劉本舉 （首都師范大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100048）

按照現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的知識(shí)分類系統(tǒng)，知識(shí)可分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩大類。陳述性知識(shí)要求的心理過程主要是記憶，但其獲得過程要求新知識(shí)必須與原有知識(shí)形成聯(lián)系。所以，單純的機(jī)械記憶是難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的。要做到新知識(shí)與原有知識(shí)形成聯(lián)系，就需要借助于原有知識(shí)的遷移，通過個(gè)體思考獲取新知識(shí)。因此，在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》所規(guī)定的內(nèi)容中，陳述性知識(shí)的教學(xué)思路可借助于“資料型探究”活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有助于幫助學(xué)生構(gòu)建新知識(shí)，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

“資料型探究活動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)，需要教師按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合教材內(nèi)容查找相關(guān)資源，從知識(shí)的來源組織資料，整合為適合學(xué)生探究的小課題，以探究性思考題為主線，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于資料的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。通過思考、分析、論證獲取新知識(shí)，才能建立與原有知識(shí)的聯(lián)系。本文以“其他植物激素”一節(jié)為例，探討基于“資料型探究活動(dòng)”的教學(xué)實(shí)施策略。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“其他植物激素”是高中生物學(xué)選擇性必修1第5 章第2 節(jié)，主要內(nèi)容為其他激素的種類和作用、植物激素間的相互作用，主要是陳述性知識(shí)。本節(jié)課是“植物生長(zhǎng)素”一節(jié)內(nèi)容的重要補(bǔ)充及延伸，具備其固有的教育價(jià)值，對(duì)于學(xué)生從宏觀上掌握植物的激素調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)具有不可替代的作用。能讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)到各種激素并非孤立地起作用，而是多種激素共同調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)；并且挖掘其中蘊(yùn)含的教育素材，設(shè)計(jì)為學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，可從論證、推理等方面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究能力，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)上起到很好的作用。

教材以平鋪直敘的方式，介紹了赤霉素的發(fā)現(xiàn)過程；簡(jiǎn)單介紹了細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯等植物激素的產(chǎn)生部位及主要功能；舉例說明了各種激素的相互作用關(guān)系。如果按照教材內(nèi)容平鋪直敘地講解，整個(gè)教學(xué)過程就呈直線狀，直白而簡(jiǎn)單，學(xué)生被動(dòng)接受、機(jī)械記憶知識(shí)。沒有科學(xué)思維的訓(xùn)練，科學(xué)探究能力的提升也無從談起。植物激素的發(fā)現(xiàn)和研究歷程都蘊(yùn)含了科學(xué)家的智慧和科學(xué)方法，好的教學(xué)設(shè)計(jì)能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生命世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，對(duì)于提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很有意義。本節(jié)課以“基于資料的探究性學(xué)習(xí)”為主線，重組資料，設(shè)計(jì)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生通過探究獲取知識(shí)。

2 教學(xué)過程

2.1 赤霉素

2.1.1 赤霉素的發(fā)現(xiàn) 將相關(guān)科學(xué)史轉(zhuǎn)化為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的小課題，讓學(xué)生在“讀（獲取信息）→想（利用原有知識(shí)進(jìn)行思考與分析）→說（解決問題的辦法）”的過程中學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

資料1：1926年，科學(xué)家觀察到，當(dāng)水稻感染了赤霉菌后會(huì)瘋長(zhǎng)（惡苗?。?，極大降低結(jié)實(shí)率。研究者將赤霉菌培養(yǎng)基的濾液噴施到水稻幼苗上，也出現(xiàn)了惡苗病癥狀。

從這份資料中你能得出什么結(jié)論？引導(dǎo)學(xué)生思考并總結(jié)：導(dǎo)致水稻患惡苗病的不是赤霉菌菌體，而是赤霉菌產(chǎn)生的某種化學(xué)物質(zhì)。

資料2：20世紀(jì)50年代，科學(xué)家從赤霉菌培養(yǎng)液中分離和鑒定了可導(dǎo)致惡苗病的3 種不同的赤霉素，分別命名為赤霉素A1（GA1）、A2（GA2）、A3（GA3）。

果然，植物體內(nèi)含有這種可導(dǎo)致惡苗病的化學(xué)物質(zhì)。但是，到此為止，還不能確定赤霉素是植物激素，因?yàn)橹皇菑某嗝咕囵B(yǎng)基中獲得了這種物質(zhì)，還沒有從植物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)過。植物體內(nèi)是否有這種物質(zhì)？

