幾種探究種子萌發(fā)條件實驗裝置的設(shè)計與分析

劉 萍 南蘭蘭 劉 艷 楊智偉 劉丹丹

(1河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 新鄉(xiāng) 453007； 2河南潢川縣春申中心學(xué)校 465150； 3河南省嵩縣第一高級中學(xué) 471000)

人教版生物學(xué)教材七年級上冊給出探究種子萌發(fā)環(huán)境條件的裝置，該實驗裝置存在一定不足之處：①學(xué)生誤以為擰緊瓶蓋就沒有空氣了；②4號瓶內(nèi)較多的水并不能完全阻止空氣，實際操作時，4號瓶內(nèi)種子也會萌發(fā)；③罐頭瓶橫放容易滾動，造成水移位，且不好操作；④適量的水不好控制，學(xué)生操作時加多加少都會產(chǎn)生誤差。據(jù)此，本文重新設(shè)計幾種探究種子萌發(fā)環(huán)境條件以及內(nèi)外條件的實驗裝置。

1 探究種子萌發(fā)環(huán)境條件實驗裝置的重新設(shè)計

1.1 實驗裝置重新設(shè)計之一 取2個相同的玻璃杯(試管也可)，分別注入剛冷卻的涼開水(氧氣少)至玻璃杯容積的1/3處，再在玻璃杯底放入數(shù)粒種子，然后分別在兩個玻璃杯的水面處和杯口處塞入中間插有筷子的海綿，海綿上均放置數(shù)粒種子(圖1)，注意海綿要松緊適度，太松易脫落，太緊空氣無法通過(插筷子是起固定作用，可避免海綿放置不平整和掉落)，最后將2個玻璃杯分別放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環(huán)境中，觀察實驗現(xiàn)象。

圖1 探究種子萌發(fā)環(huán)境條件實驗裝置之一

此裝置設(shè)計巧妙，實驗材料容易獲得，操作簡單可行，但仍存在不足之處：①海綿的透氣性差，松緊度難以把握，太松易脫落，太緊空氣無法通過，導(dǎo)致中間層空氣太少，種子缺少氧氣，從而影響實驗結(jié)果；②此裝置無法補充水量，水分蒸發(fā)會導(dǎo)致水位下降，從而導(dǎo)致中間層種子缺水而影響萌發(fā)。

1.2 實驗裝置重新設(shè)計之二 取2個透明的一次性杯子，在杯子的頂端位置固定四根線，分別在每根線上拴3粒種子，使其分別位于杯子的上部、中部和底部位置。將水加到中間種子的位置使其浸沒大半(圖2)，最后將2個杯子放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環(huán)境中，觀察實驗現(xiàn)象。

圖2 探究種子萌發(fā)環(huán)境條件實驗裝置之二

此裝置實驗材料更加簡單易得，但仍存在不足之處：一次性杯子容量太小，種子數(shù)量較少，實驗結(jié)果存在偶然性；種子表皮比較光滑，容易脫落；用細線捆綁種子時可能會破壞種子結(jié)構(gòu)，從而影響實驗結(jié)果。

1.3 實驗裝置重新設(shè)計之三 取2大(約1500 mL)1小(約500 mL)的透明塑料飲料瓶，將大飲料瓶用剪刀從瓶底往上12 cm處橫向剪斷，形成一個大杯，將小瓶放入大瓶做成的杯中，從高出杯口約1 cm處用剪刀橫向剪斷，在小瓶做成的杯身上均勻地打上小孔(近杯口2 cm內(nèi)不要打孔)。然后，將打有小孔的小瓶放回大瓶中，在2瓶間的空隙內(nèi)填入干凈的衛(wèi)生紙(或沙、土)，小瓶內(nèi)加水。另取1大飲料瓶剪出1長條(長度約17 cm，寬約5 cm)，順向折成3層(以增加其強度)，形成寬約1cm多的窄長條，插入小杯內(nèi)，用線在窄條的上中下各捆上1粒具有萌發(fā)力的蠶豆種子，中間的一粒種子的位置應(yīng)處于大杯口的位置,種子的一半在杯口上，一半在杯口下。分別取具有萌發(fā)力的小麥和菜豆(或綠豆)種子，每隔2 d沿大杯杯壁兩側(cè)各播種1粒種子(一邊種小麥、另一邊種菜豆或綠豆),下種的深度只平齊大杯口，并在大杯外種子對應(yīng)處用不干膠貼上播種日期(圖3)。注意觀察比較種子的萌發(fā)狀況，做好記錄。通過該實驗，可以了解種子萌發(fā)所需的外界條件和種子萌發(fā)的過程及類型。實驗過程中應(yīng)注意補充內(nèi)杯的水分。

