【高效课堂】高中生物2025-2026学年同步教案：5.4 环境因素参与调节植物的生命活动-人教版（2019）选择性必修1

传播先进教育理念 提供科学教学方法第页5.4环境因素参与调节植物的生命活动教案课题5.4环境因素参与调节植物的生命活动单元第五章学科生物年级高一教学目标与核心素养目标说明光对植物生长发育的调节作用，简述温度、重力等参与调节植物生命活动。阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系。举例说明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。生命观念：通过对光调节植物生长发育的实例分析，运用综合概括的方法认同植物的生长发育始终在环境因素的影响、调节下完成；光在植物生长发育的全过程都起调节作用；温度、重力等其他环境因素也参与调节植物的生长发育，形成生命观念。（重点）科学思维：通过对科学实验的分析解释及推论，认同光调节植物生长发育的反应过程机制，发展科学思维，阐明植物生命活动的调节具有复杂性和整体性。（难点）科学探究：通过探究构建光调节植物生长发育的反应机制模型，发展科学探究能力。社会责任：通过植物生命活动调节原理引导学生建立正确科学技术价值观，调查调控光、温、重力等因素调节花卉、蔬菜等生长发育的措施和成果，培养社会责任。重点光对植物生长发育的调节作用及植物生长发育调控的复杂性和整体性。难点植物生长发育调控的复杂性和整体性。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课播放视频《植物为什么总是向上生长的》课前查阅资料，播放视频《植物为什么总是向上生长的》观看视频，了解植物为什么总是向上生长的，提出问题，激发学生的学习兴趣。问题探讨问题探讨：种子萌发后，根向地生长、茎背地生长。如果将幼苗横过来。茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长1.茎和根的生长是受哪种因素调节的？提示：是由重力因素调节的2.如果将该幼苗横放在太空中的“天宫二号”内，它的根、茎可能会怎样生长？为什么？提示：是根和茎很可能会横向生长，因为太空中几乎没有重力。“问题探讨”中的实例说明，高等植物的生长发育是受环境因素调节的。光、温度、重力对植物生长发育的调节作用尤为重要。提出问题，分析问题。探究重力对植物生长的影响。联系实际，激发学生求知欲。讲授新课一、光对植物生长发育的调节环境因素参与植物的生命活动：植物的生命活动的调节主要依靠激素调节，同时受环境因素调节。光、温度、重力对植物生长发育都有调节作用。光是植物进行光合作用的能量来源。对于植物来说，光只是起提供能量的作用吗？自主学习，阅读教材第105页“思考·讨论”中提供的三则资料，引导学生从种子萌发、植株的形态建成、开花等角度初步认识光在植物生长发育中的调节作用。光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。【思考讨论光在植物生长发育中的调节作用】资料1：光影响植物种子萌发少数植物（如烟草和莴苣）的种子，需要在有光的条件下才能萌发。有些植物（如早熟禾、毛蕊花）的种子在有光条件下萌发的好一些。还有一些植物（如洋葱、番茄）的种子萌发则受光的抑制。研究发现，萌发需要光的种子一般较小，储藏的营养物质也很少。资料2：豆芽是在黑暗的环境中培育的，它的细胞中不含叶绿素，茎（实际上很大一部分是下胚轴）比在光下要长很多。豆芽一旦见光，就会发生形态变化并长成豆苗。资料3：很多植物的开花与昼夜长短有关。例如，菠菜只有白天长度超过13小时才开花；菊、水稻则要在白天短于一定的时长才开花。当然，也有不少植物的开花与昼夜长短没有关系，如黄瓜、棉花、向日葵等。结论：植物开花与光照时长有关。思考与讨论1.那些需要光才能萌发的种子是需要光照给种子萌发提供能量吗？提示：不是。推测：光本身是植物萌发过程中的一种调节因子。2.从豆芽到豆苗，光对植物的颜色和形态有什么影响？提示：光既促进叶绿索的合成从而使豆苗变成绿色，也会影响豆苗的形态。3.有些植物根据昼夜长短“决定”是否开花，是哪种环境因素在起作用？这与植物激素的分泌有关系吗？提示：是光照时长（黑暗时长）在起作用；与植物激素的分泌有关。4.种子发芽，植株生长、开花接受光的调控，是如何体现植物对环境的适应的？提示：萌发需要光照的种子一般较小，这是对环境的适应，一萌发后能立即进行光合作用，从而避免在无光条件下萌发后“饿死”；植株在生长、开花过程中，跟随着光照的节奏，能保证生命活动正常进行，能保证正常地繁衍后代，这也是植物对环境的适应。在自然界中，种子萌发，植株生长、开花、衰老，等等，都会受到光的调控。