shù)據(jù)。學生分析好實驗數(shù)據(jù)后，做成表格，并繪制成折線圖，可鍛煉將數(shù)字轉(zhuǎn)變成圖像（圖文轉(zhuǎn)換）的能力［3］。最后，學生以小組為單位在班級進行匯報交流，以圖表的形式展示實驗結果，分析、解釋實驗數(shù)據(jù)，并得出實驗結論。在實驗過程中，一些實驗結果可能會與預期不同，教師應鼓勵學生進行分析、討論，提出可能的影響因素。例如，本實驗中在10-5mol/L 2，4-D溶液中培養(yǎng)2～3 d時是抑制洋蔥根生長的，而后促進洋蔥根的生長，這可能是由于洋蔥個體差異（異質(zhì)性）引起的。為了減小誤差，可多設重復和盡量保持無關變量一致。本實驗中，還可增設更高濃度的2，4-D溶液實驗組，以更明顯地觀察其對洋蔥生根的抑制作用。

實驗是培養(yǎng)學生掌握科學探究的方法的重要途徑。教師應鼓勵學生提出自己的實驗設想。本實驗還可使用迎春花、柳樹、大蒜、菠蘿等材料。