高中生物教学论文 用珍珠洋葱探究植物生理知识的组合实验(pdf)

生物学 通报 2 0 1 0年 第 4 5卷 第 l 1 期 生理知识的组合实验 用珍珠洋葱探究植物 左 芳 徐 清清 陈铭德 华 东师范 大学生命 科学 学 院 上海2 0 0 0 6 2 摘 要 以珍 珠 洋葱 为 实验 材料 以组 合 实验 的 形 式探 究 无性 繁 殖 与植 物 生 长 的知 识 以培 养学生解决问题 的综合能力 关 键 词 珍 珠 洋葱 植 物 生理 组 合 实验 中国 图 书分 类 号 G6 3 3 9 1 文 献标 识 码 B 珍 珠 洋 葱 是 一 种 较 小 的洋 葱 径 在 3 C I 左 右 是西方菜肴和鸡尾酒 中的常用调味 品 珍珠洋 葱在 我 国试 种 成 功后 部 分 已 由 出 口转 为 内销 现 可 见于 国 内市 场 因 其无 性 繁 殖 与 生长 同普 通 洋 葱 能 够 不 受 季 节 的 限制 又 因 其 个 体 较 小 能 够 降 低 实 验 成 本 简化 实 验 装 置 因此 是 用 以探 究 植 物生理知识的理想实验材料 本 实 验 的特 点 是 简便 综 合 和 灵 活 既 可 用 于 学 前 探 究 又 可 用 于 验 证 复 习 还 可 以 习题 的形 式 供 学 生分 析 思 考 学 后 总 结 1 探 究 问题 本实验设 计 了以下 7个探究问题 既含有植 物生长的普遍性知识 又含有无性 繁殖 的知识 基 本囊 括了高中阶段所要求掌握的有关植物生理的 知识 点 问 题 1 洋 葱 头 可 以进 行 无 性 繁 殖 如 果 仅 用 蒸馏 水 培养 可 以使 其 生根 发 芽 吗 如 果 可 以 大 约能维持生长多久 问题 2 洋 葱 头 的每 个 部 分 都 可 以 无 性 繁 殖 出新 的器官吗 如果不是 哪部分可 以 哪部分不 可 以 哪个 器 官 的生 长 是 畸 形 的 问 题 3 在 洋 葱 头 无 性 繁 殖 的过 程 中 其 根 和 芽的生长是否有 区别 是先生根还是先发芽 是根 扎得深一些还是芽长得高一些 问题 4 洋葱植株其根 和 叶的生长方 向受 光 照 的影 响 吗 问题 5 洋 葱 植 株 其 根 和 叶 的生 长 方 向受 重 力 的影 响 吗 问题 6 洋 葱 植 株 在 光 下 和 暗处 的 生 长 状 况 通 讯作 者 有 区 别 吗 如果 有 区别 是 什 么 问 题 7 洋 葱 植 株 可 以 在 密 闭 的环 境 中生 长 吗 如 果 可 以 生 长 状 况 如 何 2 实 验 材 料 珍 珠 洋 葱 未 发 芽 牙 签 竹 签 一 次 性 透 明 塑 料 杯 塑 料 泡 沫 壁 纸 刀 5 0 2胶 水 纸 箱 透 明 胶 蒸馏水 3 组 合 实验 3 1 洋 葱 的 固定 用 壁 纸 刀 切 割 一 块 塑料 泡 沫 使其大小能够基本覆盖杯底 并用 5 0 2胶水将其与 杯 底 粘 牢 取 3根 牙 签 插 入 洋 葱 头 底 部 茎 盘 的 浅 层 使其能够 以一定的高度竖直地 固定在塑料泡沫 上 依照此法准备若干个 固定好的洋葱头备用 3 2光 下 的 生 长 取 固定 好 的 洋 葱 头 向杯 中 倒 入 蒸 馏 水 至 刚 好 没 过 茎 盘 置 于 窗 台 或 光 源 下 培 养 观 察 珍 珠 洋 葱 较 易 培养 但 要 注 意 培 养 条 件 与 对 照 实 验 