植物的向光性生长，实际上也是植物对光刺激的反应。光作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程。植物能够对光作出反应，表明植物可以感知光信号，并据此调整生长发育。那么，植物是怎样感受到光照的呢?科学家研究发现，植物具有能接收光信号的分子，光敏色素是其中的一种。1.光是植物进行光合作用的能量来源2.光作为一种信号，影响、调控植物生长发育的全过程。思考：植物能够对光作出反应，表明植物可以感知光信号，并据此调整生长发育，那么植物是怎样感受到光照的呢？2.植物具有接受光信号的分子——光敏色素（其中的一种）展示光敏色素发现的实验资料，教师引导学生阅读教材106页旁边的“相关信息”，认识光敏色素的功能，同时思考植物是如何一步步将光信号转为生命活动的变化。（1）化学本质：一类蛋白质（色素—蛋白复合体）②分布：植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富③吸收光的类型：主要吸收红光和远红光相关信息：光敏色素主要吸收红光和远红光。植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。可以认为，环境中的红光、蓝光，对于植物的生长发育来说，是非常关键的。3.光调控植物生长发育的反应机制教师指导学生阅读教材图5-12，并与学生一起总结光调控植物生长发育的反应机制：植物能够对光作出反应，说明植物可以感知光信号，并调整自身的生长发育，是因为植物具有能接受光信号的分子。（1）感受信号：光敏色素被激活，其结构发生变化（2）传导信号：信号经过转导传递到细胞核内（3）发生反应：细胞核内特定基因转录变化（4）表现出生物学效应：相应mRNA翻译出特定蛋白质光敏色素是一类蛋白质（色素-蛋白复合体），分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应思考植物细胞能否接受光等环境信号从而调节植物生长发育阅读教材资料，思考，小组分析讨论，回答老师提问，得出结论等，形成新的认识。小组讨论，探究光对植物生长发育的调节。认真听讲思考问题阅读资料信息，小组讨论得出结论，和科学家的结论相比较，理解科学实验设置和实验结论的严谨。阅读脚下，思考讨论相关问题。小组代表讲台展示合作构建的模型，回答同学提问。通过情景资料，使学生思考植物是否可以接受环境信号的调节，引发学生的好奇，同时导入本节课题。通过阅读，分析光对植物生长发育的调节，创设问题情境导入新课，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。根据上述概括，思考相关问题，由浅入深，层层剖析，以加深学生对科学探究的精神。发展学生的科学思维，提高学生的科学素养，培养学生的合作学习能力和交流能力通过现象、实验、本质的学习，使学生不断深入理解光的调节，更通过模型的构建和交流展示把抽象的知识系统化。考向突破1.下列关于光在植物生长发育中的调节作用的说法，正确的是（D）A.番茄种子的萌发需要有光条件下B.棉花需白天长度超过13小时才开花C.光敏色素主要分布在叶肉细胞内D.光作为一种信号，影响调控植物的生长、发育的全过程2.下面关于光调控植物生长发育的反应机制的说法，不正确的是（B）A.光敏色素的本质是蛋白质B.光敏色素主要吸收红光、蓝光C.光通过影响光敏色素的结构影响特定基因的表达D.光作为一种信号，影响、调控植株的生长、开花等新课讲授二、参与调节植物生命活动的其他环境因素二、参与调节植物生命活动的其他环境因素1.温度参与植物生长发育的调节除了光，温度、重力等环境因素也会参与调节植物的生长发育小组合作探究，阅读课本107页资料一和二，讨论树干上年轮深浅不一的原因？年轮的稠密和稀疏与方向的联系？思考春化作用对植物适应生存环境的意义？【思考讨论温度参与植物生长发育的调节】资料1年轮的形成温带地区，树木年复一年地加粗，构成一圈圈的年轮，表现出季节周期性变化。年轮形成的原因是：春天气候温和、雨量充沛，对树木的生长有利，这是形成层细胞分裂旺盛，新产生的细胞大而明显，导管又大又多，因此，木材就显得颜色淡，质地松软，入夏以后，随着气温增高，雨量减少，特别是到秋天，天气渐冷，雨量更少，形成层活动减弱，分裂出的细胞形状小，加上细胞壁厚，导管又少，木材显得致密而坚硬，颜色也深。在春夏季细胞分裂快、细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带；在秋冬季细胞分裂慢、细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带。