幾種探究種子萌發條件實驗裝置的設計與分析

劉 萍 南蘭蘭 劉 艷 楊智偉 劉丹丹

(1河南師范大學生命科學學院 新鄉 453007； 2河南潢川縣春申中心學校 465150； 3河南省嵩縣第一高級中學 471000)

人教版生物學教材七年級上冊給出探究種子萌發環境條件的裝置，該實驗裝置存在一定不足之處：①學生誤以為擰緊瓶蓋就沒有空氣了；②4號瓶內較多的水并不能完全阻止空氣，實際操作時，4號瓶內種子也會萌發；③罐頭瓶橫放容易滾動，造成水移位，且不好操作；④適量的水不好控制，學生操作時加多加少都會產生誤差。據此，本文重新設計幾種探究種子萌發環境條件以及內外條件的實驗裝置。

1 探究種子萌發環境條件實驗裝置的重新設計

1.1 實驗裝置重新設計之一 取2個相同的玻璃杯(試管也可)，分別注入剛冷卻的涼開水(氧氣少)至玻璃杯容積的1/3處，再在玻璃杯底放入數粒種子，然后分別在兩個玻璃杯的水面處和杯口處塞入中間插有筷子的海綿，海綿上均放置數粒種子(圖1)，注意海綿要松緊適度，太松易脫落，太緊空氣無法通過(插筷子是起固定作用，可避免海綿放置不平整和掉落)，最后將2個玻璃杯分別放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環境中，觀察實驗現象。

圖1 探究種子萌發環境條件實驗裝置之一

此裝置設計巧妙，實驗材料容易獲得，操作簡單可行，但仍存在不足之處：①海綿的透氣性差，松緊度難以把握，太松易脫落，太緊空氣無法通過，導致中間層空氣太少，種子缺少氧氣，從而影響實驗結果；②此裝置無法補充水量，水分蒸發會導致水位下降，從而導致中間層種子缺水而影響萌發。

1.2 實驗裝置重新設計之二 取2個透明的一次性杯子，在杯子的頂端位置固定四根線，分別在每根線上拴3粒種子，使其分別位于杯子的上部、中部和底部位置。將水加到中間種子的位置使其浸沒大半(圖2)，最后將2個杯子放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環境中，觀察實驗現象。

圖2 探究種子萌發環境條件實驗裝置之二

此裝置實驗材料更加簡單易得，但仍存在不足之處：一次性杯子容量太小，種子數量較少，實驗結果存在偶然性；種子表皮比較光滑，容易脫落；用細線捆綁種子時可能會破壞種子結構，從而影響實驗結果。

1.3 實驗裝置重新設計之三 取2大(約1500 mL)1小(約500 mL)的透明塑料飲料瓶，將大飲料瓶用剪刀從瓶底往上12 cm處橫向剪斷，形成一個大杯，將小瓶放入大瓶做成的杯中，從高出杯口約1 cm處用剪刀橫向剪斷，在小瓶做成的杯身上均勻地打上小孔(近杯口2 cm內不要打孔)。然后，將打有小孔的小瓶放回大瓶中，在2瓶間的空隙內填入干凈的衛生紙(或沙、土)，小瓶內加水。另取1大飲料瓶剪出1長條(長度約17 cm，寬約5 cm)，順向折成3層(以增加其強度)，形成寬約1cm多的窄長條，插入小杯內，用線在窄條的上中下各捆上1粒具有萌發力的蠶豆種子，中間的一粒種子的位置應處于大杯口的位置,種子的一半在杯口上，一半在杯口下。分別取具有萌發力的小麥和菜豆(或綠豆)種子，每隔2 d沿大杯杯壁兩側各播種1粒種子(一邊種小麥、另一邊種菜豆或綠豆),下種的深度只平齊大杯口，并在大杯外種子對應處用不干膠貼上播種日期(圖3)。注意觀察比較種子的萌發狀況，做好記錄。通過該實驗，可以了解種子萌發所需的外界條件和種子萌發的過程及類型。實驗過程中應注意補充內杯的水分。

圖3 探究種子萌發環境條件實驗裝置之三

該實驗取材簡單可行，用一套裝置完成種子萌發的環境條件和種子萌發的過程兩項實驗內容，值得借鑒。但此裝置仍然有所不足：①探究種子外部環境時，只捆綁了一粒種子，實驗結果存在偶然性，且用細線捆綁種子可能會破壞種子結構；②探究種子萌發的過程時，由于種子埋的深淺不同，所以土或沙中氧氣含量也不同，最早種下的種子由于埋得深，土壤中氧氣含量少，萌發得慢；而最晚種下的種子由于埋得淺，土壤中氧氣含量多，反而萌發得快，所以可能會影響種子萌發過程的觀察。

2 探究種子萌發內外的條件實驗裝置

2.1 實驗裝置設計之一 分別取甲乙2個玻璃杯以及若干濾網，杯子中盛1/3涼開水(氧氣少)，每個杯子中用膠帶粘兩層濾網，第一層粘在水面上，第二層粘在距離杯口1/3處，然后在每層濾網上放若干等量的種子；濾網上的種子分為3類：切除胚的種子、煮熟的種子和飽滿的活種子。杯子左側放切除胚的種子，濾網中間放飽滿的活種子，右側放煮熟的種子，甲乙裝置分別放在室溫(25℃左右)和低溫(4℃左右)的環境中(圖4)。這樣，1個實驗裝置就可以同時探究種子萌發的環境條件和自身條件。此裝置中的玻璃杯還可以改用2個相同的飲料瓶、燒杯或其他瓶子，濾網可由窗紗等網狀物品代替。

圖4 探究種子萌發內外條件的實驗裝置

2.2 實驗裝置設計之二 取甲乙丙丁4個培養皿，培養皿內均勻鋪上餐巾紙或報紙，①甲培養皿中不加水，放入25℃左右環境中；②乙培養皿加適量水，放入25℃左右環境中；③丙培養皿中加入適量水，放在4℃左右冰箱中；④丁培養皿中加滿水，讓種子完全浸沒在水中，放入25℃左右環境中。種子分為3類：切除胚的種子、煮熟的種子和飽滿的活種子。培養皿左側放切除胚的種子，中間放飽滿的活種子，右側放煮熟的種子。若實驗成功，則只有乙培養皿中間的種子發芽，從而證明種子萌發不僅需要適宜的環境條件還需要有完整的種子結構。此裝置中的培養皿可以由碟子、碗和大瓶蓋等生活用品代替。

上述實驗中的水均應使用溫開水，減少水中所含氧氣，實驗過程中還應及時加水，以防止水分蒸發影響實驗結果。種子萌發成幼苗后，還可以利用幼苗，完成“探究根什么部位生長最快”和“植物的無土栽培”等實驗，從而增強實驗的連續性，而且將知識進行綜合復習，形成體系。

(基金項目：河南省教師教育課程改革研究“‘國培計劃’河南省農村初中生物學教師培訓的針對性與實效性研究”，No.2014-JSJYYB-029；“基于網絡研修的‘國培計劃’可持續發展研究”，No.2015-JSJYZD-013；河南師范大學碩士專業學位研究生實踐教學研究項目“河南省農村初中生物學實驗課現狀的調查、分析與對策研究”，No.201501)