初中生物學(xué)“種子的萌發(fā)”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

唐永鳳 王雅玲 史江寧

（1 太原第六十中學(xué)校 山西太原 030009 2 太原市教研科研中心 山西太原 030002）

“種子的萌發(fā)”是7年級教學(xué)中較重要的一節(jié)，學(xué)生見過、吃過豆芽，但很少有學(xué)生參與過農(nóng)作物種植，對種子的萌發(fā)認(rèn)識不充分，對此在教學(xué)中應(yīng)采取多觀察、多思考、多實(shí)踐等方式讓學(xué)生對種子萌發(fā)有更直觀的認(rèn)識，因此實(shí)驗(yàn)尤為重要。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含2 個(gè)部分，一是探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件，二是驗(yàn)證種子萌發(fā)產(chǎn)生二氧化碳。

1 探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件

這部分是人教版《生物學(xué)》7年級上冊第3 單元第2 章“被子植物的一生”的一個(gè)探究活動(dòng)，是初中生物學(xué)課程中第1 個(gè)涉及多個(gè)探究因素的探究活動(dòng)。對于學(xué)生而言，此探究活動(dòng)有較大的難度，一是實(shí)驗(yàn)裝置和材料選取不當(dāng)不易成功，二是要探究的條件不止1 個(gè)，要設(shè)置的對照組也不止1個(gè)等一系列困難。對此設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1）通過探究知道種子萌發(fā)需要的外界環(huán)境條件。

2）通過設(shè)計(jì)實(shí)施實(shí)驗(yàn)，初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組、對照組。

1.2 材料用具 綠豆、紗布、4 個(gè)大小一樣的一次性透明塑料飯盒（帶蓋）、標(biāo)簽紙、冰箱、恒溫培養(yǎng)箱。

1.3 方法步驟

1）準(zhǔn)備綠豆種子40 粒，4 個(gè)帶蓋的一次性透明飯盒，一個(gè)小勺，紗布等。

2）4 個(gè)標(biāo)簽上分別寫1、2、3、4，分別貼在塑料盒上，每個(gè)盒子中放一塊4 層紗布。按照下表對各裝置進(jìn)行設(shè)置。

表1 裝置設(shè)置條件

3）蓋緊塑料蓋，2～3 d 后觀察哪個(gè)裝置中的種子萌發(fā)。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 只有2 號種子萌發(fā)出胚芽，1號、3 號完全未萌發(fā)，4 號胚根長出一小部分，但不再繼續(xù)生長，胚芽未長出。

1.5 結(jié)論 種子萌發(fā)需要適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。

1.6 實(shí)驗(yàn)分析 本實(shí)驗(yàn)中，有3 組對照實(shí)驗(yàn)，變量和組別分別是：

2 號為對照組，1 號、3 號、4 號為實(shí)驗(yàn)組。

實(shí)驗(yàn)中4 號加入過量水，與空氣隔絕，但也長出一小段（約1～3 mm）胚根，后不再繼續(xù)生長，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果均如此。為排除水中氧氣對種子萌發(fā)的干擾，筆者又進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將水煮沸3～5 min，充分去盡水中溶解的空氣，加滿裝置，蓋蓋密閉，待完全冷卻后打開蓋子，加入種子，再加蓋密閉，種子依然萌發(fā)出小段胚根。分析原因是種子萌發(fā)前期進(jìn)行無氧呼吸提供能量，使胚根萌出，后期進(jìn)行有氧呼吸，需氧量增加，而后期裝置內(nèi)氧氣不足，胚根不能繼續(xù)生長。

3號種子未萌發(fā)，因溫度過低抑制了酶的活性。

1號種子未萌發(fā)，種子萌發(fā)必須吸夠足夠的水分才能啟動(dòng)一系列酶的活動(dòng)。

1.7 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

1）實(shí)驗(yàn)用具選擇。本實(shí)驗(yàn)選擇一次性透明塑料餐盒，學(xué)生容易觀察，不容易打碎，易操作。蓋子較緊，可防止瓶內(nèi)水分蒸發(fā)，以滿足種子萌發(fā)所需要的水分?？臻g較大，也可滿足種子萌發(fā)對氧氣的需求。

將餐巾紙換成紗布，因餐巾紙吸水后易爛、透氣性差，故選用紗布。

培養(yǎng)時(shí)使用恒溫培養(yǎng)箱，溫度可控可調(diào)。

2）實(shí)驗(yàn)材料選擇綠豆，是學(xué)生家中常見的種子之一，出苗相對較齊，發(fā)芽率高，比起黃豆等其他常見種子來說，發(fā)芽所用時(shí)間短，節(jié)省時(shí)間。