資料3：20世紀(jì)50年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：外源GA可使矮生型玉米（一種突變體）顯著長(zhǎng)高，達(dá)到正常（野生型）玉米的高度，但不能使正常玉米明顯增高（圖1）。

圖1 赤霉素處理矮生型玉米可使其達(dá)到正常高度

對(duì)此現(xiàn)象有2 種解釋（學(xué)生自行閱讀），你認(rèn)同哪一種？請(qǐng)說出你的理由。

①矮生型和野生型玉米體內(nèi)均可產(chǎn)生內(nèi)源性GA，但矮生型缺乏GA 的受體；②矮生型玉米體內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)源性GA 較少，外源GA 補(bǔ)充了內(nèi)源性的不足。

教師提問后引導(dǎo)學(xué)生分析：激素必須與其特異性受體結(jié)合才能發(fā)揮作用。若該矮生型玉米缺乏GA 受體，則添加外源GA 是不能發(fā)揮作用的。因此，第1 種解釋是不對(duì)的。如果矮生型玉米內(nèi)源性GA 產(chǎn)生過少而導(dǎo)致植株矮小，添加足量的外源GA 即可生長(zhǎng)至正常高度。如何解釋野生型對(duì)外源GA 不敏感？是因?yàn)槠渥陨懋a(chǎn)生的內(nèi)源性GA 已足夠多的緣故（注意：GA 在促進(jìn)生長(zhǎng)方面沒有兩重性，濃度高也不會(huì)造成抑制，這點(diǎn)與IAA 不同）?？梢姡? 種解釋更為合理。能合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否一定正確？不一定，因?yàn)檫@僅是一種科學(xué)推理。植物體內(nèi)是否能產(chǎn)生內(nèi)源性赤霉素？

資料4：1958年，人們從紅花菜豆未成熟的種子中提純了赤霉素GA1。后來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了植物體內(nèi)有多種GA。

至此，已確認(rèn)植物體內(nèi)可合成GA，并且不止一種，赤霉素屬于植物激素。

上述資料已充分表明，GA 能促進(jìn)植物莖伸長(zhǎng)。有關(guān)資料表明其還可促進(jìn)種子、塊莖等休眠體的萌發(fā)。

解釋休眠體：植物的種子、塊莖形成之后不能立即萌發(fā)，被稱為休眠體，其實(shí)屬于植物的一種適應(yīng)性，有利于植物順利度過寒冷的冬天。春天來了，萬物復(fù)蘇，種子等休眠體開始萌發(fā)，這是否是GA 在發(fā)揮作用？

2.1.2 赤霉素可促進(jìn)種子的萌發(fā) 讓學(xué)生通過“資料閱讀→獲取信息→實(shí)驗(yàn)分析→信息關(guān)聯(lián)→綜合推斷”，解釋GA 是如何促進(jìn)種子萌發(fā)的。

資料5：種子中的GA 主要來自胚，GA 可促進(jìn)種子的萌發(fā)。種子中胚的萌動(dòng)需要胚乳提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，小麥種子的胚乳中儲(chǔ)存大量淀粉，為胚的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的能源物質(zhì)。某生物學(xué)興趣小組為了探究GA 促進(jìn)種子萌發(fā)的原理，用去胚小麥種子（保留完整胚乳）進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：將若干小麥種子均去掉胚（僅去掉胚，保留完整的胚乳部分），隨機(jī)均分為甲、乙2 組；甲組用清水、乙組用一定濃度的赤霉素溶液浸泡，30℃培養(yǎng)48 h；將甲、乙2 組種子均切為兩半，分別放入2 個(gè)加入淀粉的瓊脂平板內(nèi)（切面接觸平板）；6 h 后用I2-KI 溶液沖洗平板，結(jié)果如圖2。

圖2 去胚小麥種子實(shí)驗(yàn)

提出問題：請(qǐng)根據(jù)資料解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并嘗試推測(cè)GA 促進(jìn)種子萌發(fā)的原理（提示：你需要從資料中獲取有效信息，并利用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行推理，關(guān)聯(lián)相關(guān)信息，解釋GA 是如何促進(jìn)種子萌發(fā)的）。

