初中生物如何有效開(kāi)展探究式教學(xué)*
——以觀察“植物種子的萌發(fā)”一課為例

張本裕

（河南魯山縣第一初級(jí)中學(xué) 河南平頂山 467300）

“植物種子的萌發(fā)”是蘇教版七年級(jí)上冊(cè)第五章“綠色植物的一生”第一節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課主要介紹了種子萌發(fā)需要的外部條件，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，觀察植物種子萌發(fā)的過(guò)程，教師幫助學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)建構(gòu)實(shí)驗(yàn)探究情境，多方位設(shè)置動(dòng)態(tài)探究問(wèn)題，關(guān)注學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)的論證，引導(dǎo)他們?cè)谔骄恐欣硇圆僮?、積極互動(dòng)，逐漸掌握本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)身邊有趣的生物學(xué)問(wèn)題，從而喚起他們內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和參與學(xué)習(xí)的熱情，并在實(shí)踐中對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度加工和遷移運(yùn)用。

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

學(xué)生小組合作，利用身邊簡(jiǎn)易的生活用品設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)裝置，主動(dòng)探究影響植物種子萌發(fā)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(gè)實(shí)驗(yàn)假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證自己的假設(shè)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出結(jié)論。

二、實(shí)驗(yàn)器材

（一）實(shí)驗(yàn)材料

菜豆種子，黃豆種子，綠豆種子。

（二）實(shí)驗(yàn)器具

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

三、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)過(guò)程

（一）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，課前引導(dǎo)

教師課前把有關(guān)植物種子萌發(fā)的教學(xué)視頻和學(xué)習(xí)資源放在微信群上讓學(xué)生下載觀看，提前向?qū)W生布置學(xué)習(xí)目標(biāo)和探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考以下問(wèn)題：影響植物種子萌發(fā)的外界條件有哪些？種子萌發(fā)過(guò)程中能不能進(jìn)行呼吸作用？種子內(nèi)部的胚在什么樣的情況下才能保持活性？如何設(shè)置一套簡(jiǎn)易的探究裝置觀察種子萌發(fā)的外界條件？教師把學(xué)生分為4 個(gè)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(gè)條件作為實(shí)驗(yàn)變量，控制其他變量不變，自制一套簡(jiǎn)易裝置設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證自己的假設(shè)，以種子發(fā)芽率為指標(biāo)認(rèn)真觀察種子萌發(fā)的過(guò)程，詳細(xì)記錄并在課堂上展示匯報(bào)本小組的研究成果，教師和其他小組點(diǎn)評(píng)。

1.北方地區(qū)農(nóng)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(huì)促進(jìn)提早出苗？農(nóng)民為什么在春天進(jìn)行播種？植樹(shù)為什么在春季進(jìn)行？

2.播種前為什么要用拖拉機(jī)深耕松土？松土對(duì)植物的生長(zhǎng)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(fā)有什么促進(jìn)作用？如果你是一位農(nóng)業(yè)技術(shù)員，你該如何避免種子因受潮而萌發(fā)呢？

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課教師采用了以探究為主的引導(dǎo)式教學(xué)方法，課前創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生的思維始終處于積極 的思考狀態(tài)，學(xué)生以小組為單位在實(shí)驗(yàn)中多動(dòng)手、多動(dòng)腦合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)，教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)他們探究種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的熱情，在實(shí)驗(yàn)中提高了他們的合作學(xué)習(xí)能力。

（二）小組合作，高效探究

教師指導(dǎo)學(xué)生明確本小組的分工，組長(zhǎng)(主持討論所探究問(wèn)題并做出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，具體小組成員的分工）；記錄員（觀察、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)備組間交流）；實(shí)驗(yàn)操作人負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的操作，其他人輔助，制訂計(jì)劃并付諸實(shí)施，小組成員集中思考以下問(wèn)題：在探究中應(yīng)當(dāng)選用什么樣的種子？對(duì)照組應(yīng)當(dāng)提供什么樣的溫度、水分、空氣等條件？每隔多長(zhǎng)時(shí)間觀察一次？是否應(yīng)同時(shí)觀察對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組中種子的萌發(fā)？探究小組按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施探究，并做好觀察日志，以備匯報(bào)使用。

設(shè)計(jì)意圖：教師創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境，導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生“心”動(dòng)，學(xué)生通過(guò)自主探究，互動(dòng)交流，深入了解，行動(dòng)起來(lái)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)剖析，擴(kuò)展引申，理解內(nèi)涵，在學(xué)習(xí)中動(dòng)起手來(lái)操作實(shí)驗(yàn)。

