“探究种子萌发的外界条件”实验创新及改进

李勇

1 教材分析

生物学是一门以实验为基础的自然科学，很多生物学原理、规律都是从实验中得出的。新课改提出的生物学学科核心素养很好地体现了生物学的本质。生物学实验正是锻炼学生的科学思维和进行科学探究的重要方法。

“探究种子萌发的外界条件”选自初中生物济南版八年级上册第四单元第一章第四节种子的萌发，是进一步学习种子萌发的过程的基础。教材中提出的探究问题是：“水和空气是种子萌发的外界条件吗？”《义务教育生物学课程标准（2011年版）》中的要求是描述种子萌发的条件，但是，教材中探究实验的有些过程可能因为某些条件的限制无法实施。这就需要教师对探究实验进行一些创新和改进，争取让每一位学生都能参与到实验中去，然后使学生通过实验探究，亲历问题的发现过程，从而激发学习兴趣和学习主动性。

2 学情分析

己有的水平：学生对种子的主要结构己经有所认识;明确了生命活动需要适宜的温度、适量的水分、充足的营养供给，以及时刻需要获得空气中的氧气进行呼吸：并具备一定的实验分析、设计、操作和探究能力。

存在的问题：学生缺乏对种子萌发时所需条件的直观观察，很难将各种条件与种子的萌发建立牢固的联系：从认知特点上看，学生对知识的获得需要直观材料的支持。

3 教学目标

①描述影响种子萌发的外界条件;②通过自主探究和小组合作探究，增强科学探究能力;③通过探究过程，增强敢于实践、勇于发现、大胆创新的精神，并逐步形成严谨的实验习惯和互助合作的精神品质。

4 教学过程

4.1 课前播种实践，做好实验前的铺垫

在实验的两周前，教师先让学生观看种子萌发的视频，让学生感受生命的奇妙，然后号召学生自己播种一些常见植物的种子。教师引导学生思考让所播种子能顺利萌发的方法，并提示学生做好种子萌发的观察、记录，初步分析影响种子萌发的外界条件。

设计意图：学生亲历问题的发现，做好实验前的铺垫，从而激发学习兴趣，并初步树立种子萌发需要适宜的外界条件的意识，为后期的进一步实验探究做好铺垫。

4.2 课堂交流、分析结果、作出假设、制定计划

教学时，教师引导学生回顾前期播种时所做的工作，针对记录的结果和发现的问题进行交流。学生进一步得出影响种子萌发可能的外界条件，然后大胆地作出假设，并根据所假设的条件通过小组内分工合作选择实验器材、设计实验装置与实验步骤。这是本节课的重难点所在，教师需要注意及时根据学生小组的反馈进行引导。

（1）各小组汇总在播种中遇到的可能会影响种子萌发的外界条件。全班学生讨论，归纳出影响种子萌发的外界条件。学生所讨论出的影响因素往往会集中在空气（常见生物的呼吸离不开空气）、温度（任何生物的生存都需要适宜的温度）、水分（没有水就没有

生命），以及土壤、阳光等方面上。这些因素不管正确与否，正是需要通过探究过程要着重解决的重点。针对学生归纳出的因素，教师要协调好各小组对探究因素的选择，指导学生每两人选择一个条件进行对照实验，每个小组共探究三个影响条件。然后，学生自己因地制宜地选取合适的实验器材和装置设计实验。

（2）因为教材上建议的实验器材和装置多有缺陷，所以教师需要根据实际情况略做改进：

①由于实验用水都是清水，清水中含有无机盐离子，不利于学生理解“种子萌发需要的是水分，而不是无机盐”。实际学习中，有的学生认为，种子之所以能萌发与清水中含有营养物质有关。因此，教师可以用放置了一段时间的蒸馏水替换装置中的清水。

②由于实验中需要随时关注水量的变化，还要及时加水，不仅费时费力，而且还浪费了大量的纱布和吸水纸。对此，可以用剪成圆形的比瓶子内径稍小的厚海绵替代。这样在装置中加上足量的水分后，不仅可以让种子借助海绵漂浮在水面上萌发，并且能让种子通过它不断获取水分。同时，为了防止种子从海绵上滚落到水底，可以先在海绵中间用剪刀剪去约厚2mm的一部分，然后再放置种子，种子基本就不会滚落了。