分析總結(jié)：透明圈的出現(xiàn)是因?yàn)榈矸郾凰?，常溫、常壓下淀粉的水解需要借助于淀粉酶。?shí)驗(yàn)組產(chǎn)生了淀粉酶而對(duì)照組沒有，說明GA 可誘導(dǎo)胚乳產(chǎn)生淀粉酶。再結(jié)合資料可知，種子萌發(fā)過程中，胚可產(chǎn)生GA，而GA 可誘導(dǎo)胚乳產(chǎn)生淀粉酶，促進(jìn)淀粉水解，為胚的萌發(fā)提供充足的能源物質(zhì)，從而促進(jìn)種子的萌發(fā)。

總結(jié)GA 的發(fā)現(xiàn)、生理功能等知識(shí)，并布置任務(wù)。還有其他幾種植物激素：細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯等，學(xué)生可閱讀教材第97 頁(yè)，以表格形式總結(jié)歸納其產(chǎn)生部位、生理作用等，在此不再贅述。

2.2 植物激素間的相互作用

2.2.1 生長(zhǎng)素與赤霉素的相互作用

資料6：①生長(zhǎng)素（IAA）與受體結(jié)合才能發(fā)揮其作用。ABP1是生長(zhǎng)素的受體蛋白，在生長(zhǎng)素足量的情況下，ABP1的過量表達(dá)，可使生長(zhǎng)素的作用增強(qiáng)。在ABP1過量表達(dá)的煙草葉片中，處于G2 期的細(xì)胞核比率是野生型的2 倍。在實(shí)驗(yàn)條件下，離體的植物細(xì)胞在只有生長(zhǎng)素（IAA），沒有細(xì)胞分裂素（CTK）的條件下，會(huì)形成大量多核細(xì)胞。在存在細(xì)胞分裂素的條件下，生長(zhǎng)素才能促進(jìn)細(xì)胞分裂。②生長(zhǎng)素可使植物形成頂端優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象，若施加細(xì)胞分裂素，則可促進(jìn)側(cè)芽發(fā)育，形成側(cè)枝，打破頂端優(yōu)勢(shì)。

問題1：請(qǐng)根據(jù)上述資料①推斷IAA 和CTK在促進(jìn)細(xì)胞分裂方面有何不同？IAA 和CTK 二者之間有什么關(guān)系？

問題2：資料②的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素在影響植物頂端優(yōu)勢(shì)方面具有什么關(guān)系？能得出什么結(jié)論？

分析總結(jié)：根據(jù)資料①，生長(zhǎng)素主要促進(jìn)細(xì)胞核分裂，細(xì)胞分裂素能促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)分裂，只有二者共同作用才能更好地促進(jìn)細(xì)胞分裂，二者為協(xié)同關(guān)系。資料②說明在影響植物頂端優(yōu)勢(shì)方面，生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素具有拮抗關(guān)系。2 份資料聯(lián)合說明2 種激素在調(diào)節(jié)不同的生理過程時(shí)，二者之間的關(guān)系并非固定不變，有時(shí)協(xié)同，有時(shí)拮抗。

2.2.2 赤霉素和脫落酸的相互作用

資料7：①赤霉素可促進(jìn)種子、塊莖等休眠體的萌發(fā)。②所謂胎萌現(xiàn)象，是指種子在未脫離母體植株前就開始萌發(fā)的現(xiàn)象。脫落酸（ABA）合成缺陷型突變體的胎萌現(xiàn)象可用外源ABA 處理加以抑制。

引導(dǎo)學(xué)生分析：根據(jù)資料可知，GA 可打破休眠，ABA 可促進(jìn)并保持休眠，二者作用效果相反，為拮抗作用。通過資料推測(cè)，種子的休眠與萌發(fā)受GA 和ABA 共同調(diào)節(jié)，二者在調(diào)節(jié)種子萌發(fā)時(shí)有什么特點(diǎn)？請(qǐng)學(xué)生閱讀下列資料，解決問題。

資料8（學(xué)生閱讀）：擬南芥GA 缺陷型突變體的種子GA 含量極低，在缺乏外源GA 的培養(yǎng)基上是不能發(fā)芽的。將這些種子進(jìn)行誘變處理，篩選能發(fā)芽的突變株。發(fā)現(xiàn)能發(fā)芽的植株不是能合成GA 的回復(fù)突變株，而是ABA 缺陷型突變體。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這種雙突變株種子內(nèi)的ABA/GA 的比例與野生型種子相同，而2種激素的絕對(duì)水平都比野生型更低。