3）種子萌發(fā)必須吸收足夠的水分才能啟動(dòng)一系列酶的活動(dòng)，不同種子萌發(fā)時(shí)吸水量不同，含蛋白質(zhì)較多的種子如豆類、花生吸水較多，而禾谷類種子如小麥、水稻等以含淀粉為主，吸水較少。一般種子要吸收其本身重量的25%～50%或更多的水分才能萌發(fā)。實(shí)際操作中如灑水過少，很難使種子短時(shí)間內(nèi)萌發(fā)，故本實(shí)驗(yàn)中2 號、3 號灑水較多，以快要淹沒種子為宜，這樣種子剛好能吸收完水分且不影響種子接觸空氣，容易萌發(fā)。

4）本實(shí)驗(yàn)是初中生物學(xué)中第1 個(gè)涉及多個(gè)探究因素的探究活動(dòng)，有3 組對照實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，常會(huì)誤以為有3 個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，違背了單一變量原則。實(shí)驗(yàn)時(shí)可讓每組學(xué)生選擇其中一個(gè)對照實(shí)驗(yàn)，最后小組間交流，更易理解對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置。

5）本節(jié)課第2 課時(shí)是測定種子萌發(fā)率，待此實(shí)驗(yàn)完成，2 號種子萌發(fā)后，可讓學(xué)生統(tǒng)計(jì)全班學(xué)生的萌發(fā)出的種子數(shù)目，計(jì)算種子發(fā)芽率。

6）下一節(jié)課即是根毛根尖的觀察實(shí)驗(yàn)，可用此實(shí)驗(yàn)中萌發(fā)的種子觀察根毛根尖，實(shí)驗(yàn)時(shí)在2號種子上蓋層潮濕的紗布，以做到遮光、保持濕潤，防止根變色發(fā)紅，不易觀察根毛等結(jié)構(gòu)。

2 驗(yàn)證種子萌發(fā)產(chǎn)生二氧化碳

種子萌發(fā)時(shí)呼吸作用旺盛，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，二氧化碳是一種無色無味的氣體，如何通過簡單易行的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀地感受到呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳？經(jīng)過在教學(xué)中不斷研究，本著裝置簡單效果明顯的目的，使用注射器和輸液管制作實(shí)驗(yàn)裝置，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)原理 利用二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁的性質(zhì)，驗(yàn)證種子呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳。

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

2.3 制作材料 50 mL 注射器1 個(gè)，輸液管1個(gè)，試管1 支。

2.4 制作及使用方法

1）將輸液管前端帶靜脈針的細(xì)管取下，剪掉靜脈針。將細(xì)管與注射器連接，并將輸液管上的流速調(diào)節(jié)器取下，放在注射器前端的輸液管上，以起到閥門的作用。

2）將流速調(diào)節(jié)器打開，把注射器活塞拔出，放入浸泡好的綠豆種子30 粒左右。

3）將活塞推進(jìn)注射器，使注射器中留有充足的空間以便收集二氧化碳，關(guān)閉流速調(diào)節(jié)器。

4）將本教具放在20～25℃恒溫培養(yǎng)箱或者其他溫暖的環(huán)境中幾小時(shí)。

5）待注射器中產(chǎn)生了足夠的二氧化碳后，將注射器連接的輸液管通入澄清石灰水，打開流速調(diào)節(jié)器，推動(dòng)注射器活塞，此時(shí)澄清石灰水逐漸變渾濁。

2.5 裝置優(yōu)點(diǎn)

1）本裝置材料來源于生活，采用注射器、輸液管，材料簡單，成本低。使用種子數(shù)量少。

2）裝置簡單，操作簡便，只需打開流速調(diào)節(jié)器，推動(dòng)注射器即可。

3）裝置氣密性好，種子萌發(fā)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w充足且不易逸出。

4）通入澄清石灰水后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象特別明顯，在課堂教學(xué)中演示，學(xué)生能更直觀地認(rèn)識到種子萌發(fā)產(chǎn)生二氧化碳，能加深學(xué)生印象。

5）一套裝置可以連續(xù)使用，二氧化碳排出后，只需將注射器活塞拔出一段，關(guān)閉流速調(diào)節(jié)器，放置在溫暖的環(huán)境中一段時(shí)間，又可重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，此裝置材料簡單，操作簡便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，曾多次在教學(xué)中使用，學(xué)生反饋較好，且裝置簡單，學(xué)生也可以嘗試制作使用，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。