初中生物學“種子的萌發”實驗設計

唐永鳳 王雅玲 史江寧

（1 太原第六十中學校 山西太原 030009 2 太原市教研科研中心 山西太原 030002）

“種子的萌發”是7年級教學中較重要的一節，學生見過、吃過豆芽，但很少有學生參與過農作物種植，對種子的萌發認識不充分，對此在教學中應采取多觀察、多思考、多實踐等方式讓學生對種子萌發有更直觀的認識，因此實驗尤為重要。本實驗設計包含2 個部分，一是探究種子萌發的環境條件，二是驗證種子萌發產生二氧化碳。

1 探究種子萌發的環境條件

這部分是人教版《生物學》7年級上冊第3 單元第2 章“被子植物的一生”的一個探究活動，是初中生物學課程中第1 個涉及多個探究因素的探究活動。對于學生而言，此探究活動有較大的難度，一是實驗裝置和材料選取不當不易成功，二是要探究的條件不止1 個，要設置的對照組也不止1個等一系列困難。對此設計了以下實驗。

1.1 實驗目的

1）通過探究知道種子萌發需要的外界環境條件。

2）通過設計實施實驗，初步學會設計實驗組、對照組。

1.2 材料用具 綠豆、紗布、4 個大小一樣的一次性透明塑料飯盒（帶蓋）、標簽紙、冰箱、恒溫培養箱。

1.3 方法步驟

1）準備綠豆種子40 粒，4 個帶蓋的一次性透明飯盒，一個小勺，紗布等。

2）4 個標簽上分別寫1、2、3、4，分別貼在塑料盒上，每個盒子中放一塊4 層紗布。按照下表對各裝置進行設置。

表1 裝置設置條件

3）蓋緊塑料蓋，2～3 d 后觀察哪個裝置中的種子萌發。

1.4 實驗結果 只有2 號種子萌發出胚芽，1號、3 號完全未萌發，4 號胚根長出一小部分，但不再繼續生長，胚芽未長出。

1.5 結論 種子萌發需要適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣。

1.6 實驗分析 本實驗中，有3 組對照實驗，變量和組別分別是：

2 號為對照組，1 號、3 號、4 號為實驗組。

實驗中4 號加入過量水，與空氣隔絕，但也長出一小段（約1～3 mm）胚根，后不再繼續生長，多次實驗結果均如此。為排除水中氧氣對種子萌發的干擾，筆者又進行了一個實驗：將水煮沸3～5 min，充分去盡水中溶解的空氣，加滿裝置，蓋蓋密閉，待完全冷卻后打開蓋子，加入種子，再加蓋密閉，種子依然萌發出小段胚根。分析原因是種子萌發前期進行無氧呼吸提供能量，使胚根萌出，后期進行有氧呼吸，需氧量增加，而后期裝置內氧氣不足，胚根不能繼續生長。

3號種子未萌發，因溫度過低抑制了酶的活性。

1號種子未萌發，種子萌發必須吸夠足夠的水分才能啟動一系列酶的活動。

1.7 實驗創新

1）實驗用具選擇。本實驗選擇一次性透明塑料餐盒，學生容易觀察，不容易打碎，易操作。蓋子較緊，可防止瓶內水分蒸發，以滿足種子萌發所需要的水分。空間較大，也可滿足種子萌發對氧氣的需求。

將餐巾紙換成紗布，因餐巾紙吸水后易爛、透氣性差，故選用紗布。

培養時使用恒溫培養箱，溫度可控可調。

2）實驗材料選擇綠豆，是學生家中常見的種子之一，出苗相對較齊，發芽率高，比起黃豆等其他常見種子來說，發芽所用時間短，節省時間。

3）種子萌發必須吸收足夠的水分才能啟動一系列酶的活動，不同種子萌發時吸水量不同，含蛋白質較多的種子如豆類、花生吸水較多，而禾谷類種子如小麥、水稻等以含淀粉為主，吸水較少。一般種子要吸收其本身重量的25%～50%或更多的水分才能萌發。實際操作中如灑水過少，很難使種子短時間內萌發，故本實驗中2 號、3 號灑水較多，以快要淹沒種子為宜，這樣種子剛好能吸收完水分且不影響種子接觸空氣，容易萌發。

4）本實驗是初中生物學中第1 個涉及多個探究因素的探究活動，有3 組對照實驗，學生實驗時，常會誤以為有3 個實驗變量，違背了單一變量原則。實驗時可讓每組學生選擇其中一個對照實驗，最后小組間交流，更易理解對照實驗的設置。

5）本節課第2 課時是測定種子萌發率，待此實驗完成，2 號種子萌發后，可讓學生統計全班學生的萌發出的種子數目，計算種子發芽率。

6）下一節課即是根毛根尖的觀察實驗，可用此實驗中萌發的種子觀察根毛根尖，實驗時在2號種子上蓋層潮濕的紗布，以做到遮光、保持濕潤，防止根變色發紅，不易觀察根毛等結構。

2 驗證種子萌發產生二氧化碳

種子萌發時呼吸作用旺盛，會產生大量的二氧化碳，二氧化碳是一種無色無味的氣體，如何通過簡單易行的實驗讓學生直觀地感受到呼吸作用產生了二氧化碳？經過在教學中不斷研究，本著裝置簡單效果明顯的目的，使用注射器和輸液管制作實驗裝置，取得了良好的實驗效果。

2.1 實驗原理 利用二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁的性質，驗證種子呼吸作用產生了二氧化碳。

2.2 實驗裝置 實驗裝置如圖1 所示。

圖1 實驗裝置

2.3 制作材料 50 mL 注射器1 個，輸液管1個，試管1 支。

2.4 制作及使用方法

1）將輸液管前端帶靜脈針的細管取下，剪掉靜脈針。將細管與注射器連接，并將輸液管上的流速調節器取下，放在注射器前端的輸液管上，以起到閥門的作用。

2）將流速調節器打開，把注射器活塞拔出，放入浸泡好的綠豆種子30 粒左右。

3）將活塞推進注射器，使注射器中留有充足的空間以便收集二氧化碳，關閉流速調節器。

4）將本教具放在20～25℃恒溫培養箱或者其他溫暖的環境中幾小時。

5）待注射器中產生了足夠的二氧化碳后，將注射器連接的輸液管通入澄清石灰水，打開流速調節器，推動注射器活塞，此時澄清石灰水逐漸變渾濁。

2.5 裝置優點

1）本裝置材料來源于生活，采用注射器、輸液管，材料簡單，成本低。使用種子數量少。

2）裝置簡單，操作簡便，只需打開流速調節器，推動注射器即可。

3）裝置氣密性好，種子萌發產生的二氧化碳氣體充足且不易逸出。

4）通入澄清石灰水后實驗現象特別明顯，在課堂教學中演示，學生能更直觀地認識到種子萌發產生二氧化碳，能加深學生印象。

5）一套裝置可以連續使用，二氧化碳排出后，只需將注射器活塞拔出一段，關閉流速調節器，放置在溫暖的環境中一段時間，又可重復實驗。

綜上所述，此裝置材料簡單，操作簡便，實驗現象非常明顯，曾多次在教學中使用，學生反饋較好，且裝置簡單，學生也可以嘗試制作使用，有利于學生創新精神的培養。