“觀察豆類種子的發(fā)芽及幼苗生長對光的適應(yīng)”實驗的改進(jìn)

鄔丹妮 （寧波國家高新區(qū)信懋小學(xué) 浙江寧波 315000）

華師大版《科學(xué)》7年級上教材第5 章第1 節(jié)“艷麗多姿的生物”中“觀察豆類種子的發(fā)芽及幼苗生長對光的適應(yīng)”是教學(xué)難點，該年級學(xué)生按照教材進(jìn)行實驗后卻難以對種子的發(fā)芽過程進(jìn)行有效觀察與記錄。為了提高課堂效率，也由于目前鮮有該類實驗的文獻(xiàn)報道，筆者對該實驗進(jìn)行改進(jìn)，并獲得一系列科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，供師生在課堂中交流使用。

1 針對教材實驗的改進(jìn)

1）原實驗采取“將種子置于棉花與瓶壁之間（3 粒種子放在瓶壁不同方向）”這樣的放置方式，種子的發(fā)芽易相互干擾，且種子在瓶壁不同方向，接收的光照強度難以保證一致，需要人為定時改變廣口瓶的位置。本改進(jìn)實驗將種子分別播種于盛有等體積固體培養(yǎng)基的試管中展開實驗（圖1），一 個 試管播 種1 顆種子，一方面避免了種子相互之間的干擾，另一方面沒有了棉花的干擾，更容易清楚地觀察到整個幼苗的生長形態(tài)及特點。

圖1 固體培養(yǎng)基

2）原實驗需要每天觀察種子的發(fā)芽情況，并逐日記錄。一方面每日的記錄工作相對繁瑣，學(xué)生易遺漏某些信息，且記錄結(jié)果具有實效性，若有遺漏無法重新完善信息；另一方面，某些學(xué)生用拍照的形式記錄結(jié)果，但照片受干擾因素較大，如拍攝角度、光線等，比較過程中效果不夠理想，若能直接觀察實物之間的差異，效果可能會更好。筆者創(chuàng)新設(shè)計，隔一天進(jìn)行播種（由于當(dāng)時室溫較低），在最后一天對各個實驗組進(jìn)行同時觀測并記錄，提高了課堂效率，使結(jié)果的呈現(xiàn)更為直觀。

3）本實驗結(jié)果其中有2 項要求測量幼苗莖長度和根長度，需要學(xué)生每天重復(fù)用鑷子從廣口瓶中取出幼苗進(jìn)行測量，而根的生長與棉花交錯盤繞，難以分離，再放回原處，這樣重復(fù)測量易損壞幼苗及根部，對幼苗生長造成影響，學(xué)生很難得到圖2的良好效果。改進(jìn)實驗利用瓊脂粉與水配制而成的固體培養(yǎng)基培養(yǎng)種子，不僅方便學(xué)生將幼苗的根與莖完整取出而不受破壞，而且僅需在實驗最后進(jìn)行一次測量，更大程度地減少對幼苗根、莖的機械傷害，使測量的數(shù)據(jù)更為可靠。

圖2 赤豆種子的發(fā)芽過程

2 具體實驗方案

2.1 實驗?zāi)康?幫助學(xué)生了解植物種子的發(fā)芽過程及幼苗生長對光的適應(yīng)，通過設(shè)計實驗，學(xué)生進(jìn)一步提升科學(xué)探索的能力。

2.2 實驗原理 種子的萌發(fā)需要水，而加入的瓊脂粉起到一定的凝固作用，既保證了種子的固著，又利于種子生根，便于學(xué)生觀察各器官生長情況。種子發(fā)芽利用種子原有的有機物，因此不需要向試管中加入其他營養(yǎng)物質(zhì)。隔天播種后，在最后一天的觀測等效于對種子萌發(fā)過程的連續(xù)觀測。

2.3 實驗器具與材料 試管、量筒、玻璃棒、長鑷子、綠豆、瓊脂粉、蒸餾水。

2.4 實驗步驟

1）實驗第1 天，按照水∶瓊 脂粉=1000∶7.5 加入燒杯加熱溶解，攪拌均勻，配制固體培養(yǎng)基。選取6 支試管，向試管中各加入10 mL 配制好的固體培養(yǎng)基。同時，選取大小、質(zhì)量相近的綠豆種子清水浸泡24 h。

2）實驗第2 天，選取浸泡后質(zhì)量相同的6 顆種子用長鑷子輕輕放置在固體培養(yǎng)基表面，實驗分為2 組，每組平行設(shè)計3 支試管，一組光照處理，另一組黑暗處理，在試管上做好標(biāo)記，置于10℃下培養(yǎng)。

3）實驗第3 天，進(jìn)行步驟1，實驗第4 d 進(jìn)行步驟2。如此循環(huán)，共進(jìn)行實驗10 d。

4）實驗第11 天，學(xué)生取出光照組及黑暗組各試管中的幼苗（圖3、圖4），用清水清洗根部后（圖5），分別測量幼苗根與莖的長度。為減少誤差，學(xué)生取3 次平行實驗數(shù)據(jù)的平均值，使實驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。同時學(xué)生觀察并比較幼葉的大小、顏色及展開情況。

圖3 光照組幼苗

圖4 黑暗組幼苗

圖5 清洗后幼苗

3 實驗結(jié)果

3.1 根的總長度 每組選取3 株幼苗測量根總長度結(jié)果見圖6，求平均值，結(jié)果見表1。

3.2 莖的總長度 每組選取3 株幼苗測量莖總長度結(jié)果見圖6，求平均值，結(jié)果見表1。

表1 測量幼苗的根、莖長度求得平均值（單位：mm）

3.3 幼葉的大小、顏色及幼葉展開情況 學(xué)生觀察到光照組幼葉顯著大于黑暗組幼葉，且光照組幼葉呈綠色，而黑暗組幼葉呈黃色，此外，光照組隨著培養(yǎng)時間延長，對生的葉片逐漸展開，而黑暗組對生的葉片彼此閉合。

4 分析與討論

從實驗結(jié)果看，光照處理的種子發(fā)芽情況明顯不如黑暗處理的種子，究其原因，光對莖的伸長有明顯抑制作用。光照處理植物幼苗，其體內(nèi)自由IAA 含量要低于黑暗處理組，導(dǎo)致莖矮小。由此有學(xué)生提出在種植農(nóng)作物時要合理密植，通風(fēng)透光，使得莖稈粗壯不倒伏。同時光照處理的種子生根情況也明顯不如黑暗處理的種子，原因是光也可以抑制作物根的生長，查閱資料了解到，光促進(jìn)根內(nèi)形成 脫落酸［1］。

通過比較發(fā)現(xiàn)，葉片中的葉綠體必須在光照下才能誘導(dǎo)產(chǎn)生，因此光照處理的種子發(fā)芽后幼葉呈綠色，黑暗處理的種子發(fā)芽后幼葉呈黃色。

5 結(jié)論

本實驗證明光照處理下的種子在萌發(fā)過程中根和莖會生長較短，但更加粗壯，有利于幼苗的直立。當(dāng)光照較弱時，幼苗的莖段會生長更快，以獲得充足的光照，這便是幼苗生長對光的適應(yīng)。此外，光的誘導(dǎo)促使葉綠體的合成，進(jìn)一步促進(jìn)幼苗進(jìn)行光合作用合成有機物，用于自身生長發(fā)育，這也是幼苗生長對光的適應(yīng)。