1.探究光照對(duì)植物種子萌發(fā)的影響

第一小組：①選擇蠶豆種子為實(shí)驗(yàn)材料，兩個(gè)無(wú)色透明大可樂(lè)瓶、剪刀、沙子、黑色A4 紙為實(shí)驗(yàn)裝置，探究實(shí)驗(yàn)于2020 年5 月13 日開(kāi)始，種子在沙子中的萌發(fā)不容易被觀察到，選取兩個(gè)直徑為7cm 的無(wú)色透明大可樂(lè)瓶，分別貼上A、B兩個(gè)標(biāo)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(jīng)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(gè)能觀察種子萌發(fā)過(guò)程的簡(jiǎn)易觀察瓶；②定期觀察：A 號(hào)塑料瓶為對(duì)照組，B 號(hào)塑料瓶四周用黑紙罩上（陽(yáng)光不能照進(jìn)瓶子）形成實(shí)驗(yàn)組，A 號(hào)和B 號(hào)塑料瓶均放在室外環(huán)境條件相同的地方觀察，室外溫度約25 攝氏度，定時(shí)澆水保證沙子與蠶豆?jié)駶?rùn)，每天早上8 點(diǎn)觀察種子發(fā)芽情況，以胚根突破種皮3cm 為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，24h 間隔記錄種子萌發(fā)個(gè)數(shù)，在種子萌發(fā)的開(kāi)始階段用放大鏡觀察種皮膨脹情況，并仔細(xì)記錄胚根、胚芽、胚軸、子葉突出種皮的時(shí)間及生長(zhǎng)情況，用軟尺測(cè)量幼苗每天生長(zhǎng)高度的變化。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：比較種子的發(fā)芽率（15 天），蠶豆種子在見(jiàn)光情況下發(fā)芽率為92%，在不見(jiàn)光情況下發(fā)芽率為89%，兩種情況下發(fā)芽率基本差不多。由此推出，蠶豆種子的萌發(fā)與光照無(wú)關(guān)；光照并不是種子萌發(fā)的必需外界條件，種子的萌發(fā)幾乎與光照無(wú)關(guān)。

2.探究種子的萌發(fā)與空氣的關(guān)系

第二小組：①選取飽滿健壯的綠豆種子、土壤為實(shí)驗(yàn)材料，廣口瓶、單孔膠塞、玻璃管、凡士林、抽氣機(jī)、木塞若干個(gè)為實(shí)驗(yàn)裝置，在兩個(gè)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(shí)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?xí)r土不能過(guò)濕，先在B 瓶的瓶蓋上用剪刀打一個(gè)孔，把一根玻璃管兩端潤(rùn)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(jī)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(shí)驗(yàn)組（沒(méi)有空氣），A 瓶瓶口敞開(kāi)為對(duì)照組，兩個(gè)瓶子中放入綠豆種子的數(shù)目相同。②定期觀察：把A、B 兩個(gè)瓶子放在室外溫暖的環(huán)境中（溫度、光照條件均相同），A 組在有氧狀態(tài)下給予適宜的條件萌發(fā)，B 組在無(wú)氧狀態(tài)下給予適宜的條件萌發(fā)，觀察時(shí)間從種子播下去至葉片萌發(fā)鉆出地面并長(zhǎng)出兩片子葉為止，每天早上9：00觀察種子的萌發(fā)情況并記錄萌發(fā)數(shù)據(jù)：連續(xù)3d 種子不萌發(fā)視為萌發(fā)結(jié)束。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：15 天之后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A 燒杯中綠豆種子發(fā)芽率為95%，B 燒杯中種子發(fā)芽率為0。A 燒杯對(duì)照組中種子萌發(fā)率高，B 燒杯實(shí)驗(yàn)組中種子幾乎不能萌發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：種子萌發(fā)需要充足的空氣。

設(shè)計(jì)意圖：本次探究活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生尋找身邊的廢舊材料動(dòng)手制作簡(jiǎn)易小裝置，開(kāi)拓了學(xué)生的發(fā)散思維，培養(yǎng)了他們勤于思考、善于動(dòng)手的能力。

