“探究種子萌發的外界條件”實驗創新及改進

李勇

1 教材分析

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，很多生物學原理、規律都是從實驗中得出的。新課改提出的生物學學科核心素養很好地體現了生物學的本質。生物學實驗正是鍛煉學生的科學思維和進行科學探究的重要方法。

“探究種子萌發的外界條件”選自初中生物濟南版八年級上冊第四單元第一章第四節種子的萌發，是進一步學習種子萌發的過程的基礎。教材中提出的探究問題是：“水和空氣是種子萌發的外界條件嗎？”《義務教育生物學課程標準（2011年版）》中的要求是描述種子萌發的條件，但是，教材中探究實驗的有些過程可能因為某些條件的限制無法實施。這就需要教師對探究實驗進行一些創新和改進，爭取讓每一位學生都能參與到實驗中去，然后使學生通過實驗探究，親歷問題的發現過程，從而激發學習興趣和學習主動性。

2 學情分析

己有的水平：學生對種子的主要結構己經有所認識;明確了生命活動需要適宜的溫度、適量的水分、充足的營養供給，以及時刻需要獲得空氣中的氧氣進行呼吸：并具備一定的實驗分析、設計、操作和探究能力。

存在的問題：學生缺乏對種子萌發時所需條件的直觀觀察，很難將各種條件與種子的萌發建立牢固的聯系：從認知特點上看，學生對知識的獲得需要直觀材料的支持。

3 教學目標

①描述影響種子萌發的外界條件;②通過自主探究和小組合作探究，增強科學探究能力;③通過探究過程，增強敢于實踐、勇于發現、大膽創新的精神，并逐步形成嚴謹的實驗習慣和互助合作的精神品質。

4 教學過程

4.1 課前播種實踐，做好實驗前的鋪墊

在實驗的兩周前，教師先讓學生觀看種子萌發的視頻，讓學生感受生命的奇妙，然后號召學生自己播種一些常見植物的種子。教師引導學生思考讓所播種子能順利萌發的方法，并提示學生做好種子萌發的觀察、記錄，初步分析影響種子萌發的外界條件。

設計意圖：學生親歷問題的發現，做好實驗前的鋪墊，從而激發學習興趣，并初步樹立種子萌發需要適宜的外界條件的意識，為后期的進一步實驗探究做好鋪墊。

4.2 課堂交流、分析結果、作出假設、制定計劃

教學時，教師引導學生回顧前期播種時所做的工作，針對記錄的結果和發現的問題進行交流。學生進一步得出影響種子萌發可能的外界條件，然后大膽地作出假設，并根據所假設的條件通過小組內分工合作選擇實驗器材、設計實驗裝置與實驗步驟。這是本節課的重難點所在，教師需要注意及時根據學生小組的反饋進行引導。

（1）各小組匯總在播種中遇到的可能會影響種子萌發的外界條件。全班學生討論，歸納出影響種子萌發的外界條件。學生所討論出的影響因素往往會集中在空氣（常見生物的呼吸離不開空氣）、溫度（任何生物的生存都需要適宜的溫度）、水分（沒有水就沒有

生命），以及土壤、陽光等方面上。這些因素不管正確與否，正是需要通過探究過程要著重解決的重點。針對學生歸納出的因素，教師要協調好各小組對探究因素的選擇，指導學生每兩人選擇一個條件進行對照實驗，每個小組共探究三個影響條件。然后，學生自己因地制宜地選取合適的實驗器材和裝置設計實驗。

（2）因為教材上建議的實驗器材和裝置多有缺陷，所以教師需要根據實際情況略做改進：

①由于實驗用水都是清水，清水中含有無機鹽離子，不利于學生理解“種子萌發需要的是水分，而不是無機鹽”。實際學習中，有的學生認為，種子之所以能萌發與清水中含有營養物質有關。因此，教師可以用放置了一段時間的蒸餾水替換裝置中的清水。

②由于實驗中需要隨時關注水量的變化，還要及時加水，不僅費時費力，而且還浪費了大量的紗布和吸水紙。對此，可以用剪成圓形的比瓶子內徑稍小的厚海綿替代。這樣在裝置中加上足量的水分后，不僅可以讓種子借助海綿漂浮在水面上萌發，并且能讓種子通過它不斷獲取水分。同時，為了防止種子從海綿上滾落到水底，可以先在海綿中間用剪刀剪去約厚2mm的一部分，然后再放置種子，種子基本就不會滾落了。