圖3 探究種子萌發(fā)環(huán)境條件實驗裝置之三

該實驗取材簡單可行，用一套裝置完成種子萌發(fā)的環(huán)境條件和種子萌發(fā)的過程兩項實驗內(nèi)容，值得借鑒。但此裝置仍然有所不足：①探究種子外部環(huán)境時，只捆綁了一粒種子，實驗結(jié)果存在偶然性，且用細線捆綁種子可能會破壞種子結(jié)構(gòu)；②探究種子萌發(fā)的過程時，由于種子埋的深淺不同，所以土或沙中氧氣含量也不同，最早種下的種子由于埋得深，土壤中氧氣含量少，萌發(fā)得慢；而最晚種下的種子由于埋得淺，土壤中氧氣含量多，反而萌發(fā)得快，所以可能會影響種子萌發(fā)過程的觀察。

2 探究種子萌發(fā)內(nèi)外的條件實驗裝置

2.1 實驗裝置設(shè)計之一 分別取甲乙2個玻璃杯以及若干濾網(wǎng)，杯子中盛1/3涼開水(氧氣少)，每個杯子中用膠帶粘兩層濾網(wǎng)，第一層粘在水面上，第二層粘在距離杯口1/3處，然后在每層濾網(wǎng)上放若干等量的種子；濾網(wǎng)上的種子分為3類：切除胚的種子、煮熟的種子和飽滿的活種子。杯子左側(cè)放切除胚的種子，濾網(wǎng)中間放飽滿的活種子，右側(cè)放煮熟的種子，甲乙裝置分別放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環(huán)境中(圖4)。這樣，1個實驗裝置就可以同時探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件和自身條件。此裝置中的玻璃杯還可以改用2個相同的飲料瓶、燒杯或其他瓶子，濾網(wǎng)可由窗紗等網(wǎng)狀物品代替。

圖4 探究種子萌發(fā)內(nèi)外條件的實驗裝置

2.2 實驗裝置設(shè)計之二 取甲乙丙丁4個培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿內(nèi)均勻鋪上餐巾紙或報紙，①甲培養(yǎng)皿中不加水，放入25℃左右環(huán)境中；②乙培養(yǎng)皿加適量水，放入25℃左右環(huán)境中；③丙培養(yǎng)皿中加入適量水，放在4℃左右冰箱中；④丁培養(yǎng)皿中加滿水，讓種子完全浸沒在水中，放入25℃左右環(huán)境中。種子分為3類：切除胚的種子、煮熟的種子和飽滿的活種子。培養(yǎng)皿左側(cè)放切除胚的種子，中間放飽滿的活種子，右側(cè)放煮熟的種子。若實驗成功，則只有乙培養(yǎng)皿中間的種子發(fā)芽，從而證明種子萌發(fā)不僅需要適宜的環(huán)境條件還需要有完整的種子結(jié)構(gòu)。此裝置中的培養(yǎng)皿可以由碟子、碗和大瓶蓋等生活用品代替。

上述實驗中的水均應(yīng)使用溫開水，減少水中所含氧氣，實驗過程中還應(yīng)及時加水，以防止水分蒸發(fā)影響實驗結(jié)果。種子萌發(fā)成幼苗后，還可以利用幼苗，完成“探究根什么部位生長最快”和“植物的無土栽培”等實驗，從而增強實驗的連續(xù)性，而且將知識進行綜合復(fù)習(xí)，形成體系。

(基金項目：河南省教師教育課程改革研究“‘國培計劃’河南省農(nóng)村初中生物學(xué)教師培訓(xùn)的針對性與實效性研究”，No.2014-JSJYYB-029；“基于網(wǎng)絡(luò)研修的‘國培計劃’可持續(xù)發(fā)展研究”，No.2015-JSJYZD-013；河南師范大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位研究生實踐教學(xué)研究項目“河南省農(nóng)村初中生物學(xué)實驗課現(xiàn)狀的調(diào)查、分析與對策研究”，No.201501)