一 致 建 议 在 室 温 下 培 养 早 晚各 换 1次 水 水 量应 保 证 茎 盘 一 直 浸 没 水 中 下 同 3 3暗处 的生 长准 备 同上 然 后 置 于 避 光 处 培 养 观 察 3 4向光 性生 长 取 一纸 箱 罩住 水 培洋 葱 在 纸箱 的一侧 开一 个小 孔 在 4 f L b 给予光 照 培养 观察 3 5 向重 力 性 生 长 取 3根 牙 签 微 微 插 入 洋 葱 头的一侧而非茎 盘 使其能够 以一定 的高度水平 地 固 定 在 塑料 泡 沫 上 向杯 中加 水 至 没过 茎 盘 然 后 置 于 窗 台或 光 源 下 培 养 观 察 3 6 密 闭 中生 长 取 固定 好 的洋 葱 头 倒 扣 一 只 空杯 用透 明胶将 2杯接缝处 密封 然后置于窗 台 或 光 源下 培 养 观 察 2 0 1 0 年 第 4 5卷 第 1 1期 生物学通报 4 7 3 7艺 术性生 长 将 洋 葱头 照下 图所示 切成 若 干块 用牙签将葱头块分别 固定 在杯 中 加水至触 及 葱 头 块 然后 置 于 窗 台或 光 源 下 培 养 观 察 一 纵 切 一 刀 艺 术 性 生 长 实 验 中 洋 葱 头 的 切 法 4结果 与 讨 论 4 1 问 题 1 洋 葱 头 可 以 进 行 无 性 繁 殖 如 果 仅 用 蒸 馏 水 培 养 可 以使 其 生 根 发 芽 吗 如果 可 以 大 约 能 维 持 生 长 多 久 实 验 结 果 表 明 仅 用 蒸 馏 水 培 养 可 以使 洋 葱 头生根发芽 但生长在第 3周左右便停止 了 之后 叶片开始发 黄变黑 大约仍可存活 2周 洋 葱植株 属百合 科葱属 食用 部 分 即葱头 是 其 茎 是 由许 多 肥 厚 的 肉质 鳞 叶包 围 的 圆盘 状 地 下 茎 称 为 鳞 茎 鳞 茎 为 储 藏 茎 内 含 丰 富 的 营养 物 质 水 培 后 可 供 洋 葱 生 根 发 芽 在 土 培 条 件 下 当 鳞 茎 中 营 养 物 质 被 耗 尽 时 新 生 的根 已经 可 以从 土 壤 中 吸收 养 分 新 长 的 叶 已经 可 以 制 造 食 物 植 物可继续生长 而蒸馏水却不 能为植 物提供 必需 的矿 质 元 素 因 此 植 物 无 法 维 持 正 常 的 生 理 活 动 只 能 存 活 5周 左 右 随 着 植 物 的 生 长 牙 签 将 不 再 能 稳 固植 物 此 时可换用竹 签做 支架 仍 插入原位置 影 响 植 物 生 长 的 因 素 有 很 多 既 有 内部 因 素 又 有 外 部 因 素 学 生 会 得 到 不 同 的结 果 有 的小 组 的洋葱植株存活得久些 有 的则 短些 可 以请学生 列 出这 些 影 响 因素 比如 洋 葱 头 的个 体 差 异 环 境 的温度 湿度 以及容器 的清洁度 等培养条件 4 2 问题 2 洋葱 头的每个部 分都可 以无性 繁殖 出新的器官吗 如果不是 哪部分可 以 哪部 分不 可 以 哪 个 器 官 的生 长 是 畸形 的 只有 分 生组 织 的分 裂 细 胞 才 能 长 出新 的器 官 对 于 洋 葱 头 来 说 分 裂 细 胞 位 于茎 盘 的 上 部 和 下 部 因此 只有包含茎盘 的切块才能进行无性繁殖 纵切的葱头块虽保 留了分生组织 但分裂细胞在切 割时受到 了损伤 致使 叶片生长呈旋转 扭 曲状 表 现 为 艺 术 性 生 