“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”实验
教学设计
“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”是人教版普通课程标准实验教科书《生物》必修模块3“稳态与环境”，第3章“植物的激素调节”第2节“生长素的生理作用”中的探究活动栏目。它是本节教学的难点。该实验的开展，有利于认识科学实验的一般步骤，用实验的解决生产生活中遇见的实际问题，尝试探索如何将科学发现在生产实践中进行应用，增强实验的实用性。同时，对于理解生长素的生理作用，激素作用的特点，以及生长素的产生、极性运输和分布的特点有重要作用，训练遇见实际问题时如何转化成可行的实验方案，加深设计实验的科学性、对照、单因子变量、随机性、重复性、简约性。
一.教学目标：
1.进一步学会探究性实验的一般方法和步骤，培养科学探究，提高创新。
2.学会用探究的实验方法来研究生长素类似物促进插条生根的最适浓度。
3.理解适宜浓度的生长素可以促进生根，体会科学理论在应用到生产实践的过程中，往往也有许多要探索的问题。
4. 体会预实验的必要性和意义。
二.学情分析
本节课的设计是基于生长素的发现过程，生长素的生理作用的，以及在理论上认识生长素的作用特点，即：低浓度促进生长，高浓度抑制生长，存在促进植物生长的最适浓度。
此外，学生对于必修1必修2以及必修3的探究实验训练，已经基本上掌握了探究实验的一般设计步骤，本实验重在巩固该技能，过程表格设计，实验结果表格设计要合理简洁。注意解决实际问题。该实验设计细节，以及对生产实践的指导。此外，实验的结果并非重点，实验的步骤设计的科学性、可行性、简易性，以及实验结果的分析是重点，且需要予以指导。
三. 前期准备：
在教学过程中，先让学生搜集，确定实验的材料和方法，并且对实验的过程有合理的假想和猜测，对实验可能遇到的问题加以分析讨论，最后小组讨论，各小组之间讨论。这种讨论，加上老师的引导，可以让学生少走实验设计的弯路，避免不合理、不科学的实验设计，同时鼓励学生提出的富有力的实验方案，不束缚学生的思路;也不一定局限于教材中提供的方案，要鼓励学生大胆设想、求异创新，设计出既简便易行，又科学准确的实验设计方案。同时注意提醒实验设计的规范和简易可行性，在实验过程中遇见的常见问题采用的一般解决方法。
四.教学建议：
1.枝条选取：三角梅、迎春花、月季、葡萄等植物枝条均可。枝条质量和规格对探究实验效果影响很大。以1—2年生枝条中部剪取的插穗为最好(1年或2年生枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活)。迎春花枝条插穗长约1O一15 cm，发育状况、粗细相同，去掉大部分叶片。同时各个枝条保持芽体的数目尽量相同，枝条下端削尖。
2.实验过程中能采集到的数据，尽量多采集。实验结束之后，要教给学生认真分析实验结果，科学处理实验数据的方法，如尽量用列表式或函数图表式表示。还要引导学生利用实验事实进行科学推理，得出相应的结论，最后完成实验报告。
五.实验过程：
提出问题 ：NAA促进插条生根的最适浓度是多少?
确定实验题目：探索NAA促进插条生根的最适浓度。
做出假设：适宜浓度的NAA可以使插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈伤组织，长出大量不定根。
实验预期：经过一段时间后，用适宜浓度的NAA处理的插条基部长出大量不定根，而用较低浓度或较高浓度的NAA和用清水处理的枝条长出极少量的不定根。
设计实验：
[请学生思考：是否采用对照实验的方法，确定的实验变量是什么?]
[教师提示:控制无关变量非常重要。如果单因子变量是NAA的不同浓度，处理的时间长短应该一致;同一组实验中所用到的植物材料，也应该尽可能做到条件相同。]
预实验：
1) 枝条的选取、处理：
选取一年生的、发育状况相同、粗细相同的且把芽和树叶去掉的迎春花枝条35支，长约10-15cm，用刀将枝条的下端削成光滑的斜面(最好在节下)。把它分成7组，每组五支。
[请学生思考：为何要选取一年生的枝条?枝条下端为何要削成斜面?为什么要每组五支不是一支就足够?]
2) 配制溶液
配制好的2、4、6、8、10、12ppm浓度的NAA溶液各100ml，和清水100ml分别装入七只烧杯中。并编号A、B、C、D、E、F、G。
[请学生思考：将第一组浸没在清水中的意图是什么?]
3) 浸泡NAA
将各组枝条分别浸入相应的烧杯中，深约1.5cm，记时，浸泡24小时。浸泡后的枝条取出，晾干4小时(处理方法、浸泡、凉干时间可不同，实验后可讨论最佳方案)(沾蘸法)
4) 水培观察或者砂土法
将凉干后的根，分别插入相应的烧杯进行水培，观察各组的生根情况，并做好记录。
[注意：将处理过的插条下端浸在清水中，注意保持温度(25～30 ℃)。]
[请学生比较水培法和砂土法哪个效果更好?]