资料2：春化作用有些植物在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花。这种经历低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用。冬小麦、蕙兰等就是这样。没有春化作用，植物只保持营养生长，不会开花结果。春化作用一般要在0~5℃保持40~50天，而高温或缺氧可解除春化作用。春化作用的感受器官是芽内的分生组织。冬小麦：9-10月播种，经过冬天后，来年春天开花结果。思考：冬天温度低，有时会冻伤麦苗，为何不能在春天播种冬小麦呢？实践：在春季播种冬小麦，会使得麦苗夏季旺长却不开花或者开花太晚，造成减产。结论：冬小麦需要经历一段时间的低温诱导方可开花（春化作用）。思考与讨论讨论1.树木的年轮与季节的温度变化有什么直接关系？提示：年轮的形成，是树木生长对一年中不同时期环境温度反应的结果。讨论2.有的植物需要经过春化作用才能开花，这对于它们适应所生存的环境有什么意义？提示：这样可以避免出现在冬季来临之前开花从而无法正常结果的情况。讨论3.关于温度参与调节植物生长发育的实例，你还能举出一些吗？提示：学生根据自己的情况回答。光合作用：夏日正午光照充足，但因蒸腾作用强，气孔关闭，CO2进入叶片受阻，光合作用反而弱。叶片变黄、脱落：落叶树的叶片在秋冬季变黄、脱落。植物的所有生理活动都是在一定的温度范围内进行，温度可以通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。此外，植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。植物分布的地域性很大程度上就是由温度决定的。温度参与植物生长发育的调节的具体表现（1）随着季节轮回，气温_____________，植物_____、_____、______、______，生命活动的节奏追随着季节的步伐。（2）随着昼夜交替，气温__________，植物的______也会有_______和______之分。（3）植物的所有生理活动都是在______________________进行；（4）温度可以通过影响__________、__________、__________和__________、_______等生命活动，从而参与调节植物的生长发育。（5）植物分布的_________很大程度上就是由温度决定的。答案提示：（1）周期性变化发芽开花落叶休眠（2）午高夜低代谢旺盛缓慢（3）一定的温度范围内（4）种子萌发植株生长开花结果叶的衰老脱落（5）地域性【总结讲述】植物生命活动的节奏追随季节的步伐，植物所有生理活动都是在一定的温度范围内进行，温度参与植物生命活动的调节。2.重力参与植物生长发育的调节【资料展示】PPT展示植物水平放置一段时间后茎的背地生长和根的向地生长，引导学生回顾生长素有关知识解释原因，提出“植物是如何感受重力的呢？”引发学生思考。（1）调节实例：根的向地性、茎的背地性正向重力性：根顺着重力方向向下生长（根的向地性）负向重力性：茎背着重力方向向上生长（茎的背地性）思考：根的向地生长和茎的背地生长有什么意义呢？根向地生长，可以深扎根，利于吸收水分和无机盐；茎背地生长，可以将枝条伸向天空，利于吸收阳光进行光合作用。（2）调节机理：茎生长的背地性与根生长的向地性的解释外因：重力引起生长素在植物体内分布不均匀；根和茎对生长素浓度的敏感性不同。内因：根对生长素敏感，浓度高抑制生长；茎对生长素不敏感，浓度高促进生长。调节机理：植物根茎中具有感受重力的物质和细胞，将重力信号转换成运输生长素的信号，造成生长素分布的不均衡，从而调节植物的生长方向。（3）假说淀粉平衡石假说指导学生阅读教材第108页淀粉-平衡石假说，分析根向地生长的调节机制。关于“淀粉——平衡石假说”的内容，并用信息观来分析重力对生长素分布的影响。之后，教师带领学生总结：温度和重力通过影响植物的生命活动和激素调节等参与调节植物的生长发育淀粉—平衡石假说：植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞，即平衡石细胞来实现的。在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重比较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。根横放时，淀粉体下沉在细胞近地侧的内质网上，诱导内质网释放Ca2+到细胞质基质，Ca2+与钙调蛋白结合后活化Ca2+泵和IAA泵（均为ATP驱动泵），使近地侧积累较多的Ca2+和IAA。阅读资料，认同温度参与调节植物生命活动，分组讨论，探究参与调节植物生命活动的其他环境因素。小组讨论，回答相关问题。