探究“ 根的什么部位生長最快”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新改進(jìn)

摘 要：“ 根的什么部位生長最快” 實(shí)驗(yàn)因?qū)嶒?yàn)材料培養(yǎng)、畫線工具及畫線距離要求高導(dǎo)致結(jié)果誤差較大，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)開出率。通過對材料選擇、培養(yǎng)方法、畫線方式等進(jìn)行探索，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用試管和脫脂棉培養(yǎng)裝置培養(yǎng)玉米幼根，用0. 1 mm 防水眼線筆以0. 5 mm 作為區(qū)域長度效果佳，使學(xué)生從宏觀上理解根生長的原因，利于概念形成及學(xué)生科學(xué)探究能力培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：根生長最快部位;實(shí)驗(yàn)材料;畫線工具;畫線距離

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

“根的什么部位生長最快” 是山東科學(xué)技術(shù)出版社初中生物學(xué)六年級下冊第三單元第二章第二節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)。其目的是讓學(xué)生通過培養(yǎng)、測量、數(shù)據(jù)分析，感知根生長最快的部位，為理解根長長的原因奠定基礎(chǔ)。但教師在與學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)：①用培養(yǎng)皿培養(yǎng)的幼苗幼根大部分彎曲生長，且根尖會(huì)穿過紗布生長，不便于學(xué)生測量和觀察。②用中性筆劃線，墨水在潮濕環(huán)境中易擴(kuò)散、模糊，測量誤差大。③教材指出用中性筆輕輕地自幼根尖端向上等距離畫4 條線，劃線的距離因?qū)嶒?yàn)材料、培養(yǎng)條件等因素的不同差異較大。

針對以上問題，筆者經(jīng)過查閱相關(guān)文獻(xiàn)并多次嘗試，找出了效果較為明顯的實(shí)驗(yàn)方案。

一、實(shí)驗(yàn)材料的選取

選取粒大飽滿且度過休眠期的綠豆、黃豆、玉米、小麥種子各10 粒浸種24 小時(shí)后，同時(shí)放到培養(yǎng)皿中，在適宜的條件下培養(yǎng)，結(jié)果見表1。

通過表1 可知，綠豆種子和小麥種子的幼根生長較快，小麥種子和玉米種子的根毛便于觀察，且幼根相對挺直，但小麥幼根較細(xì)不易畫線。玉米長出幼根時(shí)間適中，且幼根較為粗壯，是本實(shí)驗(yàn)較為理想的材料。

二、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇

實(shí)驗(yàn)裝置的選擇需考慮滿足幼根生長所需條件，取放幼根時(shí)對根毛損傷小，材料易得等因素。筆者嘗試?yán)萌N裝置培養(yǎng)幼根，通過比較確定最佳方案。

（ 一） 培養(yǎng)皿培養(yǎng)裝置

將剛長出胚根的玉米種子放到鋪有雙層紗布的培養(yǎng)皿中，加入適量的水，培養(yǎng)觀察（見圖1）。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)該方法培養(yǎng)的幼根剛開始根毛明顯，大部分幼根挺直，但隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，幼根大部分彎曲生長，且根尖會(huì)穿過紗布生長，在幼根畫線培養(yǎng)后不便于學(xué)生測量。

（ 二） 試管和吸水紙培養(yǎng)裝置

把吸水紙圍在試管內(nèi)壁上，將玉米種子放在吸水紙和試管內(nèi)壁之間，管內(nèi)注入清水，直至吸水紙的一部分浸在水中為止，但不要浸沒種子（見圖2）[1] 。但這種培養(yǎng)方式存在：使幼根生長緩慢且部分彎曲，取幼苗時(shí)容易掉入水中或損傷根毛。

（ 三） 試管和脫脂棉培養(yǎng)裝置

用適量浸濕的脫脂棉包裹一粒即將萌發(fā)的玉米種子，將其塞入盛有適量清水的試管中，用膠頭滴管向脫脂棉滴2～3 滴清水，以保證水分充足（見圖3）[2] 。后續(xù)培養(yǎng)過程中需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)向脫脂棉滴加清水。這種培養(yǎng)方式培育的幼苗幼根大部分挺直且根毛便于觀察，不用放大鏡也能看得很清楚。

綜上所述，選擇玉米種子，用試管和脫脂棉培養(yǎng)裝置培養(yǎng)幼根是較為理想的培養(yǎng)裝置。

三、畫線工具的選擇

為解決教材中用中性筆畫線的幼根在潮濕的環(huán)境下墨水易擴(kuò)散、模糊問題，筆者選擇用0. 1 mm 油性筆及0. 1 mm 防水眼線筆分別進(jìn)行畫線實(shí)驗(yàn)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用0. 1 mm 油性筆畫線的幼根在潮濕的環(huán)境下，墨水依然存在易擴(kuò)散、模糊現(xiàn)象。而用防水眼線筆畫線的幼根無損傷且標(biāo)記清晰，能夠準(zhǔn)確測量。因此，選取0. 1 mm 防水眼線筆進(jìn)行畫線，實(shí)驗(yàn)效果最佳。需要注意的是在畫線前需將幼根根尖水分吸干，待所畫標(biāo)記晾干后再將幼苗放入試管中。