問題：請(qǐng)閱讀資料8，分析ABA 和GA,調(diào)節(jié)休眠體萌發(fā)時(shí)有何特點(diǎn)？

分析總結(jié)：種子的休眠與萌發(fā)并非取決于2種激素的絕對(duì)量，而是由二者比例決定，ABA/GA比值較高促進(jìn)休眠，反之促進(jìn)萌發(fā)。還有很多類似現(xiàn)象，例如，脫落酸/赤霉素的比值較高有利于黃瓜形成雌花，反之，有利于形成雄花；在植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的比值較高有利于根的分化，反之，有利于芽的分化。這些事實(shí)表明，植物的生命活動(dòng)往往是多種激素共同調(diào)節(jié)的，并非一種激素的單獨(dú)作用。

2.3 激素間相互作用的原理

2.3.1 生長(zhǎng)素和乙烯的相互作用原理

資料9：生長(zhǎng)素水平較高時(shí)可促進(jìn)ACC（乙烯的前體物質(zhì)）合成酶的活性，促進(jìn)ACC 合成進(jìn)而促進(jìn)乙烯的生成。實(shí)驗(yàn)表明，外源施加IAA 可導(dǎo)致多個(gè)ACC 合成酶基因的轉(zhuǎn)錄水平提高，乙烯產(chǎn)量升高。若施加蛋白質(zhì)合成抑制劑，則可阻斷IAA 誘導(dǎo)的乙烯合成。乙烯可促進(jìn)細(xì)胞橫向擴(kuò)張、抑制生長(zhǎng)素合成。

問題：請(qǐng)根據(jù)資料，解釋生長(zhǎng)素水平過高可抑制莖伸長(zhǎng)的原理。

引導(dǎo)學(xué)生分析：①低水平的生長(zhǎng)素可促進(jìn)細(xì)胞縱向伸長(zhǎng)；②其水平過高時(shí)，誘導(dǎo)ACC 合成酶基因的轉(zhuǎn)錄水平提高，促進(jìn)了ACC 的合成，進(jìn)而促進(jìn)了乙烯的合成；③乙烯水平的提高促進(jìn)了細(xì)胞橫向擴(kuò)張，抑制細(xì)胞的縱向伸長(zhǎng)。故高濃度IAA 可抑制莖的伸長(zhǎng)。蛋白質(zhì)合成抑制劑實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這個(gè)過程，說明IAA 并非直接促進(jìn)乙烯的生成，而是通過促進(jìn)和乙烯形成有關(guān)的某種蛋白質(zhì)間接促進(jìn)乙烯的生成。

2.3.2 生長(zhǎng)素和赤霉素相互作用的原理

資料10：將豌豆分為3 組：分別保留頂芽、切去頂芽、切去頂芽并添加生長(zhǎng)素。一段時(shí)間后檢測(cè)植株中赤霉素的含量，結(jié)果如圖3。

圖3 生長(zhǎng)素對(duì)豌豆幼苗赤霉素水平的影響

引導(dǎo)學(xué)生分析：頂芽是產(chǎn)生生長(zhǎng)素的主要部位。去掉頂芽的豌豆赤霉素水平極低，不去頂芽的和去掉頂芽又添加生長(zhǎng)素的組赤霉素水平均明顯升高，得出結(jié)論：生長(zhǎng)素可促進(jìn)赤霉素水平的升高。

資料11：圖4表示赤霉素對(duì)生長(zhǎng)素水平的影響圖解。

圖4 赤霉素對(duì)生長(zhǎng)素水平的影響圖

根據(jù)圖4分析：赤霉素可通過促進(jìn)色氨酸轉(zhuǎn)化為生長(zhǎng)素、抑制生長(zhǎng)素的分解（即增加來源、減少去路）以提高生長(zhǎng)素的水平。即赤霉素也可促進(jìn)生長(zhǎng)素水平的提高。豌豆體內(nèi)的IAA 和GA 相互促進(jìn)，二者表現(xiàn)為協(xié)同作用。

根據(jù)上述資料及結(jié)論，回答問題：表1是科研工作者研究棉花幼苗頂端優(yōu)勢(shì)時(shí)發(fā)現(xiàn)不同植物激素對(duì)側(cè)芽生長(zhǎng)的影響。請(qǐng)分析乙組和丙組出現(xiàn)了相反結(jié)果的原因（由學(xué)生討論解決）。

表1 不同植物激素對(duì)棉花幼苗側(cè)芽生長(zhǎng)的影響

總結(jié)：根據(jù)資料得知，GA 可促進(jìn)IAA 水平的提高，對(duì)IAA 具有增效作用。乙組沒有去掉頂芽，直接施加GA，促進(jìn)了IAA 水平的進(jìn)一步提升，所以，頂端優(yōu)勢(shì)更加顯著。丙組去掉頂芽，失去了IAA 的主要來源，在切口處施加GA，GA 直接發(fā)揮作用，導(dǎo)致側(cè)芽迅速生長(zhǎng)。

