“探究2，4-D对植物生根的作用”的活动实践及研究
摘 要：“探究2，4-D对插枝生根的作用”是浙科版新教材必修3中的一个活动，本文通过学生对这个活动的探究和实践，在操作层面上摸索出一套可行的实验办法。实验过程中通过设计和实践：“2，4-D的浓度对腊梅、迎春生根的影响”及“2，4-D对豆芽胚轴生长的影响”两个活动。培养了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。本实验材料的选择和设置、实验方法等供同行参考。
关键词：探究活动 实践及研究
高中生物浙科版必修3中有 “2，4-D对插枝生根的作用” 活动安排，但是对何种枝条，何种浓度范围，外界条件的控制等没有描述，各种报道颇不一致。有报道20-25mg∕L处理插穗容易生根，但是在书本上，这既不是根的最适宜浓度，也不是茎的最适宜浓度。且有资料表明，不同的处理方法如喷洒、浸泡、蘸取、涂抹所需浓度差别很大。另外学生对生长素的浓度促进植物生长的影响，只停留在书本知识，没有具体操作，缺乏感性认识，为弄清上述问题，进一步培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。特在三月初组织学生16人，分4组探究相关的两个课题：1：探究2，4-D的浓度对插枝生根的影响；2：探究2，4-D的浓度对植物生长的影响。
实践活动探究如下：
一、提出问题
(一)选择什么生长素?学生通过上网查资料的形式知道：常用的生长素类似物有IPA、IBA、NAA、2，4-D等。其中IBA诱发的根长作用强烈，但价格较贵，2，4-D可促进插枝生根，化学性质稳定，使用安全，价格便宜。
(二)如何使用生长素类似物？A、喷洒：将水溶液均匀的喷洒到处理部位；B、浸泡：将需处理的部位浸泡在水溶液中；C、蘸取：将需处理的部位如枝条基部蘸上粉剂；D、涂抹、制成羊毛脂软膏涂抹在处理部位1。学生通过讨论后采取浸泡方法，以便更容易控制变量。
(三)怎么配置生长素类似物？选择生长素浓度的范围？市场上的2，4-D常为粉剂，由于2，4-D是有机物，要制成溶液应先溶于酒精，再用蒸馏水稀释成不同浓度的溶液。生长素浓度的范围怎么选择？学生有的提议设置在根的最适宜浓度（10-7g∕L）左右，有的提议设置在茎的最适宜浓度（10-2 g∕L）左右。最后实验配置的浓度为2.55x10-7g∕L，2.55x10-5g∕L，2.55x10-3g∕L，2.55x10-1g∕L，2.55g∕L既有根的最适宜浓度，也有茎的最适宜浓度。
(四)选择什么作为实验材料？怎么处理实验材料？教师首先告知学生取材原则：取材方便，操作简便，效果明显。教师鼓励学生可用多种材料作对比。探究一学生选取迎春、腊梅、柳树。学生认为其形成层分裂能力强、发育快、易成活。处理：去掉叶，留两个芽，长15cm，枝条下端切成斜面。扦插后可增加吸水和生根面积，促进成活。探究二学生选择黄豆，赤豆、玉米，蚕豆。处理：浸泡12小时后放在容器中待其胚轴突破种皮待用。此时豆芽的生长速度快，且易培养。
(五)如何培养植物？学生提出了很多方法如水培，沙培，土培等。讨论后认为沙培更容易生根。对种子的培养，学生采取用培养皿，培养皿上垫上滤纸可保持水分。
(六)准备什么实验器具? 烧杯、天平、滴管、花盆、直尺、培养皿等 。
二、作出假设
如低浓度的生长素促进插枝生根，高浓度抑制生根。低浓度促进生长，高浓度抑制生长。
三、设计实验方案
(一)探究2，4-D的浓度对插枝生根的影响
实验目的：通过实验找出一种对迎春、腊梅生根促进作用显著的2，4-D浓度。确定 三月初在本地扦插迎春、腊梅的可行性。
实验步骤：
①分别取60枝枝长、留芽情况大致相同的迎春和30株腊梅的枝条，分成六组，取12个烧杯分别标上1.2.3.4.5.6.里面装上等量的河沙。
②把这些枝条分别浸泡清水和等量的2.55x10-7g∕L，2.55x10-5g∕L，2.55x10-3g∕L，2.55x10-1g∕L，2.55g∕L的2，4-D溶液中24小时。
③把处理好的枝条插入沙中2-3cm，放在光照较弱处，定时浇水，25天后观察根的情况和生长状况。
(二)探究2，4-D的浓度对植物生长的影响
实验目的：通过实验，找出对黄豆芽、赤豆芽生长的较适宜的2，4-D浓度。
实验步骤：
①取60颗刚萌发的黄豆芽、90颗赤豆芽分别分成6组。测量胚轴的长度。取12个培养皿，编号。
②在1号培养皿中加适量的清水，2-6号加等量的的2.55x10-7g∕L，2.55x10-5g∕L，2.55x10-3g∕L，2.55x10-1g∕L，2.55g∕L的2，4- D溶液。
③放在阴暗处培养，定时加等量的培养液，若干天测量胚轴的长度。
四、实施实验步骤：
实验分为四组。两组探究一，两组探究二，每组采用不同的实验材料。第1.2组用时30天，第3.4组用时5天。
五、结果及分析
(一)探究一2，4-对插枝生根的影响：
观察
项目
组别 迎春 腊梅
插穗
总数 成活数 每株平
均根数 平均根长
(cm) 插穗
总数 成活数 每株平
均根数 平均根长
(cm)
1(清水) 10 10 0 5 5 0
