“探究種子萌發(fā)的外界條件”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及改進(jìn)

李勇

1 教材分析

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，很多生物學(xué)原理、規(guī)律都是從實(shí)驗(yàn)中得出的。新課改提出的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很好地體現(xiàn)了生物學(xué)的本質(zhì)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)正是鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維和進(jìn)行科學(xué)探究的重要方法。

“探究種子萌發(fā)的外界條件”選自初中生物濟(jì)南版八年級(jí)上冊(cè)第四單元第一章第四節(jié)種子的萌發(fā)，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)種子萌發(fā)的過(guò)程的基礎(chǔ)。教材中提出的探究問(wèn)題是：“水和空氣是種子萌發(fā)的外界條件嗎？”《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中的要求是描述種子萌發(fā)的條件，但是，教材中探究實(shí)驗(yàn)的有些過(guò)程可能因?yàn)槟承l件的限制無(wú)法實(shí)施。這就需要教師對(duì)探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些創(chuàng)新和改進(jìn)，爭(zhēng)取讓每一位學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)中去，然后使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，親歷問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2 學(xué)情分析

己有的水平：學(xué)生對(duì)種子的主要結(jié)構(gòu)己經(jīng)有所認(rèn)識(shí);明確了生命活動(dòng)需要適宜的溫度、適量的水分、充足的營(yíng)養(yǎng)供給，以及時(shí)刻需要獲得空氣中的氧氣進(jìn)行呼吸：并具備一定的實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)、操作和探究能力。

存在的問(wèn)題：學(xué)生缺乏對(duì)種子萌發(fā)時(shí)所需條件的直觀觀察，很難將各種條件與種子的萌發(fā)建立牢固的聯(lián)系：從認(rèn)知特點(diǎn)上看，學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲得需要直觀材料的支持。

3 教學(xué)目標(biāo)

①描述影響種子萌發(fā)的外界條件;②通過(guò)自主探究和小組合作探究，增強(qiáng)科學(xué)探究能力;③通過(guò)探究過(guò)程，增強(qiáng)敢于實(shí)踐、勇于發(fā)現(xiàn)、大膽創(chuàng)新的精神，并逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣和互助合作的精神品質(zhì)。

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 課前播種實(shí)踐，做好實(shí)驗(yàn)前的鋪墊

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

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親歷問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)，做好實(shí)驗(yàn)前的鋪墊，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并初步樹(shù)立種子萌發(fā)需要適宜的外界條件的意識(shí)，為后期的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究做好鋪墊。

4.2 課堂交流、分析結(jié)果、作出假設(shè)、制定計(jì)劃

教學(xué)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧前期播種時(shí)所做的工作，針對(duì)記錄的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行交流。學(xué)生進(jìn)一步得出影響種子萌發(fā)可能的外界條件，然后大膽地作出假設(shè)，并根據(jù)所假設(shè)的條件通過(guò)小組內(nèi)分工合作選擇實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)步驟。這是本節(jié)課的重難點(diǎn)所在，教師需要注意及時(shí)根據(jù)學(xué)生小組的反饋進(jìn)行引導(dǎo)。

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

生命），以及土壤、陽(yáng)光等方面上。這些因素不管正確與否，正是需要通過(guò)探究過(guò)程要著重解決的重點(diǎn)。針對(duì)學(xué)生歸納出的因素，教師要協(xié)調(diào)好各小組對(duì)探究因素的選擇，指導(dǎo)學(xué)生每?jī)扇诉x擇一個(gè)條件進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組共探究三個(gè)影響條件。然后，學(xué)生自己因地制宜地選取合適的實(shí)驗(yàn)器材和裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

（2）因?yàn)榻滩纳辖ㄗh的實(shí)驗(yàn)器材和裝置多有缺陷，所以教師需要根據(jù)實(shí)際情況略做改進(jìn)：

①由于實(shí)驗(yàn)用水都是清水，清水中含有無(wú)機(jī)鹽離子，不利于學(xué)生理解“種子萌發(fā)需要的是水分，而不是無(wú)機(jī)鹽”。實(shí)際學(xué)習(xí)中，有的學(xué)生認(rèn)為，種子之所以能萌發(fā)與清水中含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)。因此，教師可以用放置了一段時(shí)間的蒸餾水替換裝置中的清水。

②由于實(shí)驗(yàn)中需要隨時(shí)關(guān)注水量的變化，還要及時(shí)加水，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且還浪費(fèi)了大量的紗布和吸水紙。對(duì)此，可以用剪成圓形的比瓶子內(nèi)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(fā)，并且能讓種子通過(guò)它不斷獲取水分。同時(shí)，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(huì)滾落了。