2.4 植物激素在不同發(fā)育階段表現(xiàn)為不同水平的調(diào)節(jié) 首先，引導(dǎo)學(xué)生分析草莓果實(shí)發(fā)育過程中乙烯含量的動(dòng)態(tài)變化圖，讓學(xué)生明白植物激素在不同發(fā)育階段是動(dòng)態(tài)變化的；在此基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生分析獼猴桃果實(shí)發(fā)育和成熟過程中激素的動(dòng)態(tài)變化，并進(jìn)行激素動(dòng)態(tài)變化和果實(shí)發(fā)育的相關(guān)性分析。

圖5為草莓果實(shí)發(fā)育過程中乙烯含量的動(dòng)態(tài)變化。利用已學(xué)知識(shí)，分析乙烯動(dòng)態(tài)變化與草莓果實(shí)發(fā)育過程的相關(guān)性。

圖5 草莓果實(shí)發(fā)育過程中乙烯的動(dòng)態(tài)變化[4]

引導(dǎo)學(xué)生分析：草莓乙烯水平升高可促進(jìn)開花，授粉后乙烯保持高水平可促進(jìn)花瓣脫落，果實(shí)逐漸膨大。之后，乙烯一直保持低水平，果實(shí)在其他激素作用下迅速發(fā)育。果實(shí)成熟期乙烯水平再次提升，促進(jìn)果實(shí)成熟，果實(shí)成熟時(shí)乙烯水平達(dá)到最高。

圖6為獼猴桃果實(shí)發(fā)育和成熟過程中激素的動(dòng)態(tài)變化。

圖6 獼猴桃果實(shí)發(fā)育過程中多種激素的動(dòng)態(tài)變化[4]

提出問題：圖6為獼猴桃果實(shí)發(fā)育和成熟過程中生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素和脫落酸的動(dòng)態(tài)變化，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)描述各種激素變化過程和獼猴桃果實(shí)發(fā)育成熟過程的相關(guān)性？（由學(xué)生討論解決）

分析歸納：開花后30 d 內(nèi)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素水平較高，可較好地促進(jìn)果實(shí)生長(zhǎng)膨大，后期處于低水平有利于果實(shí)的成熟；赤霉素在生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素高峰之后促進(jìn)果實(shí)發(fā)育；脫落酸在開花初始階段水平較高，有利于花瓣脫落，后期升高有利于果實(shí)的衰老和成熟后的脫落。不僅各種激素都是動(dòng)態(tài)變化的，而且不同激素的調(diào)節(jié)還出現(xiàn)了一定的順序性。正是各種激素的動(dòng)態(tài)變化、順序出現(xiàn)，在不同的階段發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，才促進(jìn)了植物體的正常生長(zhǎng)發(fā)育、花開花落、迭代更替，讓神奇的大自然鳥語(yǔ)花香、生機(jī)盎然。

2.5 對(duì)“資料型探究活動(dòng)”的思考 陳述性知識(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)常簡(jiǎn)單化和直白化，導(dǎo)致在核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面有所欠缺，怎樣才能使新知識(shí)與原有知識(shí)形成聯(lián)系？怎樣才能順利構(gòu)建新知識(shí)并促成知識(shí)遷移？這是值得思考的問題?；凇百Y料型探究活動(dòng)”的教學(xué)過程，不僅摒棄了以機(jī)械記憶為主的接受式學(xué)習(xí)，使知識(shí)學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)無縫銜接，并創(chuàng)設(shè)了良好的思考與探究氛圍，對(duì)于好奇心較強(qiáng)的中學(xué)生來說，非智力因素的提升也是必然的。

本節(jié)課充分挖掘和篩選激素發(fā)現(xiàn)和研究過程的科學(xué)史料，加工重組為適合學(xué)生閱讀思考的小課題，創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究的氛圍，利用問題引導(dǎo)學(xué)生通過思考解決問題。教學(xué)設(shè)計(jì)盡力引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，摒棄以往教學(xué)僅注重知識(shí)傳授的接受式學(xué)習(xí)，避免機(jī)械記憶，倡導(dǎo)探究學(xué)習(xí)。在此過程中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，在思考和探究的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，在非智力因素的養(yǎng)成和智力發(fā)展方面均起到了良好的教學(xué)效果。