对初中生物实验的材料开发与再利用的探索

孙敬东

在几年的生物教学中，对生物探究式学习，使学生掌握生物学知识、提高生物学科素养、激发对生物学的兴趣有着不可比拟的作用。这就要求教师在教学中用心挖掘教材，利用好生活中实际条件并结合教学内容开发适用于教与学的使用，经济、环保的“新材料”。

在对鲁教版生物学新教材六年级下册：第三单元被子植物的一生中的探究“种子萌发的环境条件”“种子萌发的过程”“根的什么部位生长最快”以及绿色植物与生物圈的水循环的观察与思考“根毛的结构”“植物的蒸腾作用实验内容的教学后，学生发现了一些问题和想法告诉了我，他们以不同的角度去看问题，肯定了他们的想法，并和他们一起做了一些改进。

一、问题的提出

在学习探究“种子萌发的环境条件”实验时，关于种子萌发需要“充足的空气”这一条件时多数人都以为盖瓶盖就是隔绝空气，后来老师 “强调了试验中4号瓶的水是给种子隔绝空气的作用”这样又出现了新问题就是“水的变量问题”所以我想“有没有更好的方法所以更清楚地区别水和空气这两个变量问题呢？”“同时学生在写‘作出假设时又提到‘阳光、营养这两个变量条件”“还有实验时用的大瓶子能不能换成小点的装置？”“实验后材料被销毁，但后面的探究学习中又用到，能不能一探多用呢？”

为此，我们开始设计了以下实验方案：

（一）制订计划：

1.材料准备：

每组十只试管、各50粒绿豆、小麦、纸巾、标签、烧杯、泥土若干、医用注射器一支、皮塞、镊子1把、蒸馏水、黑纸筒。

2.设计实验：

（1）在标签上写上“1～10”数字，分别贴在十只试管上，分十组。

（2）前8只试管放入纸巾，（纸巾折叠大小与试管长短大小相当）纸巾一侧用镊子放入5粒绿豆，另一侧放5粒小麦种子，放在试管口下1/3处，放在试管架上。

（3）2、4、5、6、7号管加适量的水，1号管不加水，3号管加入淹过种子的水量。

（4）8号管加入土壤浸出液适量，6号试管用皮塞蓋住，再用注射器针管插入抽出管内空气。

（5）把4号管放入透光冰箱保鲜室中；5号管放入透光60℃恒温箱中、把1、2、6、7、8号管放在试管架上一起摆放在靠窗的桌子上，并用黑纸筒盖住7号管。

（6）一周内每天观察哪一管中的种子发育成幼苗，并记录。

（二）分析归纳条件

1.2号管是对照组，管内有适宜的温度、一定的水分、充足的空气和接受可见光和无外界营养；1、3、4、5、6、7、8号管是实验组。

2.1号管无水分（其他条件同2号瓶，本组对无水条件的探究设计）。

3.3号管加入过量的水分（其他条件同2号瓶，本组对过量水条件的探究设计）。

4.4号管提供过低温度（其他条件同2号瓶，本组对低温条件的探究设计）。

5.5号管提供过高温度（其他条件同2号瓶，本组对高温条件的探究设计）。

6.6号管控制无充足的空气条件（其他条件同2号瓶，本组对空气条件的探究设计）。

7.7号管放在黑暗的地方（其他条件同2号瓶，本组对阳光条件的探究设计）。

8.8号管满足（其他条件同2号瓶，本组对外界营养条件的探究设计）。

二、问题解决方案及思路

问题1：作出假设时出现不同的意见。书本提出与3个环境条件有关，但有的组员提出种子萌发是否还需要阳光的照射？解决：为避免摆放的环境不同，温度和湿度可能不同，不能保证环境条件相同，所以把1、2、6、7、8号管放在试管架上一起摆放在靠窗的桌子上，7号管用不透光纸筒遮挡。4号放透光冰箱中，5号放透光的恒温箱中来施加变量验证。

问题2：在设计对照实验中，瓶中的水量是否符合要求，而且2、4、5、6、8号管放入的水量要相同，放多或放少会影响实验结果。解决：因水的量不同，所以用有刻度注射器，注入等量水更准确。8号管不同的是土壤浸出液但量一样。

问题3：在分析实验结果得出结论的过程中，有组员提出：本实验中只用了绿豆或小麦一种种子，能否证明其他的种子对外界条件需要也相同呢？解决：经小组讨论后，我们在一个装置中纸巾的两侧同时放入两种种子进行观察。

问题4：在实施计划中对实验观察，还有的同学想看看农民把种子种在土里生长的情况；有的同学想用一个装置同时验证两个变量条件的方法。解决：我就增补了9号管模拟土中种子的实验组和10号管同时探究水与空气两变量条件实验组，进行观察。

三、新的发现（开发再利用）

1.这些装置在试验后并没有马上废弃处理，而是对1～9号组的试管去掉施加的变量条件，放入与原2号对照组相同条件下观察。发现只有5号管中种子不萌发外都萌发了；7号组的叶由黄变绿了；8号和9号长得都很旺盛。分析原因是当种子萌发条件具备时还可以萌发；5组的种子不萌发可能是种子已死亡；7号组的叶由黄变绿了是由于见光合成了叶绿素；8、9组长的旺盛是因为土中有营养。

2.在后来学习探究 “种子萌发的过程”“根的什么部位生长最快”以及绿色植物与生物圈的水循环，观察与思考“根毛的结构”“植物的蒸腾作用”的实验中发芽的试管组都派上了用场。其中我用5、6、9号组满足了对“种子萌发的过程”观察实验；并用5、6号组用镊子取出绿豆芽的根尖用黑钢笔轻画间距为1毫米的四条线（以根尖为起点向上）用镊子再小心把芽放回原处（避免把刻线涂抹掉）观察变化。还用9号组完成观察与思考“根毛的结构”的实验（因土色较深根贴在管壁生长时，根毛清晰可见）。还用9号组的豆苗套袋完成“植物的蒸腾作用”实验。

四、收获和体会

通过这次探究活动，学生在基本掌握科学探究方法和步骤的基础上，学会如何运用已有的知识，提高设计探究实验的能力。实验中，虽然遇到了一些困难，但他们共同努力，积极探讨把问题一一解决，在实践中对材料稍加变化、改造实现了探究实验的材料开发与再利用，能一次实验多次利用的效果。