初中生物如何有效開展探究式教學*
——以觀察“植物種子的萌發”一課為例

張本裕

（河南魯山縣第一初級中學 河南平頂山 467300）

“植物種子的萌發”是蘇教版七年級上冊第五章“綠色植物的一生”第一節的內容，本節課主要介紹了種子萌發需要的外部條件，學生自行設計實驗裝置，觀察植物種子萌發的過程，教師幫助學生從已有的生活經驗出發建構實驗探究情境，多方位設置動態探究問題，關注學生基于實驗證據的論證，引導他們在探究中理性操作、積極互動，逐漸掌握本節課的學習目標，發現身邊有趣的生物學問題，從而喚起他們內在的學習動機和參與學習的熱情，并在實踐中對知識進行深度加工和遷移運用。

一、實驗內容

學生小組合作，利用身邊簡易的生活用品設計一套實驗裝置，主動探究影響植物種子萌發的光照、氧氣、水、溫度等外界條件，以小組為單位共同提出一個實驗假設，設計實驗方案并驗證自己的假設，分析實驗結果并得出結論。

二、實驗器材

（一）實驗材料

菜豆種子，黃豆種子，綠豆種子。

（二）實驗器具

培養皿若干，單面刀片，清水，鑷子，膠頭滴管，透明可樂瓶，廣口瓶，剪刀，燒杯，溫度計，量筒，黑色紙張，尺子，放大鏡，顯微鏡，天平，土壤，沙子。

三、實驗探究教學過程

（一）任務驅動，課前引導

教師課前把有關植物種子萌發的教學視頻和學習資源放在微信群上讓學生下載觀看，提前向學生布置學習目標和探究任務，引導學生積極思考以下問題：影響植物種子萌發的外界條件有哪些？種子萌發過程中能不能進行呼吸作用？種子內部的胚在什么樣的情況下才能保持活性？如何設置一套簡易的探究裝置觀察種子萌發的外界條件？教師把學生分為4 個探究小組，以小組為單位分別選擇光照、溫度、水、空氣中的一個條件作為實驗變量，控制其他變量不變，自制一套簡易裝置設計對照實驗并驗證自己的假設，以種子發芽率為指標認真觀察種子萌發的過程，詳細記錄并在課堂上展示匯報本小組的研究成果，教師和其他小組點評。

1.北方地區農作物早春播種以后，用塑料薄膜覆蓋地面，為什么要用塑料薄膜覆蓋地面？為什么薄膜會促進提早出苗？農民為什么在春天進行播種？植樹為什么在春季進行？

2.播種前為什么要用拖拉機深耕松土？松土對植物的生長有什么益處？播種前后為什么要澆適量水？適量水的種子萌發有什么促進作用？如果你是一位農業技術員，你該如何避免種子因受潮而萌發呢？

設計意圖：本節課教師采用了以探究為主的引導式教學方法，課前創設問題情境，讓學生的思維始終處于積極 的思考狀態，學生以小組為單位在實驗中多動手、多動腦合作完成學習任務，教師要充分發揮學生的主體作用，激發他們探究種子萌發實驗的熱情，在實驗中提高了他們的合作學習能力。

（二）小組合作，高效探究

教師指導學生明確本小組的分工，組長(主持討論所探究問題并做出實驗假設，具體小組成員的分工）；記錄員（觀察、記錄實驗數據、歸納整理實驗結果，準備組間交流）；實驗操作人負責實驗的操作，其他人輔助，制訂計劃并付諸實施，小組成員集中思考以下問題：在探究中應當選用什么樣的種子？對照組應當提供什么樣的溫度、水分、空氣等條件？每隔多長時間觀察一次？是否應同時觀察對照組、實驗組中種子的萌發？探究小組按照設計方案實施探究，并做好觀察日志，以備匯報使用。

設計意圖：教師創設實驗探究情境，導入新課，激發學生學習的興趣，讓學生“心”動，學生通過自主探究，互動交流，深入了解，行動起來自主設計實驗，對實驗數據剖析，擴展引申，理解內涵，在學習中動起手來操作實驗。

1.探究光照對植物種子萌發的影響

第一小組：①選擇蠶豆種子為實驗材料，兩個無色透明大可樂瓶、剪刀、沙子、黑色A4 紙為實驗裝置，探究實驗于2020 年5 月13 日開始，種子在沙子中的萌發不容易被觀察到，選取兩個直徑為7cm 的無色透明大可樂瓶，分別貼上A、B兩個標簽，沿瓶底向上15cm 處剪去上半部分，下半部分裝上沙子定期澆水，把經清水浸泡一夜后的蠶豆種子（30 粒）分成兩等份，貼壁放入瓶子中，然后向杯中加水至水面離杯底2cm 高，制成一個能觀察種子萌發過程的簡易觀察瓶；②定期觀察：A 號塑料瓶為對照組，B 號塑料瓶四周用黑紙罩上（陽光不能照進瓶子）形成實驗組，A 號和B 號塑料瓶均放在室外環境條件相同的地方觀察，室外溫度約25 攝氏度，定時澆水保證沙子與蠶豆濕潤，每天早上8 點觀察種子發芽情況，以胚根突破種皮3cm 為發芽標準，24h 間隔記錄種子萌發個數，在種子萌發的開始階段用放大鏡觀察種皮膨脹情況，并仔細記錄胚根、胚芽、胚軸、子葉突出種皮的時間及生長情況，用軟尺測量幼苗每天生長高度的變化。③實驗結論：比較種子的發芽率（15 天），蠶豆種子在見光情況下發芽率為92%，在不見光情況下發芽率為89%，兩種情況下發芽率基本差不多。由此推出，蠶豆種子的萌發與光照無關；光照并不是種子萌發的必需外界條件，種子的萌發幾乎與光照無關。

