“模擬探究酸雨對種子萌發的影響”的教學過程與反思

康麗君

摘要 探索更接近真實酸雨的模擬探究方法，發現受酸雨影響較明顯的實驗材料，引導學生進行多角度探究，培養學生自主進行探究實驗的能力。

關鍵詞 模擬酸雨 種子萌發

中圖分類號Q-331

文獻標志碼B

1 教材分析

本節的內容是初中生物學十個一級主題之三“生物與環境”中的重要組成部分，主要以酸雨為例，說明環境污染對生物的不良影響。本節內容不是生物學的核心知識，所以教材以模擬探究“酸雨對生物的影響”這一活動為中心，引導學生探討環境污染對生物的影響。考慮到初二的學生已經有了一定的探究經驗，教材將這個探究活動設計為具有較大開放性的全過程探究，但對實驗方案設計給予了充分地提示。學生根據提示，可以比較順利的設計實驗。

2 教學目標

設計并完成酸雨對生物影響的探究實驗，在實驗中進一步了解探究實驗的原則;通過探究觀察，初步形成嚴謹、實事求是的科學態度，并認識到酸雨的危害，增強環境保護意識。

其中，設計并完成酸雨對生物影響的探究實驗，充分認識環境污染對生物的危害是本節的教學難點和重點。

3 教學過程

3.1 設境導入，引發思考

通過觀看一個簡短的視頻，學生了解到酸雨形成的原因、我國酸雨的現狀以及酸雨的危害等。教師引導學生思考：能否用實驗來模擬探究一下酸雨對生物的影響？

3.2 討論交流，確定主題

學生積極思考，提出很多探究課題，如模擬探究酸雨對種子萌發的影響，模擬探究酸雨對幼苗生長的影響，模擬探究酸雨對金魚呼吸頻率的影響……教師對于學生們提出的課題給予肯定和鼓勵。但鑒于實驗室和實驗材料等條件，師生最終確定探究課題“模擬探究酸雨對種子萌發的影響”。

3.3 分析交流，制定探究方案

教師引導思考：實驗變量是什么？如何模擬酸雨？如何設置變量？用什么實驗材料？

學生能想到用清水和模擬酸雨作變量設置對照，模擬酸雨則根據課本提示的方法即用食醋和清水來配置酸雨。因為學生在初一時用綠豆做過種子萌發的實驗，所以實驗材料選擇綠豆。可是在討論過程中，也有學生提出了一些質疑：

（1）食醋主要成分是醋酸，而我國酸雨主要是硫酸型酸雨，用食醋來模擬酸雨跟真正的酸雨效果能一樣嗎？

（2）每種植物的生長條件都有差異，并且對環境的適應能力也不盡相同，只研究一種植物的種子，實驗現象是否具有說服力？

針對學生提出的問題，筆者大膽地進行了實驗創新。在實驗方法上，設置了清水、pH為2的硫酸型強酸雨、pH為4的硫酸型弱酸雨、pH為4的醋酸型酸雨四組對照，從而比較出醋酸型酸雨與硫酸型酸雨對生物影響的區別，以及酸雨酸度的增強對生物的影響。在實驗材料上，選擇了6種植物種子，包括糧食作物小麥和玉米，蔬菜類白菜和大葉菠菜，豆類作物綠豆和黑豆，分別進行實驗，從而比較出酸雨對不同生物的影響有沒有差異。

3.4 準備材料

實驗所需的6種植物種子從種子公司購買，考慮到安全問題，模擬酸雨由教師準備。模擬酸雨的配置方法如下：

①取200 mL食醋，加入500 mL純凈水稀釋，可得pH為4的醋酸型“酸雨”。

②將分析純硫酸和硝酸按化學當量5：1制成母液，然后加純凈水稀釋配置pH為2和pH為4兩種酸度的模擬酸雨溶液。由于母液用量非常少，沒能估算出母液與純凈水的配置比。

③所有模擬酸雨的pH值均通過pH酸度計測量，精確到0.1。

3.5 實施實驗

①8名學生為一組，每組負責探究一種植物，分組進行實驗。

②每組實驗使用4個潔凈的培養皿，并貼上標簽標注好清水、硫酸型pH為2，硫酸型pH為4，醋酸型pH為4，并在培養皿中鋪上濾紙。

③將已浸泡過的種子放置到培養皿中，每個培養皿30粒。

④設計觀察記錄表格。每天定時用滴管給種子噴“雨”，認真觀察，記錄發芽數量。

⑤大約10 d后，統計各培養皿中種子的萌發個數，匯總表格數據，計算發芽率，對實驗結果進行分析。

圖l是各種種子的實驗結果統計。

3.6 實驗結果及結論

①相同pH的醋酸型模擬酸雨要比硫酸型模擬酸雨對種子的萌發抑制作用強很多。

②硫酸型酸雨的pH越低，對種子萌發的抑制作用越明顯。

③不同植物種子對酸雨的抵抗力不同，多數種子在弱酸環境下更容易萌發，豆類種子的耐酸性較強。

4 實驗延伸

觀察到的實驗現象又引發了學生很多思考：

①為什么pH都是4，醋酸型酸雨對種子的萌發抑制作用更強？

因為食醋的成分復雜，除含有醋酸外，還含有較多的有機物，所以溶液濃度高，不利于種子吸收水分。另外，硫酸硝酸是強酸，完全電離，醋酸是弱酸，不完全電離，所以相同pH的醋酸比硫酸硝酸的總濃度大的多。

②為什么pH為4的硫酸型酸雨條件下種子萌發率較高？

可能的原因：種子對酸性溶液具有中和的作用。在酸性溶液中，各種物質會從種子中淋溶出來，導致pH改變，實驗證明大多數種子都有提高浸泡溶液pH的能力。檢測到小麥的清水培養液從pH為7升高到7.7，酸雨培養液從pH=4升高到5.5。

5 實驗反思

①關于模擬酸雨的選擇，條件允許的情況下，可用硫酸和硝酸按一定比例配置成更接近實際情況的模擬酸雨。從安全角度考慮，可以用食醋模擬酸雨，但要告訴學生，它與酸雨的成分差異以及可能將酸雨的危害擴大。

②本次探究實驗具有較大開放性，教師可以引導學生從不同角度進行實驗設計。從實驗中可以看出，大多數種子對弱酸環境具有較強的適應能力，如果探究酸雨對幼苗生長、花、芽等的影響，實驗效果可能更明顯。

③本次實驗主要過程都在課下，學生利用課間，每天觀察記錄，并能對觀察到的現象提出問題，通過查找資料和驗證實驗的方法解決問題，很好地鍛煉了學生自主進行探究實驗的能力。

④由于本次實驗時間較長，變量較多，如模擬酸雨的成分濃度存在誤差，每種種子每天噴灑的酸雨量也沒有嚴格控制等，可能使結果存在一定的誤差。

參考文獻：

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