四、畫線距離的確定

選取3 株幼根挺直的玉米幼苗，用防水眼線筆輕輕地自幼根尖端向上每間隔2 mm 畫一條線，并自下而上分別以A、B、C、D 表示。放入試管繼續(xù)培養(yǎng)，在第二天和第三天分別測量相鄰兩條線之間的距離并記錄。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如圖4 所示。

通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，3 株幼苗的A 區(qū)域明顯伸長，B、C 區(qū)域稍有伸長，而D 區(qū)域無變化。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是畫線間距過大，使得A 區(qū)域包含了根冠、分生區(qū)和部分伸長區(qū)。

基于以上分析，并查閱資料設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。選取3 株幼根挺直的玉米幼苗，自根尖量取2 mm 長度，在此區(qū)間內(nèi)從下向上等距離畫4條線，每個(gè)區(qū)域均為0. 5 mm，分別用A、B、C、D表示。將種子放入試管繼續(xù)培養(yǎng)，在第二天和第三天分別測量相鄰兩條線之間的距離并記錄。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理見圖5、圖6。

從圖6 和圖7 看出：根尖的4 個(gè)區(qū)域均有不同程度的生長，其中C 區(qū)生長最快。由此可見，對玉米來說，以0. 5 mm 作為每個(gè)區(qū)域的長度是較為合適的。當(dāng)然，不同的植物、不同的環(huán)境條件導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有差異，在教學(xué)中教師應(yīng)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以確定最終合適的間距。

五、總結(jié)與反思

（ 一） 實(shí)驗(yàn)材料的選取

筆者通過對綠豆、黃豆、玉米、小麥等多種種子的幼根及根毛生長情況進(jìn)行觀察和記錄，明確了玉米種子在長出幼根時(shí)間、幼根粗壯程度以及根毛便于觀察等方面的優(yōu)勢，為實(shí)驗(yàn)提供了更為理想的材料。

（ 二） 實(shí)驗(yàn)裝置的選擇

筆者嘗試了培養(yǎng)皿培養(yǎng)裝置、試管和吸水紙培養(yǎng)裝置以及試管和脫脂棉培養(yǎng)裝置，并對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的比較。最終選擇的試管和脫脂棉培養(yǎng)裝置，能夠滿足幼根生長所需條件，對根毛損傷小，且材料易得，為幼根的培養(yǎng)提供了更好的環(huán)境。

（ 三） 畫線工具的選擇

針對教材中使用中性筆畫線存在的墨水易擴(kuò)散、模糊以及可能損傷幼根的問題，筆者選擇了0. 1 mm 油性筆及0. 1 mm 防水眼線筆進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對比發(fā)現(xiàn)，0. 1 mm 防水眼線筆能夠解決墨水?dāng)U散和模糊的問題，且對幼根無損傷，標(biāo)記清晰， 能夠準(zhǔn)確測量， 提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（ 四） 畫線距離的確定

通過多次實(shí)驗(yàn)，對不同畫線間距下玉米幼根根尖的生長情況進(jìn)行了分析。最終確定以0. 5 mm 作為每個(gè)區(qū)域的長度，能夠使根尖的4個(gè)區(qū)域均有不同程度的生長，且能夠清晰地觀察到C 區(qū)生長最快，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

宏觀上的認(rèn)知為微觀探索奠定了基礎(chǔ)。教師可以在做此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生利用顯微鏡觀察根尖切片，根據(jù)根尖四個(gè)區(qū)域的細(xì)胞特點(diǎn)劃分出四個(gè)區(qū)域，宏觀與微觀相結(jié)合進(jìn)而形成根生長最快的部位是伸長區(qū)這一概念。

通過查閱文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)對于本實(shí)驗(yàn)還可以采用量筒法[2] 、吸管塑料杯培養(yǎng)法[3] 、刀片切除法[4] 等多種方法進(jìn)行培養(yǎng)。教師可指導(dǎo)興趣小組學(xué)生對以上方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)探究改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)，找到操作性更強(qiáng)、更為普及的實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)在活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張濤，孫曉峰，張海鷗. 義務(wù)教育教科書（ 五·四學(xué)制）·生物學(xué)·教師教學(xué)用書[ M] . 濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

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（ 責(zé)任編輯：加順花）