2.探究種子的萌發與空氣的關系

第二小組：①選取飽滿健壯的綠豆種子、土壤為實驗材料，廣口瓶、單孔膠塞、玻璃管、凡士林、抽氣機、木塞若干個為實驗裝置，在兩個瓶底部放入2cm 厘米厚的土壤，挑選籽粒飽滿的綠豆種子，用清水浸泡24 小時后分成2 等份，貼壁放入瓶底土壤中，種子不可埋得太深，裝土時土不能過濕，先在B 瓶的瓶蓋上用剪刀打一個孔，把一根玻璃管兩端潤濕后，一端插上單孔膠塞，一端慢慢插入一根軟膠管和抽氣機相連，把瓶中的空氣抽干后用夾子夾緊膠管，瓶口涂少許凡士林防止漏氣。B 瓶為實驗組（沒有空氣），A 瓶瓶口敞開為對照組，兩個瓶子中放入綠豆種子的數目相同。②定期觀察：把A、B 兩個瓶子放在室外溫暖的環境中（溫度、光照條件均相同），A 組在有氧狀態下給予適宜的條件萌發，B 組在無氧狀態下給予適宜的條件萌發，觀察時間從種子播下去至葉片萌發鉆出地面并長出兩片子葉為止，每天早上9：00觀察種子的萌發情況并記錄萌發數據：連續3d 種子不萌發視為萌發結束。③實驗結論：15 天之后分析實驗結果：A 燒杯中綠豆種子發芽率為95%，B 燒杯中種子發芽率為0。A 燒杯對照組中種子萌發率高，B 燒杯實驗組中種子幾乎不能萌發。實驗結論：種子萌發需要充足的空氣。

設計意圖：本次探究活動引導學生尋找身邊的廢舊材料動手制作簡易小裝置，開拓了學生的發散思維，培養了他們勤于思考、善于動手的能力。

3.探究水對植物種子萌發的影響

第三小組：①選取黃豆種子為實驗材料，透明的礦泉水瓶、單面刀片、鑷子、量筒、尺子、沙子、剪刀為實驗裝置，學生先用剪刀沿瓶子向上13cm 處剪掉，上半部分不用，分別制成兩個實驗裝置，貼上A、B 兩個標簽，在每個塑料瓶底部鋪上經消毒烘干處理過的沙子，厚度約2 厘米，沙子平鋪保證種子萌發時能正常呼吸。把干燥的黃豆種子分成兩等份，貼壁裝入A、B 兩個塑料容器內，A 容器內不加水（A 為實驗組），B 容器內的黃豆種子吸足水（B 為對照組。每天定期澆水，保持沙子濕潤，左右搖動瓶子使種子均勻吸水）。把這兩個瓶子放在條件相同、溫度適宜的室外環境中。②在設計對照實驗時，A、B 兩組除一個變量水分不同外，其他實驗變量均相同.實驗組A 瓶底部的種子保持干燥，對照組B 瓶底部的種子始終保持濕潤。每天8：00 觀察并記錄塑料容器內種子的萌發情況，至其不再萌發時結束實驗。15 天后比較試驗數據：A 組種子沒有萌發，B 組發芽率最高且生長良好。③實驗結論：種子的萌發需要水分。一定的水分對黃豆種子的萌發率和幼苗的發芽指數產生了明顯的促進作用。④請幾位學生分別嘗嘗萌發的小麥種子和干燥的小麥種子，有什么不同感覺？請參與實驗的學生介紹自己的感受。（萌發的種子有甜味，干燥的種子沒有甜味。）

