初中生物学“种子的萌发”实验设计

唐永凤 王雅玲 史江宁

（1 太原第六十中学校 山西太原 030009 2 太原市教研科研中心 山西太原 030002）

“种子的萌发”是7年级教学中较重要的一节，学生见过、吃过豆芽，但很少有学生参与过农作物种植，对种子的萌发认识不充分，对此在教学中应采取多观察、多思考、多实践等方式让学生对种子萌发有更直观的认识，因此实验尤为重要。本实验设计包含2 个部分，一是探究种子萌发的环境条件，二是验证种子萌发产生二氧化碳。

1 探究种子萌发的环境条件

这部分是人教版《生物学》7年级上册第3 单元第2 章“被子植物的一生”的一个探究活动，是初中生物学课程中第1 个涉及多个探究因素的探究活动。对于学生而言，此探究活动有较大的难度，一是实验装置和材料选取不当不易成功，二是要探究的条件不止1 个，要设置的对照组也不止1个等一系列困难。对此设计了以下实验。

1.1 实验目的

1）通过探究知道种子萌发需要的外界环境条件。

2）通过设计实施实验，初步学会设计实验组、对照组。

1.2 材料用具 绿豆、纱布、4 个大小一样的一次性透明塑料饭盒（带盖）、标签纸、冰箱、恒温培养箱。

1.3 方法步骤

1）准备绿豆种子40 粒，4 个带盖的一次性透明饭盒，一个小勺，纱布等。

2）4 个标签上分别写1、2、3、4，分别贴在塑料盒上，每个盒子中放一块4 层纱布。按照下表对各装置进行设置。

表1 装置设置条件

3）盖紧塑料盖，2～3 d 后观察哪个装置中的种子萌发。

1.4 实验结果 只有2 号种子萌发出胚芽，1号、3 号完全未萌发，4 号胚根长出一小部分，但不再继续生长，胚芽未长出。

1.5 结论 种子萌发需要适宜的温度、一定的水分、充足的空气。

1.6 实验分析 本实验中，有3 组对照实验，变量和组别分别是：

2 号为对照组，1 号、3 号、4 号为实验组。

实验中4 号加入过量水，与空气隔绝，但也长出一小段（约1～3 mm）胚根，后不再继续生长，多次实验结果均如此。为排除水中氧气对种子萌发的干扰，笔者又进行了一个实验：将水煮沸3～5 min，充分去尽水中溶解的空气，加满装置，盖盖密闭，待完全冷却后打开盖子，加入种子，再加盖密闭，种子依然萌发出小段胚根。分析原因是种子萌发前期进行无氧呼吸提供能量，使胚根萌出，后期进行有氧呼吸，需氧量增加，而后期装置内氧气不足，胚根不能继续生长。

3号种子未萌发，因温度过低抑制了酶的活性。

1号种子未萌发，种子萌发必须吸够足够的水分才能启动一系列酶的活动。

1.7 实验创新

1）实验用具选择。本实验选择一次性透明塑料餐盒，学生容易观察，不容易打碎，易操作。盖子较紧，可防止瓶内水分蒸发，以满足种子萌发所需要的水分。空间较大，也可满足种子萌发对氧气的需求。

将餐巾纸换成纱布，因餐巾纸吸水后易烂、透气性差，故选用纱布。

培养时使用恒温培养箱，温度可控可调。

2）实验材料选择绿豆，是学生家中常见的种子之一，出苗相对较齐，发芽率高，比起黄豆等其他常见种子来说，发芽所用时间短，节省时间。

3）种子萌发必须吸收足够的水分才能启动一系列酶的活动，不同种子萌发时吸水量不同，含蛋白质较多的种子如豆类、花生吸水较多，而禾谷类种子如小麦、水稻等以含淀粉为主，吸水较少。一般种子要吸收其本身重量的25%～50%或更多的水分才能萌发。实际操作中如洒水过少，很难使种子短时间内萌发，故本实验中2 号、3 号洒水较多，以快要淹没种子为宜，这样种子刚好能吸收完水分且不影响种子接触空气，容易萌发。

4）本实验是初中生物学中第1 个涉及多个探究因素的探究活动，有3 组对照实验，学生实验时，常会误以为有3 个实验变量，违背了单一变量原则。实验时可让每组学生选择其中一个对照实验，最后小组间交流，更易理解对照实验的设置。

5）本节课第2 课时是测定种子萌发率，待此实验完成，2 号种子萌发后，可让学生统计全班学生的萌发出的种子数目，计算种子发芽率。

6）下一节课即是根毛根尖的观察实验，可用此实验中萌发的种子观察根毛根尖，实验时在2号种子上盖层潮湿的纱布，以做到遮光、保持湿润，防止根变色发红，不易观察根毛等结构。

2 验证种子萌发产生二氧化碳

种子萌发时呼吸作用旺盛，会产生大量的二氧化碳，二氧化碳是一种无色无味的气体，如何通过简单易行的实验让学生直观地感受到呼吸作用产生了二氧化碳？经过在教学中不断研究，本着装置简单效果明显的目的，使用注射器和输液管制作实验装置，取得了良好的实验效果。

2.1 实验原理 利用二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊的性质，验证种子呼吸作用产生了二氧化碳。

2.2 实验装置 实验装置如图1 所示。

图1 实验装置

2.3 制作材料 50 mL 注射器1 个，输液管1个，试管1 支。

2.4 制作及使用方法

1）将输液管前端带静脉针的细管取下，剪掉静脉针。将细管与注射器连接，并将输液管上的流速调节器取下，放在注射器前端的输液管上，以起到阀门的作用。

2）将流速调节器打开，把注射器活塞拔出，放入浸泡好的绿豆种子30 粒左右。

3）将活塞推进注射器，使注射器中留有充足的空间以便收集二氧化碳，关闭流速调节器。

4）将本教具放在20～25℃恒温培养箱或者其他温暖的环境中几小时。

5）待注射器中产生了足够的二氧化碳后，将注射器连接的输液管通入澄清石灰水，打开流速调节器，推动注射器活塞，此时澄清石灰水逐渐变浑浊。

2.5 装置优点

1）本装置材料来源于生活，采用注射器、输液管，材料简单，成本低。使用种子数量少。

2）装置简单，操作简便，只需打开流速调节器，推动注射器即可。

3）装置气密性好，种子萌发产生的二氧化碳气体充足且不易逸出。

4）通入澄清石灰水后实验现象特别明显，在课堂教学中演示，学生能更直观地认识到种子萌发产生二氧化碳，能加深学生印象。

5）一套装置可以连续使用，二氧化碳排出后，只需将注射器活塞拔出一段，关闭流速调节器，放置在温暖的环境中一段时间，又可重复实验。

综上所述，此装置材料简单，操作简便，实验现象非常明显，曾多次在教学中使用，学生反馈较好，且装置简单，学生也可以尝试制作使用，有利于学生创新精神的培养。