5)结果分析
记录用不同浓度生长素类似物处理后枝条生根情况，如生根条数，长度等。(浓度适宜的生长素类似物处理后，在绿色树皮的皮孔处长有白色幼根);每天记录。
附表1：预实验记录
NAA浓度
时间
空白
2ppm
4ppm
6ppm
8ppm
10 ppm
12pmm
根据生根数目确定比较适宜的浓度范围(以浓度为4ppm和6ppm为例)
正式实验：
在预实验浓度区间进一步以0.2(根据实验需要确定浓度梯度)作为浓度梯度进行实验，探究扦插枝条生根的最适浓度。
1) 枝条的选取、处理
选取一年生的、发育状况相同、粗细相同的且把芽和树叶去掉的迎春花枝条44支，分成11组(处理方法同上)。
2) 配制溶液
分别配制4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 ppm浓度的NAA溶液150ml，装入11只烧杯。
3)浸泡与观察同上
附表2：学生分组实验记录
NAA浓度
时间
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
4)推出结论
要求学生在实验过程中按照小组分工认真进行观察，实事求是地对实验前、实验中(包括课内、课外)和实验后插条生根的情况进行记录，并及时整理数据，绘制成表格或图形。最后分析实验结果与实验预测是否一致，得出探究实验的结论。不要求实验结果都一致，但要求有分析研究。
实验结果： 从(附表2：学生分组实验记录)可以看出，NAA促进迎春花插条生根的最适浓度范围。(不一定是规则的单峰曲线)
5)表达与交流：
实验小组的每一个成员都要写出自己个性化的实验报告，向小组和全班汇报探究过程和结果、经验、教训或体会，包括在科学态度、科学方法和科学精神方面的收获。
让学生获得科学探究活动的经验，初步确立严谨的作风。学会分享的快乐，或敢于面对失败，积极分析原因，尊重客观事实。
六 .课题讨论
1) NAA为什么能促进扦插的枝条生根?
提示：萘乙酸(NAA)是人工合成的具有植物激素活性的植物生长调节剂，其分子结构、性质、生理作用及作用机理与生长素相同，属于植物生长促进剂。萘乙酸能促使植物细胞分裂，细胞伸长，因而能使植物生长加速。人们很早就知道，如果在插枝上保留正在生长的芽或幼叶时，插枝基部很容易产生愈伤组织和根。这就是因为芽和叶中产生的生长素，通过极性运输并积累在插技基部，使之得到足量的生长素。所以，在插枝基部外加植物生长素类似物(如NAA)，自然促进插条生根。
2) 本实验采用了哪些对照实验法?目的是什么?
提示：本实验采用了设置清水的空白对照，目的是了解NAA对生根的影响。还设置了浓度不同的几个实验组之间的相互对照，目的是探究NAA促进扦插枝条生根的最适宜浓度。
3) 为什么要选取一年生的枝条?插条下端为什么要削成斜面?
提示：因为一年生的枝条形成层细胞分裂能力强、发育快、易成活。插条下端削成斜面，这样在扦插后可增加吸水和生根的面积，促进成活。
4) 生长素的浓度越低越好吗?
提示：生长素对植物的生长具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。但并不是浓度越低越能促进生长。生长素“低浓度”促进生长是指在一定的浓度范围内，并非无条件的越低越好。“低浓度”与“高浓度”有一定的适用范围。植物的不同器官对生长素的敏感程度不同，某一浓度对根是“高浓度”，而对茎或芽是“低浓度”。因此促进不同器官生长的生长素浓度是不同的。
5)扦插枝条内部有没有生长素?没有生长素植物会不会生长?测得的生长素的浓度是外源的还是内源的?
提示：扦插枝条内部有生长素，因为扦插枝条有幼嫩的芽、幼嫩的茎等可以产生生长素的部位。即使体内没有生长素，植物也会生长，生长素不是植物生长的唯一物质，还有赤霉素、细胞分裂素等都可以促进植物的生长。这里测得的生长素是外源的，实际的促进生长的效果应该是由外源的生长素与枝条本身存在的生长素共同作用决定的。课本P50页问题探讨，以及其它地方出现的生长素浓度与植物生长关系的曲线，所说的浓度都是外源的。
6)影响生根的因素除了生长素的浓度还有什么因素?
提示：生长素发挥的作用因浓度、植物细胞的成熟情况、培养温度、芽体的数目、器官的种类、生长素的处理方法、浸泡晾干时间、培养方法、浓度梯度的设置等不同而有较大的差异。所以我们测得的浓度只是在一定条件下的大约浓度，因实验条件改变该浓度亦发生改变。
所以我们得到的“最适浓度”不是绝对的最适，但是对生产实践仍然具有指导意义。
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