阅读资料，讨论交流，理解温度调节植物的种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老脱落进而影响生长发育。回顾生长素的知识，思考新问题。思考并回答问题阅读教材，梳理重力影响植物生长的机制，形成新的知识体系。通过对春化作用的讨论，理解植物对温度的反应实际是植物对环境变化的一种适应。培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。通过探究实际案例，分析原因，培养学生问题探究能力及创新意识。引导学生关注生命现象，形成生物可对环境信号做出反应以适应环境的观点。发展学生能够自我学习、构建新的知识体系的能力。考向突破判断正误（1）春化作用是指植物开花需经一定光照时长的诱导（×）（2）重力可调节植物生长发育，但与植物形态建成无关（×）（3）高等植物正常生长发育需要各个器官、组织、细胞之间的协调和配合（√）（4）植物的生长发育完全由植物激素调控（×）3.下面关于温度参与植物生长发育的调节的叙述，不正确的是（D）A.温度可影响种子萌发、植株生长、开花结果等生命活动B.冬小麦在生长期需要经历一段时期的低温之后才能开花C.温度能影响代谢的快慢D.温度不能决定植物分布的区域性4.下列有关图示的描述，错误的是（C）A.图①中生长素的含量是a＝b、c＝d，植物水平生长B.图②中生长素的含量是a<b、c<d，a、c、d促进生长，b抑制生长C.图②中根的向地性和茎的背地性均能体现生长素的作用为低浓度促进生长，高浓度抑制生长D.综合分析图①②可知，重力能够导致生长素分布不均匀新课讲授三、植物生长发育的整体调控指导学生于都教材第108页“植物生长发育的整体调控”，梳理基因、激素、环境三种因素在调节植物生长发育过程中的相互关系。PPT展示植物生长发育过程中基因、激素、环境调节关系的概念图。【总结讲述】植物的生长、发育、繁殖、休眠，实际上是植物相应环境变化，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。高等植物是由许多细胞组成的高度复杂的有机体，它的正常生长发育需要各个器官、组织和细胞之间的协调和配合。1.基因表达调控植物细胞里储存着全套基因，但是某个细胞的基因如何表达则会根据需要作调整。植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控之下。2.激素调节激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用。同时，激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。3.环境因素调节植物响应环境变化，调控基因表达以及激素产生、分布，最终表现在器官和个体水平上的变化。教师组织学生，师生共同总结植物生长发育的整体调控：阅读教材内容，构建概念图，体会分子、细胞以及个体水平上的调节本质，体会植物生命活动调节的整体性和复杂性，分析植物生长发育的整体调控。通过探究植物生长发育的整体调控，让学生自主梳理学习内容，培养它们自主学习能力，分析生长素的合成、运输与分布，提高学生概括能力。发展学生的知识加工能力，使学生构建更加科学完善的知识体系，形成生物感受环境接受环境调节并适应环境的观点。课外实践设计实验，验证植物根向地性的感受部位在根冠已有的研究表明，植物的根是靠根冠中的细胞感受重力，从而引起根的向地生长。真的是这样吗我们也可以设计实验来进行验证。提示：实验可以用刚刚萌发的玉米粒实际上是颖果，农业上称为种子）为材料。为便于观察，可在培养皿中铺上湿棉花，将刚萌发的玉米粒放在其中培养。为验证到底是否是根冠感受重力，引起根的向地生长，应该怎样设计实验组、对照组？与同学讨论，小组合作设计并完成实验。【实验变量】：自变量：是否有根冠（可采用切除根冠的方法进行处理）因变量：根是否出现向地生长（可通过观察玉米根尖是否向下弯曲生长来对因变量进行观测）【实验思路】：①取10颗大小、萌发程度大致相同的刚刚萌发的同种玉米粒，随机分成数量相同的甲、乙两组。②去除甲组玉米粒的根冠，乙组玉米粒不作处理，分别放在两个含有湿棉花的培养皿中。③置于温度适宜的暗室中培养一段时间。④观测两组玉米粒根尖是否出现向地弯曲生长。【预期结果、得出结论】：如果甲组玉米根尖不出现向地弯曲生长，乙组均出现向地弯曲生长，即可证明植物根向地性的感受部位在根冠。考向突破5.下列关于植物生长发育的整体调控的叙述，错误的是（C）A.植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控之下B.激素的产生和分布是基因表达调控的结果C.激素的产生和分布不受环