③探究空氣中的氧氣對(duì)種子萌發(fā)影響的實(shí)驗(yàn)裝置不嚴(yán)謹(jǐn)，水中也溶解有一定量的氧氣，而且空氣中的氧氣會(huì)不斷溶解到水中。同時(shí)，與對(duì)照組相比，由于一個(gè)水多，另一個(gè)水少，不少學(xué)生直觀地認(rèn)為導(dǎo)致種子未萌發(fā)的影響條件是水分過(guò)多引起的。若去除裝置中的氧氣，可以將蒸餾水反復(fù)煮沸冷卻后加入實(shí)驗(yàn)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(jìn)一步密封，其他條件與對(duì)照組相同。這樣實(shí)驗(yàn)組與對(duì)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(duì)種子萌發(fā)影響的探究。因?yàn)橛胁糠謱W(xué)生認(rèn)為：假如土壤不影響種子的萌發(fā)，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(méi)有與土壤成分基本一樣，而又易于實(shí)驗(yàn)和觀察的材料呢？這時(shí)，教師可以向?qū)W生介紹制備土壤浸出液的方法。對(duì)光照產(chǎn)生疑問(wèn)是因?yàn)椴糠謱W(xué)生認(rèn)為：萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，離開(kāi)了光照，種子不能萌發(fā)。探究光照因素的小組要注意實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)。

⑤將萌發(fā)緩慢的大豆或蠶豆，用綠豆替代，可以節(jié)約時(shí)間。大豆或蠶豆的體積大，結(jié)構(gòu)明顯，用來(lái)觀察種子萌發(fā)的過(guò)程更合適，綠豆發(fā)芽快，便于及時(shí)觀察。另外，玻璃的廣口瓶不利于移動(dòng)觀察，易損壞，會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生用大的塑料瓶來(lái)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(shè)計(jì)意圖：針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的具體情況，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和器材加以改進(jìn)后，再通過(guò)對(duì)變量的分析與控制，以及引導(dǎo)學(xué)生尋找一些觸手可及的實(shí)驗(yàn)材料，便幫助學(xué)生順利地預(yù)設(shè)了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，從而突破了難點(diǎn)。

4.3 小組課后實(shí)施探究

根據(jù)課堂上的合作交流結(jié)果和制定的計(jì)劃，各小組課后自備實(shí)驗(yàn)裝置到校實(shí)驗(yàn)，實(shí)施計(jì)劃，最后得出結(jié)論，表達(dá)交流;通過(guò)對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析交流，總結(jié)出影響種子萌發(fā)的外界條件。教師在這一過(guò)程中要及時(shí)指導(dǎo)，提醒學(xué)生在裝置上貼上標(biāo)簽，控制好變量設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，并幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。如在設(shè)置探究溫度的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組可放進(jìn)透光的保鮮柜中，對(duì)照組靠近保鮮柜放置就可以了，可以避免學(xué)生對(duì)光照這一變量的疑慮繼續(xù)增加。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，得出可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，排除了光照、土壤這兩種條件，進(jìn)一步鞏固了實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，品嘗到了成功的喜悅，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

4.4 理論聯(lián)系實(shí)踐

教師使學(xué)生明白“清明前后，種瓜點(diǎn)豆”、糧食貯藏的原理，并回扣自己實(shí)踐的播種結(jié)果。學(xué)生明確了種子萌發(fā)的所需要的條件后，可以指導(dǎo)播種實(shí)踐，從而讓知識(shí)更好地服務(wù)于生活。探究過(guò)程改進(jìn)后，不僅有利于重難點(diǎn)的突破，而且更好地體現(xiàn)了新課改的理念。

5 實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程和方法的創(chuàng)新，分課前——課堂——課后——理論聯(lián)系實(shí)踐這四步走，讓學(xué)生體會(huì)了親歷實(shí)踐和科學(xué)探究過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，更好地體現(xiàn)了課標(biāo)的理念。

（2）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置和器材的創(chuàng)新：改進(jìn)了探究空氣對(duì)種子萌發(fā)影響的實(shí)驗(yàn)裝置，使過(guò)程和結(jié)果更嚴(yán)謹(jǐn);選用了一些廢舊物品替換了原實(shí)驗(yàn)中的一些材料，體現(xiàn)了環(huán)保的理念，如用海綿替代了紗布和吸水紙，減少了浪費(fèi)，而且改進(jìn)后的裝置不用再隨時(shí)澆水，減輕了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的工作量;用用過(guò)的塑料瓶替換了玻璃瓶，增加了便攜性、安全性，降低了花費(fèi)。

（3）實(shí)驗(yàn)中所有的器材簡(jiǎn)便易得，都可以重復(fù)利用，從而讓實(shí)驗(yàn)走近了學(xué)生。

6 教學(xué)反思

教師要相信學(xué)生，把課堂還給學(xué)生，放開(kāi)牢牢握住的學(xué)生的手，給每一名學(xué)生提供親歷實(shí)踐和探究的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在主動(dòng)求知的過(guò)程中提高生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。