③探究空氣中的氧氣對種子萌發影響的實驗裝置不嚴謹，水中也溶解有一定量的氧氣，而且空氣中的氧氣會不斷溶解到水中。同時，與對照組相比，由于一個水多，另一個水少，不少學生直觀地認為導致種子未萌發的影響條件是水分過多引起的。若去除裝置中的氧氣，可以將蒸餾水反復煮沸冷卻后加入實驗組中，放入海綿與種子后，再注滿二氧化碳排凈空氣后擰緊瓶蓋，并在瓶蓋口周圍涂抹上凡士林進一步密封，其他條件與對照組相同。這樣實驗組與對照組相比，變量為氧氣的量。探究這一變量的小組需要在教師的幫助下制備和收集二氧化碳。

④增加了土壤和光照對種子萌發影響的探究。因為有部分學生認為：假如土壤不影響種子的萌發，為什么種子總是播種在肥沃的土壤中呢？而且將種子種植在土壤中不利于觀察，那么有沒有與土壤成分基本一樣，而又易于實驗和觀察的材料呢？這時，教師可以向學生介紹制備土壤浸出液的方法。對光照產生疑問是因為部分學生認為：萬物生長靠太陽，離開了光照，種子不能萌發。探究光照因素的小組要注意實驗組的設計。

⑤將萌發緩慢的大豆或蠶豆，用綠豆替代，可以節約時間。大豆或蠶豆的體積大，結構明顯，用來觀察種子萌發的過程更合適，綠豆發芽快，便于及時觀察。另外，玻璃的廣口瓶不利于移動觀察，易損壞，會產生危險。教師可以引導學生用大的塑料瓶來替代，如裝蜂蜜的廣口塑料瓶、大的礦泉水瓶或飲料瓶，把上半部分去掉即可。

設計意圖：針對學校實驗室的具體情況，教師對實驗裝置和器材加以改進后，再通過對變量的分析與控制，以及引導學生尋找一些觸手可及的實驗材料，便幫助學生順利地預設了對照實驗，從而突破了難點。

4.3 小組課后實施探究

根據課堂上的合作交流結果和制定的計劃，各小組課后自備實驗裝置到校實驗，實施計劃，最后得出結論，表達交流;通過對對照實驗結果的分析交流，總結出影響種子萌發的外界條件。教師在這一過程中要及時指導，提醒學生在裝置上貼上標簽，控制好變量設置對照實驗，并幫助學生解決實驗中遇到的問題。如在設置探究溫度的對照實驗中，實驗組可放進透光的保鮮柜中，對照組靠近保鮮柜放置就可以了，可以避免學生對光照這一變量的疑慮繼續增加。

設計意圖：學生通過分析實驗現象與結果，得出可信的實驗結論，排除了光照、土壤這兩種條件，進一步鞏固了實驗的重難點，品嘗到了成功的喜悅，有利于激發學習興趣和學習主動性。

4.4 理論聯系實踐

教師使學生明白“清明前后，種瓜點豆”、糧食貯藏的原理，并回扣自己實踐的播種結果。學生明確了種子萌發的所需要的條件后，可以指導播種實踐，從而讓知識更好地服務于生活。探究過程改進后，不僅有利于重難點的突破，而且更好地體現了新課改的理念。

5 實驗的創新點

（1）實驗過程和方法的創新，分課前——課堂——課后——理論聯系實踐這四步走，讓學生體會了親歷實踐和科學探究過程，培養了學生的科學態度和價值觀，更好地體現了課標的理念。

（2）創新實驗裝置和器材的創新：改進了探究空氣對種子萌發影響的實驗裝置，使過程和結果更嚴謹;選用了一些廢舊物品替換了原實驗中的一些材料，體現了環保的理念，如用海綿替代了紗布和吸水紙，減少了浪費，而且改進后的裝置不用再隨時澆水，減輕了學生在實驗中的工作量;用用過的塑料瓶替換了玻璃瓶，增加了便攜性、安全性，降低了花費。

（3）實驗中所有的器材簡便易得，都可以重復利用，從而讓實驗走近了學生。

6 教學反思

教師要相信學生，把課堂還給學生，放開牢牢握住的學生的手，給每一名學生提供親歷實踐和探究的機會，讓學生在主動求知的過程中提高生物學學科核心素養。