基于實驗探究的“其他植物激素”教學設計

汪秀玲

(江蘇省海安市曲塘中學 海安 226600)

1 教材分析

“其他植物激素”這節課主要介紹赤霉素的發現過程、其他植物激素的種類和作用、植物生長調節劑的應用等內容，是在學生已經學習了“生長素的發現”“生長素的生理作用”等內容，對生長素有了初步了解的基礎上進行的，有助于學生對植物激素有一個更為全面的認識。同時，該節中植物生長調節劑應用的內容也加強了科學知識與現實生活的聯系。此外，通過對植物生長調節劑應用利與弊的辨別，可促使學生學會客觀分析和評價科技成果。

學生因學習了代表性植物激素——生長素的相關知識，明確了植物激素的概念，為本堂課學習的開展奠定了基礎。但本節內容涉及的知識面廣，尤其是教材對其他植物激素的作用介紹較少，較為抽象，因此教師可以赤霉素為例，通過創設情境，引導學生思考設計實驗方案、分析實驗數據，學會科學探究的方法，通過教師引導對實驗方案進行調整和改進，對實驗數據進行分析，小組合作學習完成相關內容。植物生長調節劑的應用，學生接觸較少，可以給學生提供真實的、生產生活中常用的植物生長調節劑供其研究，再從生活中常見激素用與不用的矛盾入手，激發學習興趣，引發學生思考。

2 教學目標

基于課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準，并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過實驗方案的設計、實驗數據的統計處理，自主建構植物激素在植物生命活動中發揮生理作用的概念；體驗科學發現過程，形成科學探究能力。

(2) 通過收集并分析植物生長調節劑的資料，學會收集信息與處理信息，培養科學思維。

(3) 通過對網上查閱資料的甄別，學會科學理性分析生活的現象，發展社會責任。

3 教學過程

3.1 創設情境，導入新課 教師的組織和引導： 以“中國禽蛋之鄉”海安市每天需要消耗大量飼用大豆，引出探究大豆發芽率、發芽速度對促進養殖業增收的必要性。播放興趣小組學生采訪農技員的視頻，展示農技員推薦用赤霉酸提高大豆發芽率的內容，引出赤霉素的相關學科知識。

設計意圖： 結合自己的家鄉——“中國禽蛋之鄉”海安市，通過學生熟悉的材料大豆，激發學習興趣；培養以家鄉為榮的情懷。

3.2 赤霉素的發現和作用 具體教學過程如下：

3.2.1 赤霉素的發現 教師展示資料： 1926年日本黑澤英一發現，當水稻感染一種真菌后，會出現植株瘋長的現象，病株往往比正常植株高50%以上[1]，而且結實率大大降低，因而稱之為“惡苗病”。20世紀30年代，日本科學家在實驗室培養這種真菌，對其培養液過濾分析后，獲得了可促進植物生長的物質，將其命名為赤霉素A(gibberellin A， GA)；20世紀50年代初，英、美科學家從赤霉菌培養液中首次獲得了一種純化的化合物，將其命名為赤霉酸；與此同時，日本科學家從最初獲得的赤霉素A樣品中分離并鑒定出了三種不同的化合物，分別命名為赤霉素A1(GA1)、赤霉素A2(GA2)和赤霉素A3(GA3)。后來證明美英科學家純化的赤霉酸與日本科學家分離的赤霉素A3相同[2]。

教師強調重點并提問： 赤霉素是一類物質，天然的赤霉素并非赤霉菌獨有，在高等與低等植物中普遍存在，并以其發現之先后命名為GA1～GAn。設問： ①20世紀30年代日本科學家從赤霉菌的培養液中獲得的赤霉素能確定是植物激素嗎？為什么？②上述材料說明赤霉素具有什么功能？學生通過分析資料，得出相關結論。

設計意圖： 讓學生通過對赤霉素發現過程的學習，明確赤霉酸其實只是赤霉素中的一種；并初步了解赤霉素能促進細胞伸長、促進植物增高，為后續赤霉素促進種子萌發的學習奠定基礎。

3.2.2 赤霉素促進種子萌發的實驗設計 教師通過設置問題串引導探究過程： ①首問： 市售赤霉酸產品的說明書中沒有針對大豆種子萌發使用劑量的建議，那么在使用前需要先確定促進大豆種子萌發的適宜濃度。此時，我們通過什么途徑能快速得到相關信息？②再問： 通過上網查到的資料顯示，用3.5mg/L赤霉素溶液浸種，可以有效地加速春播大豆在10～15℃條件下的發芽速度。但網上查閱的資料一定真實可靠嗎？在正式使用前，我們是否需要先做一個預實驗，探究赤霉素促進大豆種子萌發的適宜濃度呢？③三問： 探究赤霉素濃度對大豆種子萌發的影響，在實驗中如采用單因素實驗方法，哪個因素應設置為變量？實驗是否需要設置對照組及每個濃度梯度是否需要設置平行組？每組用多少粒大豆既可保證統計學上有意義又不至于加重工作量？觀察和測定的指標是什么？等。

當提出上述問題后，教師應向學生明確： 待設計實驗方案后需進行展示。期間學生通過討論，合作設計實驗方案，并在白板上用簡圖表示。學生展示實驗方案，通過相互糾錯，最后學生確定相對較為完善的方案。

設計意圖： 通過問題串的形式引導學生回顧探究的過程，可培養學生的科學思維能力；通過討論及合作設計實驗方案，讓學生感悟合作學習的重要性。此外，目前學生普遍認為網絡搜索是解決未知問題最便捷的方式，但網絡上的內容良莠不齊，因此在課堂上需培養學生科學辨別真偽的能力和習慣，且體驗敢于質疑、嚴謹的科學精神和科學態度的重要性。