總結：干燥種子里淀粉等有機物沒有發生轉化，淀粉只有吸水后轉變成能溶于水的糖等營養成分，才能被胚吸收利用，所以有甜味。

4.探究溫度對種子萌發的影響

第四小組：①選擇籽粒飽滿、均勻一致的菜豆種子60 粒為實驗材料，將種子隨機平均分成3 組，利用6L 的礦泉水瓶子、土壤、鑷子、標簽、量筒、天平、剪刀、膠頭滴管制作實驗裝置，先用剪刀沿瓶口向下6cm 處剪掉，上半部分不用，把消過毒的土壤均勻鋪在三個瓶底處，厚度約2 厘米，在瓶子下半部分別貼上A、B、C 三個標簽，把吸足水的菜豆種子分成3 等份，貼壁放在塑料容器底部的土壤中，把貼有A 字號的塑料容器放入冰箱冷藏室中（溫度為0℃±1℃），貼有B字號的燒杯放入室外環境中（溫度為25℃±2℃），貼有C 字號的燒杯放入恒溫箱中（溫度為40℃），B 組為對照組，A、C 兩組為實驗組，每隔一天給種子澆水，保持土壤濕潤和疏松，保證種子萌發過程中水分的充足，呼吸作用的正常進行。②定期觀察：每天8：00 觀察種子的萌發情況，15 天后統計觀察數據，對照組B 組種子全部萌發并長勢良好，A、C 兩組種子沒有萌發。③實驗結論：25℃是最適合菜豆種子萌發的溫度，0℃和40℃都不適宜種子的萌發，適宜的溫度是種子萌發的必要條件，若溫度過高會影響種子內酶的活性，使種子無法萌發，若溫度過低會使種子進入休眠狀態，同樣無法萌發。

（三）觀察菜豆種子的萌發過程

在課前的探究實驗中，每個小組的學生都“種”了一些種子，每天拍照記錄種子萌發情況，仔細描述種子長出的結構的名稱，測量并記錄幼苗高度的變化，歸納總結出種子萌發的規律。下面我們以第四小組觀察菜豆種子的萌發過程進行說明：

菜豆種子吸水8d 后種子逐漸膨脹，出現胚根，24d 后胚根突破種皮，生長了大約6mm，3 天后胚根漸漸伸長，生長了大約6mm，5 天后胚根生長了大約4—5cm，形成了主根和側根，根不斷向下、向四周生長，子葉以下的部分也在生長、準備伸出“地面”。6 天后胚根長出一些細細的、白白的根毛。7 天后主根和側根已粗壯結實，子葉和胚芽相繼伸出“地面”，種皮脫落，9 天后莖大約有8—10cm，長出部分嫩葉，10 天后全部長出嫩葉。13 天后，見光后的胚芽、子葉逐漸變綠，植物開始進行光合作用。14 天后子葉萎縮，胚芽發育成莖和葉，形成了一株綠色的幼苗。通過持續多天的認真觀察，學生清楚地看到了菜豆種子萌發成幼苗的整個過程。課堂設疑：1。我們吃的綠豆芽，主要是由種子的哪部分發育而成的？2。子葉出土與不出土的種子，在播種時深度上有什么不同？

設計意圖：教師要以一名探究者和協作者的身份融入學生中間，給予適當的指導和點撥，盡量拉近師生之間的距離，鼓勵學生參與對實驗過程的匯報，課堂安排恰到好處的發言不僅能吸引學生的注意力，而且是對學生實驗過程的肯定和鼓勵，能增強他們學習生物學的信心。

（四）實驗現象與分析

各小組分別對各自的實驗記錄進行討論，分析得出結論：通過結合生活經驗和實驗觀察來探究種子萌發的過程，學會實驗設計的基本方法和基本原則。教師指導學生在完成任務的基礎上有所拓展，積極引導他們發現身邊的科學，通過提問和解答讓學生在思考中學到知識，學以致用，例如農業生產中要根據植物的生長特性選擇不同的季節適時播種，及時灌溉、精耕細作、疏松土壤為種子的萌發創造良好的條件。

設計意圖：學生自己動手完成對實驗的感性認識，小組成員代表重點陳述觀察數據，分析實驗現象，教師把學生作為獨立的個體學習者來對待，給予學生全面展現知識學習的時間和空間，使每個學生都有參與的機會，有助于鍛煉他們獨立思考和分析、解決問題的能力。

（五）多維評價，教師點評，學生美篇，體現成就感

教師通過組內評價、小組評價、教師點評的方式對學生的探究報告進行總結，學生回顧和總結經驗，撰寫美篇，通過年級組微信公眾號報道本小組的實驗成果，在匯報中體驗學習生物的樂趣。

設計意圖：教師倡導將多元化的評價貫穿于實驗教學的每一環節，以小組間的互相評價為基礎，組間點評實驗過程中的不足，相互交流經驗，得出整改措施，教師點評以知識拓展的形式進行，把知識進行遷移，達到在生活中具體應用，充分發揮評價的激勵指導作用。

四、教學反思

生物探究實驗的特點是設疑和論證，在科學教育中，培養學生對生物的審美情趣是非常必要的。生物實驗觀察活動是枯燥無味但又充滿著激情的，教師應通過各種手段培養學生的實驗設計能力及觀察能力，讓生命活動的過程永久地留在學生的記憶中，在課堂學習及課外探究活動中，學習小組之間普遍存在著差異，每組學生的實驗設計方案、觀察記錄表不是很透徹、全面，由于本次探究活動提前布置，讓學生在課下和家里獨立完成，學生在實驗操作上遇到了很多困難，以上問題要在今后教學中加以注意，使課堂教學更完美。