长 但 即便 是 可 以 生 长 的葱 头 块 也 不 会存 活 太 久 切 割使 洋 葱 的细胞 暴 露 在外 洋葱很快就会脱水 其营养 物质也会流失在水 中 而且还会被细菌 真菌等侵染 一周内就会腐烂 4 3 问题 3 在洋 葱 头无性 繁 殖 的过程 中 其 根 和 芽 的 生 长 是 否 有 区 别 是 先 生 根 还 是 先 发 芽 是 根 扎 得 深 一 些 还 是 芽 长 得 高 一 些 洋 葱 头 的 茎 盘 在 接 触 到 水 后 2 4 h内 即可 长 出根 再约 1 d后 发芽 尽管根先开始生长 但 到 第 4天 幼苗 的长度就超过 了根 根在约 2周后 长约 8 5 c m 便停止 了生长 而幼苗 在 2周半 长 到了约 3 1 5 c m 数据来 自光下 培养 6个洋葱 3周 后 的 均 值 植物一般都 种在土壤里 先长 出的根可 以固 定植 株 吸收养分 本实验采取水培 是为了观察根 的生长情况 那么洋葱 的根会 不会 因不必起 固定 的作用 而影 响到其长度和数量 对此又该如何验 证 可 以请学生 思考 4 4问题 4 洋 葱 植 株 其 根 和 叶 的 生 长 方 向 受 光 照 的影 响 吗 洋 葱 植 株 对 光 照 刺 激 有 反 应 表 现 为 叶 的正 向光 性 在 光 下 的 生 长 实 验 环 节 中 若 学 生 将 洋 葱 置 于 窗 台培 养 则 可 观察 到 叶 向杯 外 生 长 要 注 意 不 时 地 旋 转 洋 葱 向光 的一 侧 否 则 杯 子将 不 能保 持平 衡 洋 葱 的根 对 光 照 刺 激 不 敏 感 本 实 验 观察 不 到 根 的 负 向光 性 4 5 问题 5 洋 葱植株其 根 和叶的生长方 向受 重 力 的影 响 吗 学 生 能够 观 察 到 洋 葱植 株 对 重 力 刺 激 的反 应 水 平 摆 放 的 洋 葱 其 根 向下 转 9 0 生 长 顺 着 重力 的方 向 为正 向重 力性 其 叶向上转 9 0 生 长 背 离 重 力 的方 向 为 负 向重 力 性 4 6 问题 6 洋葱植 株在光 下和 暗处 的生长 状况 有 区别 吗 如 果 有 区别 是 什 么 有 区 别 在 暗 处 生 长 的 洋 葱 叶 片发 黄 少 而 细 长 在 光 下 生 长 的 洋 葱 叶 片 绿 色 叶 多 而 宽 绿 色 植 物 吸 收 阳 光 的 能 量 同化 二 氧 化 碳 和 4 8 生物学通报 2 0 1 0年 第 4 5 卷 第 1 1 期 水 制造有机物质并释放氧气 的过程 称为光合作 用 用于光合作用 的光能是 由叶片细胞 叶绿体 中 的叶 绿 素 等 分 子 吸 收 的 而 叶绿 素 的合 成 需 要 光 照 避光生长的洋葱由于缺少光 照而不 能合成 叶 绿素 因此 叶片发黄 为 了尽 可能地 接触到 阳光 幼苗生长很快 叶少 而细长 而在光下培养 的洋 葱 叶多而宽 有利于合成大量的叶绿素 以吸收光 能进行光合作用 4 7 问题 7 洋 葱 植 株 可 以在 密 闭 的 环境 中生 长 吗 如 果 可 以 生 长 状 况 如 何 洋 葱 植 株 可 以 在 密 闭 的环 境 中生 长 但 长 势 较差 可以维持生长 2周左右 植物的光合作用一般强于呼 吸作用 在封 闭 的环 境 中 二 氧 化 碳 逐 渐 消 耗 殆 尽 植 物 终 因无 法 进 行 光 合作 用 而 饿 死 