3.探究水對(duì)植物種子萌發(fā)的影響

第三小組：①選取黃豆種子為實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)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(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，貼上A、B 兩個(gè)標(biāo)簽，在每個(gè)塑料瓶底部鋪上經(jīng)消毒烘干處理過(guò)的沙子，厚度約2 厘米，沙子平鋪保證種子萌發(fā)時(shí)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(gè)塑料容器內(nèi)，A 容器內(nèi)不加水（A 為實(shí)驗(yàn)組），B 容器內(nèi)的黃豆種子吸足水（B 為對(duì)照組。每天定期澆水，保持沙子濕潤(rùn)，左右搖動(dòng)瓶子使種子均勻吸水）。把這兩個(gè)瓶子放在條件相同、溫度適宜的室外環(huán)境中。②在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，A、B 兩組除一個(gè)變量水分不同外，其他實(shí)驗(yàn)變量均相同.實(shí)驗(yàn)組A 瓶底部的種子保持干燥，對(duì)照組B 瓶底部的種子始終保持濕潤(rùn)。每天8：00 觀察并記錄塑料容器內(nèi)種子的萌發(fā)情況，至其不再萌發(fā)時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。15 天后比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)：A 組種子沒(méi)有萌發(fā)，B 組發(fā)芽率最高且生長(zhǎng)良好。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：種子的萌發(fā)需要水分。一定的水分對(duì)黃豆種子的萌發(fā)率和幼苗的發(fā)芽指數(shù)產(chǎn)生了明顯的促進(jìn)作用。④請(qǐng)幾位學(xué)生分別嘗嘗萌發(fā)的小麥種子和干燥的小麥種子，有什么不同感覺(jué)？請(qǐng)參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生介紹自己的感受。（萌發(fā)的種子有甜味，干燥的種子沒(méi)有甜味。）

總結(jié)：干燥種子里淀粉等有機(jī)物沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)化，淀粉只有吸水后轉(zhuǎn)變成能溶于水的糖等營(yíng)養(yǎng)成分，才能被胚吸收利用，所以有甜味。

4.探究溫度對(duì)種子萌發(fā)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(shí)驗(yàn)材料，將種子隨機(jī)平均分成3 組，利用6L 的礦泉水瓶子、土壤、鑷子、標(biāo)簽、量筒、天平、剪刀、膠頭滴管制作實(shí)驗(yàn)裝置，先用剪刀沿瓶口向下6cm 處剪掉，上半部分不用，把消過(guò)毒的土壤均勻鋪在三個(gè)瓶底處，厚度約2 厘米，在瓶子下半部分別貼上A、B、C 三個(gè)標(biāo)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(hào)的塑料容器放入冰箱冷藏室中（溫度為0℃±1℃），貼有B字號(hào)的燒杯放入室外環(huán)境中（溫度為25℃±2℃），貼有C 字號(hào)的燒杯放入恒溫箱中（溫度為40℃），B 組為對(duì)照組，A、C 兩組為實(shí)驗(yàn)組，每隔一天給種子澆水，保持土壤濕潤(rùn)和疏松，保證種子萌發(fā)過(guò)程中水分的充足，呼吸作用的正常進(jìn)行。②定期觀察：每天8：00 觀察種子的萌發(fā)情況，15 天后統(tǒng)計(jì)觀察數(shù)據(jù)，對(duì)照組B 組種子全部萌發(fā)并長(zhǎng)勢(shì)良好，A、C 兩組種子沒(méi)有萌發(fā)。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：25℃是最適合菜豆種子萌發(fā)的溫度，0℃和40℃都不適宜種子的萌發(fā)，適宜的溫度是種子萌發(fā)的必要條件，若溫度過(guò)高會(huì)影響種子內(nèi)酶的活性，使種子無(wú)法萌發(fā)，若溫度過(guò)低會(huì)使種子進(jìn)入休眠狀態(tài)，同樣無(wú)法萌發(fā)。

（三）觀察菜豆種子的萌發(fā)過(guò)程

在課前的探究實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)小組的學(xué)生都“種”了一些種子，每天拍照記錄種子萌發(fā)情況，仔細(xì)描述種子長(zhǎng)出的結(jié)構(gòu)的名稱，測(cè)量并記錄幼苗高度的變化，歸納總結(jié)出種子萌發(fā)的規(guī)律。下面我們以第四小組觀察菜豆種子的萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：

