“观察豆类种子的发芽及幼苗生长对光的适应”实验的改进

邬丹妮 （宁波国家高新区信懋小学 浙江宁波 315000）

华师大版《科学》7年级上教材第5 章第1 节“艳丽多姿的生物”中“观察豆类种子的发芽及幼苗生长对光的适应”是教学难点，该年级学生按照教材进行实验后却难以对种子的发芽过程进行有效观察与记录。为了提高课堂效率，也由于目前鲜有该类实验的文献报道，笔者对该实验进行改进，并获得一系列科学准确的数据，供师生在课堂中交流使用。

1 针对教材实验的改进

1）原实验采取“将种子置于棉花与瓶壁之间（3 粒种子放在瓶壁不同方向）”这样的放置方式，种子的发芽易相互干扰，且种子在瓶壁不同方向，接收的光照强度难以保证一致，需要人为定时改变广口瓶的位置。本改进实验将种子分别播种于盛有等体积固体培养基的试管中展开实验（图1），一 个 试管播 种1 颗种子，一方面避免了种子相互之间的干扰，另一方面没有了棉花的干扰，更容易清楚地观察到整个幼苗的生长形态及特点。

图1 固体培养基

2）原实验需要每天观察种子的发芽情况，并逐日记录。一方面每日的记录工作相对繁琐，学生易遗漏某些信息，且记录结果具有实效性，若有遗漏无法重新完善信息；另一方面，某些学生用拍照的形式记录结果，但照片受干扰因素较大，如拍摄角度、光线等，比较过程中效果不够理想，若能直接观察实物之间的差异，效果可能会更好。笔者创新设计，隔一天进行播种（由于当时室温较低），在最后一天对各个实验组进行同时观测并记录，提高了课堂效率，使结果的呈现更为直观。

3）本实验结果其中有2 项要求测量幼苗茎长度和根长度，需要学生每天重复用镊子从广口瓶中取出幼苗进行测量，而根的生长与棉花交错盘绕，难以分离，再放回原处，这样重复测量易损坏幼苗及根部，对幼苗生长造成影响，学生很难得到图2的良好效果。改进实验利用琼脂粉与水配制而成的固体培养基培养种子，不仅方便学生将幼苗的根与茎完整取出而不受破坏，而且仅需在实验最后进行一次测量，更大程度地减少对幼苗根、茎的机械伤害，使测量的数据更为可靠。

图2 赤豆种子的发芽过程

2 具体实验方案

2.1 实验目的 帮助学生了解植物种子的发芽过程及幼苗生长对光的适应，通过设计实验，学生进一步提升科学探索的能力。

2.2 实验原理 种子的萌发需要水，而加入的琼脂粉起到一定的凝固作用，既保证了种子的固着，又利于种子生根，便于学生观察各器官生长情况。种子发芽利用种子原有的有机物，因此不需要向试管中加入其他营养物质。隔天播种后，在最后一天的观测等效于对种子萌发过程的连续观测。

2.3 实验器具与材料 试管、量筒、玻璃棒、长镊子、绿豆、琼脂粉、蒸馏水。

2.4 实验步骤

1）实验第1 天，按照水∶琼 脂粉=1000∶7.5 加入烧杯加热溶解，搅拌均匀，配制固体培养基。选取6 支试管，向试管中各加入10 mL 配制好的固体培养基。同时，选取大小、质量相近的绿豆种子清水浸泡24 h。

2）实验第2 天，选取浸泡后质量相同的6 颗种子用长镊子轻轻放置在固体培养基表面，实验分为2 组，每组平行设计3 支试管，一组光照处理，另一组黑暗处理，在试管上做好标记，置于10℃下培养。

3）实验第3 天，进行步骤1，实验第4 d 进行步骤2。如此循环，共进行实验10 d。

4）实验第11 天，学生取出光照组及黑暗组各试管中的幼苗（图3、图4），用清水清洗根部后（图5），分别测量幼苗根与茎的长度。为减少误差，学生取3 次平行实验数据的平均值，使实验数据更加准确。同时学生观察并比较幼叶的大小、颜色及展开情况。

图3 光照组幼苗

图4 黑暗组幼苗

图5 清洗后幼苗

3 实验结果

3.1 根的总长度 每组选取3 株幼苗测量根总长度结果见图6，求平均值，结果见表1。

3.2 茎的总长度 每组选取3 株幼苗测量茎总长度结果见图6，求平均值，结果见表1。

表1 测量幼苗的根、茎长度求得平均值（单位：mm）

3.3 幼叶的大小、颜色及幼叶展开情况 学生观察到光照组幼叶显著大于黑暗组幼叶，且光照组幼叶呈绿色，而黑暗组幼叶呈黄色，此外，光照组随着培养时间延长，对生的叶片逐渐展开，而黑暗组对生的叶片彼此闭合。

4 分析与讨论

从实验结果看，光照处理的种子发芽情况明显不如黑暗处理的种子，究其原因，光对茎的伸长有明显抑制作用。光照处理植物幼苗，其体内自由IAA 含量要低于黑暗处理组，导致茎矮小。由此有学生提出在种植农作物时要合理密植，通风透光，使得茎秆粗壮不倒伏。同时光照处理的种子生根情况也明显不如黑暗处理的种子，原因是光也可以抑制作物根的生长，查阅资料了解到，光促进根内形成 脱落酸［1］。

通过比较发现，叶片中的叶绿体必须在光照下才能诱导产生，因此光照处理的种子发芽后幼叶呈绿色，黑暗处理的种子发芽后幼叶呈黄色。

5 结论

本实验证明光照处理下的种子在萌发过程中根和茎会生长较短，但更加粗壮，有利于幼苗的直立。当光照较弱时，幼苗的茎段会生长更快，以获得充足的光照，这便是幼苗生长对光的适应。此外，光的诱导促使叶绿体的合成，进一步促进幼苗进行光合作用合成有机物，用于自身生长发育，这也是幼苗生长对光的适应。