2(2.55x10-7) 10 10 0 5 5 0
3(2.55x10-5) 10 10 0 5 5 0
4(2.55x10-3) 10 10 0 5 5 0
5(2.55x10-1) 10 9 0 5 5 0
6(2.55g∕L) 10 1 0 5 4 0
失败原因分析:
①培养时间不够。从开始实验到县教研活动时，总共用时30天，两种植物都未长根，但除了最高浓度的生长素处理的插枝有死亡外，其它都存活，可考虑延长实验时间。要缩短实验时间，可以考虑用草本植物如秋海棠、吊兰等易生根，生长速度快的植物，采用水培。
②实验时间的选择不恰当，三月平均气温10℃左右，最低气温3℃，且连日阴雨天，建议选择三月底四月初为实验时间。
③河沙的湿度过高，不利根的生长。河沙未经消毒，扦插后部分根部发霉。
实验结论：
①高浓度的2,4-D可以杀死植物。
②三月初扦插枝条时间还太早。
③扦插时间足够长，要一个月以上
(二)实验二探究2，4-D的浓度对植物生长的作用
A、黄豆芽的胚轴生长情况：
组别
观察项目 1
(清水) 2
(2.55x10-7g∕L) 3
(2.55x10-5) 4
(2.55x10-3) 5
(2.55x10-1) 6
(2.55)
处理前胚轴的平均长度(cm) 3.27 3.16 3.40 3.36 3.27 3.20
处理后胚轴的平均长度(cm)(5天后) 3.96 4.52 5.11 4.55 3.39 2.94
伸长量(cm) 0.69 1.36 1.61 1.19 0.12 -0.26
B、赤豆的胚轴生长情况：
组别
观察
项目 1
清水 2
2.55x10-7) 3
2.55x10-5 4
2.55x10-3 5
2.55x10-1 6
2.55
处理前胚轴长度(cm) 0.2 0.199 0.210 0.198 0.208 0.20
处理后胚轴长度(cm)
(第3天) 0.52 0.57 0.63 0.74 0.59 0.508
处理后胚轴长度(cm)
(第5天) 0.70 0.66 0.74 0.79 0.65 0.57
生长量(cm) 0.50 0.461 0.53 0.592 0.442 0.37
结果分析：1、用不同浓度的生长素处理黄豆芽现象明显。从2.55x10-7--2.55x10-3g∕L具有明显的促进作用，其中2.55x10-5g∕L的促进作用最强2.55x10-1g∕L起抑制作用，对照组相比，根有明显的增粗。2.55g∕L的生长素抑制、使豆芽变黄甚至杀死豆芽，实验经过五天时 有一颗豆芽死亡，其它豆芽的胚轴萎缩，其它浓度处理的黄豆芽全都存活。
2、用不同浓度的生长素处理赤豆芽现象不明显。因为其生长速度较慢，根较细，测量有一定难度。在这一组浓度中促进作用最大的为2.55x10-3g∕L， 2.55g∕L的浓度对赤豆的生长抑制作用但不能杀死，与黄豆芽有区别，说明同一浓度的生长素对不同植物影响不同。
3、实验时我们还用了玉米种子、蚕豆作实验材料，但玉米种子萌发时间长，需15天左右。蚕豆的胚轴生长速度过慢。
4实验得到豆芽胚轴弯曲，难以测量。可用线测或考虑让豆芽固定直立生长，以便测量结果。
结论：①低浓度的2，4-D促进植物生长，高浓度的2，4-D抑制或杀死植物。②不同的植物的最适宜浓度不同。
六、反思
（一）通过这次实践活动，调动了学生学习生物的积极性。学生从接到课题之初，就为实验各个环节的设计和操作展开激烈的讨论。并设计了多组实验进行探究。也通过网上查询的方式查阅了大量资料。更重要的是，学生在这30天的'实践活动中，不仅提高了动手能力，而且增强了团队合作意识。
（二）通过这次实验学生学会了如何书写对照实验三步骤。在实验的设计过程知道自变量、无关变量的控制，因变量的检测方法。在实践中学会应用，如对插枝的处理基本做到长度、留芽数相同。并且在二十多天的培养植物中浇等量的水，给予相同的光照等等都体现了对无关变量的等量处理。
（三）在结果的展示环节，学会了设计简单的表格，提高学生语言的精确度。如学生往往遗漏了生长素处理前胚轴平均长度的设计，有的学生把胚轴的平均长度描述成胚轴的长度。学会了表格和曲线图的相互转换，实际是自变量和因变量关系形式的改变。
（四）提高了分析问题的能力，改进实验方案的能力。在2，4-D的浓度对插枝影响的实验中，对生根所需时间很多参考文献提到了不同的数据。当实验用时30天未长根时，学生从时间、温度、湿度、光照、植物种类等各个方面提出了自己的看法，设计了各种改进方案。
（五）教师在实验前对学生进行基本技能的培训和指导。如植物培养方法的指导，包括培养器皿的选择、培养形式、外界条件的控制等。在实验中对学生严密监控，包括处理意外情况，协助更改方案。实验后指导分析实验数据和撰写论文。
参考文献：
1宋建陵 “植物相性运动”和“植物生长调节剂对植物生长发育的影响”的实验设计 生物学通报 2003-4
2陈 维 三种生长素类似物对月季和蔷薇扦插生根的影响 生物学通报 2004-11
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