3.2.3 統計數據，分析結果，得出結論 由于課堂時間的限制，本實驗由實驗興趣小組的學生在課前完成。

教師組織學生完成相關的活動： ①觀看興趣小組的實驗方案(赤霉素濃度分別2 mg/L、 4 mg/L和6 mg/L，設置清水對照；每個濃度梯度的實驗設置3個平行組，每組取40粒大豆進行實驗)及實驗的視頻；②展示興趣小組2天后的實驗結果，組織學生對實驗數據進行統計、分析，請學生以柱形圖的形式展示(圖1)，并說明赤霉素濃度與大豆發芽率間的關系；③組織學生對異常數據(圖1C)進行分析，請學生思考如何找到導致異常實驗結果的原因，引導學生了解實驗中設置平行組的作用；④展示實驗小組5天后統計的實驗結果柱形圖(圖2)，同時組織學生對實驗數據進行分析并觀察各組胚軸的長度(圖3)。并設問： 赤霉素是提高了大豆的發芽率，還是加快了發芽速度？⑤激發學生繼續探究“通過本實驗能確定促進大豆發芽的最適濃度嗎？”

圖1 三個平行組實驗中的大豆種子發芽率

圖2 實驗小組5 d后的實驗結果

圖3 5 d后的實驗現象

設計意圖： 通過展示真實的實驗結果，能激發學生的熱情，讓課堂生動起來。通過對實驗結果的統計分析，可提高學生提出問題、發現問題和解決問題的能力；此外，通過對異常數據的分析，體驗科學探究需要有嚴謹態度。通過觀察比較2天和5天結果的不同，引發學生進行深層思考，自主建構赤霉素促進發芽的機理是加速種子的發芽而不是提高萌發率的生物學概念；同時讓學生感受、領悟科學研究和科學發現的艱辛。

3.3 其他植物激素的種類和作用 在已掌握生長素和赤霉素生理作用的基礎上，教師進一步組織和引導學生自主學習其他植物激素的相關內容。期間，教師促進學生通過閱讀教材，完成學案中的連線題，同時請個別學生到黑板上用磁性貼展示各激素的主要作用和合成部位。此外，讓學生閱讀教材中的實例“黃化豌豆幼苗切段的實驗研究”，總結歸納： 在植物的生長發育和適應環境變化的過程中，各種植物激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調節。

設計意圖： 讓學生體驗自主學習的樂趣，學會自主學習。

3.4 植物生長調節劑的應用 教師組織系列活動： ①創設情境，香蕉的催熟、鮮花的保鮮、芹菜莖的伸長分別可以用什么植物激素？同時給出幾種市面上買到的常見的植物生長調節劑： 噻苯隆、九二0、乙烯利等，讓學生研究說明書，找出上述對應的情境中可以使用的植物生長調節劑。②列舉植物生長調節劑使用不當的實例，例如： 用乙烯利給葡萄催熟上色時，如果使用濃度過高，就會造成裂果、落果嚴重；西瓜直徑超過15 cm時再用氯吡脲(膨大劑)，就會產生藥害，嚴重的就會導致西瓜炸裂等。并提出問題： 爆炸西瓜都是植物生長調節劑惹的禍嗎？播放農技員科學應用植物生長調節劑的相關視頻。

教師引導并向學生強調： 農業生產上，施用植物生長調節劑時，要綜合考慮施用目的、藥物效果、藥物毒性、藥物殘留、價格和施用是否方便等因素；在施用時，還要考慮施用時間、處理部位、施用方式、適宜的濃度和施用次數等問題。

設計意圖： 培養學生利用所學知識解決實際問題的能力，通過觀看視頻，學會科學理性分析生活中的現象，落實社會責任。

3.5 實驗整理、反思與再探究 最后，教師指導學生按實驗室常規要求整理實驗臺面、清洗雙手。教師讓學生對本節課進行反思，找到其中的不足之處。學生認識到： ①課前實驗結果并不能回答“促進大豆種子萌發的最適濃度”的問題，需添加大于6 mg/L濃度赤霉素溶液組繼續進行探究；②每個濃度的平行組設計對解釋異常實驗結果十分重要；③需要對已做的實驗進行重復實驗。

此后，組織學生在此基礎上，重新設計實驗方案，進行再探究。

設計意圖： 課后的實驗臺整理可培養學生良好的實驗習慣和科學素養。此外，讓學生體驗“發現問題—設計實驗解決問題—提出新問題—再設計實驗解決新問題”的科學發現過程，明確科學發現都是建立在反復大量實驗的基礎上的，培養了學生發現問題、解決問題的科學思維和科學探究的核心素養。

4 教學反思

本節課的教學設計目標明確以通過相應教學活動來落實核心素養。其間，以探究為主線，引入實驗，通過實驗方案的設計、實驗數據的統計處理，促使學生自主建構生命觀念的同時，培養了學生的科學探究和科學思維等核心素養。其中，讓學生對來自網絡的資料進行甄別及科學理性認識植物生長調節劑的使用等環節，可讓學生學會用所學知識解決生活中的問題，落實社會責任。

此外，課后增加了學生反思與再探究的環節，通過反思可促使學生找到實驗及其設計中的不足，培養批判性思維能力及嚴謹的科學態度；而從“發現問題—設計實驗解決問題—提出新問題—再設計實驗解決新問題”的過程中，充分發揮了學生的自主性，這提升了對學生探究能力的要求，培養了學生的科學思維和科學探究等能力。

本節課不足之處在于： 因時間限制，課堂上只能展示興趣小組的實驗結果，使部分學生無法親自體會動手實驗過程的樂趣；此外本節課對植物激素間的相互關系關注度不夠。