5 实 验 指 导 5 1 实验关 键 本实 验能否顺 利开 展的关 键在 于对 水 分 的控 制 洋 葱 在 不 同 生 长 阶段 对 水 分 的 需求 量是 有 差 异 的 出芽 前 要 给 予充 足 的水 分 出 芽后 则 要 减 少 水 量 并 勤 换 水 以避 免烂 根 5 2 实验 拓 展 1 可 以通 过 向蒸 馏 水 中添 加 酸 碱 来 探 究 p H 对洋 葱植 株 生 长 的影 响 2 在实验过程 中可取鲜嫩的根尖制作分生 区 横 切 的 临时 装 片 观 察 细胞 的有 丝 分 裂 亦 可 制 作 根 尖 纵 切 的临 时 装 片 比较 根 尖 不 同 区域 根 冠 分生 区 伸 长 区和 成 熟 区 的结 构 特 点 3 可 用 珍珠 洋 葱 进 行 细 胞 质 壁 分 离 及 复 原 的 实验 4 可用色谱 法提取并分离 叶片 中的色素 维生 素 B 或 可预 防老 年痴呆 症 瑞 典 与芬兰 研究 人员 最新公 布 的一 项 长期 跟踪 调查 结 果证 实 维 生 素 B 具 有 预 防早 老性 痴 呆 症 阿 尔茨 海 默 病 的功 能 研究人 员对 2 7 0名老 年人进 行 了长达 8年 的跟踪 调查 他们 发现 那 些血 液 中维 生素 B 含量 较高 的人患 早老性 痴呆 症 的风 险明显 小 于那些 体 内维生 素 B 含 量低 的 人 即便 只是 含量 稍稍 高一 点 其患 早 老性 痴呆 症 的风 险也要小 得 多 这一结 果证实 人体 内缺乏维 生素 B 虽然不 是导致 5 可 用 洋 葱 植 株 来 探 究 植 物 与 植 物 之 间 的相 互 作 用 6 6 亦 可 用 洋 葱 植 株 来 探 究 植 物 与 动 物 之 间 的 相 互作 用 8 l 实验组 在装有洋葱植 株 的密闭容器 中加人 小 鱼或 蟑 螂 对照组 单将小鱼或蟑螂放入密闭容器 中 观察 比较动物存活的时间及对植物生长 的 影 响 5 3 实 验 教 学 从 实 验 及 其 拓 展 部 分 不 难 看 出 本 实验 的内容非常丰富 操作起来也相 当灵活 建 议教师在开展实验教学活动时 充分发挥本实验 综合灵 活的特点 调动学生 的主动性 和积极性 给 学 生 以足 够 的 自主 权 自主选 题 自愿 结 组 自 由 设 计 最 后 通 过 组 内 组 间 的交 流 互 通 有 无 共 享 探 究 成 果 主 要 参 考 文 献 1 L e e Y L T h e v e r s a t i l e o n i o n s S c i e n c e A c t i v i t i e s 1 9 9 9 2 3 6l O 一 1 7 2 B o n n e t R L K e e n G D B o t a n y 4 9 mo r e s c i e n c e f a i r p m j e e t s P a Ta b Bo o k s 1 99 1 3陆时万 植物 学 上册 北 京 高等教育 出版社 1 9 9 1 l 7 8 1 7 9 4 W a l k e r C P l a n t r e p r o d u c t i o n Cl e v e l a n d Ch i o Mo d e m Cu r r i c u l u m Pr e s s 1 9 9 3 5潘 瑞炽 植 物生理 学 北京 高等 教育 出版社 2