“探究种子萌发的条件”实验教学设计

韩爱兰 初 敏

(山东省博兴县实验中学 滨州 256500)

1 教材和学情分析

分组实验“探究种子萌发的条件”是济南版八年级生物学上册第三单元第一章第四节的内容，为自主探究实验。种子萌发的条件包括自身条件(完整的、有活力的胚以及供胚萌发的营养物质)和环境条件(适宜的温度、适量的水分、充足的空气等)两个方面。教材中只对种子的萌发需要水分和空气两个环境条件进行了探究。初二学生已经具有一定的探究能力，这个实验从选材、操作等过程都比较简单，可以尝试进行多方面的拓展。

将教材中“观察种子的结构”与“探究种子萌发的条件”两个实验合二为一，让学生能够在动态的种子萌发和植株生长的过程中，直观感知种子的各部分结构与其功能相适应的特点，并解决诸如“残缺的种子能否萌发”“叶绿素的形成受什么因素的影响”“影响植物生长的外界因素有哪些”等生成性问题。

2 教学设计

2.1 开放实验时间和场所 种子萌发需要较长时间，因此由课堂实验改为课下实验。以小组为单位自由选择探究条件并设计实验，规划操作步骤，用iPad记录整个实验过程，然后课上展示交流并量化评价。此外，该实验没有用到化学试剂等，可以在实验室以外场所进行。让学生在家中进行，瓶子、罐子、纱布等都是现成的实验工具；绿豆、花生、玉米等都是随手可取的实验材料；阳台、冰箱、暖气片等都是方便的实验场所。

2.2 多样化的实验材料 ①不同种类的种子： 绿豆、花生、玉米等，可以开阔学生视野；②种子的不同呈现方式： 带豆荚的大豆(观察在果实中的种子，理解种子和果皮、果实的关系)、裸露的大豆和玉米(认识各部分结构)、煮熟的玉米(观察胚和能够剥离的透明果皮，形成“一粒玉米”就是一个果实的概念)；③探究残缺种子的萌发情况： 被虫子咬伤的种子、人为剖开的种子(分别设置不同的残缺比例)、被污染的种子。

2.3 自主设计实验装置 教师学生分别进行创新设计，然后共同讨论评出最佳方案。

(1) 利用纯净水塑料瓶改制的装置 图1是利用废弃纯净水塑料瓶改装的多层孵化装置。其特点是： ①方便携带和操作；②可以针对多个变量进行探究，既可以对诸如水分、空气、温度、土壤、光照等环境条件进行探究，又可以对种子的完整性、胚的活力、充足的营养等自身条件进行探究；③利于控制变量；④便于观察实验现象。

图1 植物种子萌发多层孵化装置

(2) 一次性塑料杯简易装置 图2是利用透明的一次性杯子改装的简易孵化装置，用纱布卷装填在杯子中，杯底放水，种子在纱布之间。特点是： 便于对比观察现象，可以观察胚的各部分在萌发过程中的变化及不同完整程度(分别切除胚根、胚芽、子叶及全部胚)的种子的萌发情况。

图2 种子萌发简易装置

2.4 自主设计多样化的探究方案 具体设计方案如下：

(1) 探究环境因子对种子萌发的影响 以“温度、空气、水、光”为实验变量，探究绿豆种子萌发的环境条件(表1)。

绿豆容易萌发，适合做基础探究。在种子萌发后，可持续观察有光和无光条件下幼苗的生长情况，为后面“光合作用”的学习打下基础。

表1 探究环境因子对种子萌发的影响实验设计

(2) 不同种子萌发条件的比较 在探究(1)的基础上进行拓展。分别选择单子叶的玉米、小麦、水稻，双子叶的菜豆、花生、西瓜等种子进行比较研究。可以由多个小组合作完成，持续观察单子叶植物和双子叶植物根系的特点。

(3) 溶液的酸碱度对种子萌发的影响 可结合实验结果引导学生分析酸雨以及水污染对农业生产的负面影响，形成环保意识(表2)。

表2 溶液的酸碱度对种子萌发的影响实验设计

(4) 以“种子的完整性”为变量探究种子萌发的自身条件 双子叶植物选择个体大的花生种子容易操作和观察(表3)。实验证明，玉米种子萌发的状况随胚乳受损程度的增大而降低。纵剖后剩余2/3和1/2的胚都能萌发，并且可以观察到胚芽、胚轴、胚根以及胚乳的变化。花生种子，当子叶受损时，萌发状况随子叶受损程度的增大而降低。两种种子都显示，当胚的某一部分受损时，未受损部分能够发育，但是因为缺少某个部分不能形成相应的器官而无法正常生长成植物体。

表3 种子完整性对种子萌发影响的实验设计

3 教学反思

本设计由学生自己制定计划，并根据实际情况及时发现问题，及时调整并不断完善和改进探究方案，对于较难的问题能通过收集资料、请教他人、自己动手探究等多种途径寻找解决方法。学生不再仅仅是观众，而是作为编剧、导演、演员直接参与整个探究过程，亲身体验探究过程的神秘、刺激和精彩，领悟合作的合力效应，享受发现和成功的快乐，创新精神和实践能力都得到了提升。

用iPad记录整个实验过程，课下探究课上展示，可以把研究过程中获得的零散的、间断的、静态的知识变成一个连续的、动态的、富有生命力的完整探究过程，使模糊的、抽象的知识变得清晰、具体，顺利完成问题研究的量变到质变飞跃，充分体现了“以学生为主体”和“现代技术为教学服务”的教学理念。