菜豆種子吸水8d 后種子逐漸膨脹，出現(xiàn)胚根，24d 后胚根突破種皮，生長(zhǎng)了大約6mm，3 天后胚根漸漸伸長(zhǎng)，生長(zhǎng)了大約6mm，5 天后胚根生長(zhǎng)了大約4—5cm，形成了主根和側(cè)根，根不斷向下、向四周生長(zhǎng)，子葉以下的部分也在生長(zhǎng)、準(zhǔn)備伸出“地面”。6 天后胚根長(zhǎng)出一些細(xì)細(xì)的、白白的根毛。7 天后主根和側(cè)根已粗壯結(jié)實(shí)，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(zhǎng)出部分嫩葉，10 天后全部長(zhǎng)出嫩葉。13 天后，見(jiàn)光后的胚芽、子葉逐漸變綠，植物開(kāi)始進(jìn)行光合作用。14 天后子葉萎縮，胚芽發(fā)育成莖和葉，形成了一株綠色的幼苗。通過(guò)持續(xù)多天的認(rèn)真觀察，學(xué)生清楚地看到了菜豆種子萌發(fā)成幼苗的整個(gè)過(guò)程。課堂設(shè)疑：1。我們吃的綠豆芽，主要是由種子的哪部分發(fā)育而成的？2。子葉出土與不出土的種子，在播種時(shí)深度上有什么不同？

設(shè)計(jì)意圖：教師要以一名探究者和協(xié)作者的身份融入學(xué)生中間，給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和點(diǎn)撥，盡量拉近師生之間的距離，鼓勵(lì)學(xué)生參與對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的匯報(bào)，課堂安排恰到好處的發(fā)言不僅能吸引學(xué)生的注意力，而且是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的肯定和鼓勵(lì)，能增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)生物學(xué)的信心。

（四）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析

各小組分別對(duì)各自的實(shí)驗(yàn)記錄進(jìn)行討論，分析得出結(jié)論：通過(guò)結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)探究種子萌發(fā)的過(guò)程，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法和基本原則。教師指導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上有所拓展，積極引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)身邊的科學(xué)，通過(guò)提問(wèn)和解答讓學(xué)生在思考中學(xué)到知識(shí)，學(xué)以致用，例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要根據(jù)植物的生長(zhǎng)特性選擇不同的季節(jié)適時(shí)播種，及時(shí)灌溉、精耕細(xì)作、疏松土壤為種子的萌發(fā)創(chuàng)造良好的條件。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生自己動(dòng)手完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)，小組成員代表重點(diǎn)陳述觀察數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師把學(xué)生作為獨(dú)立的個(gè)體學(xué)習(xí)者來(lái)對(duì)待，給予學(xué)生全面展現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，使每個(gè)學(xué)生都有參與的機(jī)會(huì)，有助于鍛煉他們獨(dú)立思考和分析、解決問(wèn)題的能力。

（五）多維評(píng)價(jià)，教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生美篇，體現(xiàn)成就感

教師通過(guò)組內(nèi)評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)、教師點(diǎn)評(píng)的方式對(duì)學(xué)生的探究報(bào)告進(jìn)行總結(jié)，學(xué)生回顧和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，撰寫(xiě)美篇，通過(guò)年級(jí)組微信公眾號(hào)報(bào)道本小組的實(shí)驗(yàn)成果，在匯報(bào)中體驗(yàn)學(xué)習(xí)生物的樂(lè)趣。

設(shè)計(jì)意圖：教師倡導(dǎo)將多元化的評(píng)價(jià)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一環(huán)節(jié)，以小組間的互相評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，組間點(diǎn)評(píng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，相互交流經(jīng)驗(yàn)，得出整改措施，教師點(diǎn)評(píng)以知識(shí)拓展的形式進(jìn)行，把知識(shí)進(jìn)行遷移，達(dá)到在生活中具體應(yīng)用，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)指導(dǎo)作用。

四、教學(xué)反思

生物探究實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是設(shè)疑和論證，在科學(xué)教育中，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物的審美情趣是非常必要的。生物實(shí)驗(yàn)觀察活動(dòng)是枯燥無(wú)味但又充滿著激情的，教師應(yīng)通過(guò)各種手段培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力及觀察能力，讓生命活動(dòng)的過(guò)程永久地留在學(xué)生的記憶中，在課堂學(xué)習(xí)及課外探究活動(dòng)中，學(xué)習(xí)小組之間普遍存在著差異，每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、觀察記錄表不是很透徹、全面，由于本次探究活動(dòng)提前布置，讓學(xué)生在課下和家里獨(dú)立完成，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作上遇到了很多困難，以上問(wèn)題要在今后教學(xué)中加以注意，使課堂教學(xué)更完美。