③探究空气中的氧气对种子萌发影响的实验装置不严谨，水中也溶解有一定量的氧气，而且空气中的氧气会不断溶解到水中。同时，与对照组相比，由于一个水多，另一个水少，不少学生直观地认为导致种子未萌发的影响条件是水分过多引起的。若去除装置中的氧气，可以将蒸馏水反复煮沸冷却后加入实验组中，放入海绵与种子后，再注满二氧化碳排净空气后拧紧瓶盖，并在瓶盖口周围涂抹上凡士林进一步密封，其他条件与对照组相同。这样实验组与对照组相比，变量为氧气的量。探究这一变量的小组需要在教师的帮助下制备和收集二氧化碳。

④增加了土壤和光照对种子萌发影响的探究。因为有部分学生认为：假如土壤不影响种子的萌发，为什么种子总是播种在肥沃的土壤中呢？而且将种子种植在土壤中不利于观察，那么有没有与土壤成分基本一样，而又易于实验和观察的材料呢？这时，教师可以向学生介绍制备土壤浸出液的方法。对光照产生疑问是因为部分学生认为：万物生长靠太阳，离开了光照，种子不能萌发。探究光照因素的小组要注意实验组的设计。

⑤將萌发缓慢的大豆或蚕豆，用绿豆替代，可以节约时间。大豆或蚕豆的体积大，结构明显，用来观察种子萌发的过程更合适，绿豆发芽快，便于及时观察。另外，玻璃的广口瓶不利于移动观察，易损坏，会产生危险。教师可以引导学生用大的塑料瓶来替代，如装蜂蜜的广口塑料瓶、大的矿泉水瓶或饮料瓶，把上半部分去掉即可。

设计意图：针对学校实验室的具体情况，教师对实验装置和器材加以改进后，再通过对变量的分析与控制，以及引导学生寻找一些触手可及的实验材料，便帮助学生顺利地预设了对照实验，从而突破了难点。

4.3 小组课后实施探究

根据课堂上的合作交流结果和制定的计划，各小组课后自备实验装置到校实验，实施计划，最后得出结论，表达交流;通过对对照实验结果的分析交流，总结出影响种子萌发的外界条件。教师在这一过程中要及时指导，提醒学生在装置上贴上标签，控制好变量设置对照实验，并帮助学生解决实验中遇到的问题。如在设置探究温度的对照实验中，实验组可放进透光的保鲜柜中，对照组靠近保鲜柜放置就可以了，可以避免学生对光照这一变量的疑虑继续增加。

设计意图：学生通过分析实验现象与结果，得出可信的实验结论，排除了光照、土壤这两种条件，进一步巩固了实验的重难点，品尝到了成功的喜悦，有利于激发学习兴趣和学习主动性。

4.4 理论联系实践

教师使学生明白“清明前后，种瓜点豆”、粮食贮藏的原理，并回扣自己实践的播种结果。学生明确了种子萌发的所需要的条件后，可以指导播种实践，从而让知识更好地服务于生活。探究过程改进后，不仅有利于重难点的突破，而且更好地体现了新课改的理念。

5 实验的创新点

（1）实验过程和方法的创新，分课前——课堂——课后——理论联系实践这四步走，让学生体会了亲历实践和科学探究过程，培养了学生的科学态度和价值观，更好地体现了课标的理念。

（2）创新实验装置和器材的创新：改进了探究空气对种子萌发影响的实验装置，使过程和结果更严谨;选用了一些废旧物品替换了原实验中的一些材料，体现了环保的理念，如用海绵替代了纱布和吸水纸，减少了浪费，而且改进后的装置不用再随时浇水，减轻了学生在实验中的工作量;用用过的塑料瓶替换了玻璃瓶，增加了便携性、安全性，降低了花费。

（3）实验中所有的器材简便易得，都可以重复利用，从而让实验走近了学生。

6 教学反思

教师要相信学生，把课堂还给学生，放开牢牢握住的学生的手，给每一名学生提供亲历实践和探究的机会，让学生在主动求知的过程中提高生物学学科核心素养。