邢菊芳

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)西交大附屬初級中學(xué) 蘇州 215021)

1 教材分析

“探究種子萌發(fā)的外界條件”是蘇科版初中生物學(xué)八年級上冊第7單元第19章“植物的生殖與發(fā)育”中“植物的生長發(fā)育”一節(jié)中的內(nèi)容，學(xué)生在探究前已經(jīng)具備了植物的生殖、植物種子的基本結(jié)構(gòu)等知識儲備，也具有了一定的探究能力和實驗操作能力，通過本實驗可以幫助學(xué)生探究種子萌發(fā)需要的外界條件，獲取科學(xué)的證據(jù)，從而建立植物的生存離不開適宜的外界條件的重要概念，同時進(jìn)一步提高科學(xué)探究能力。在實際的教學(xué)中，由于本實驗進(jìn)行的時間周期較長，無法在一節(jié)課上完成，因此，實際教學(xué)中多數(shù)情況下是課上小組討論實驗方案，而方案的實施效果不甚理想。

2 教學(xué)設(shè)計與實施

2.1 提出問題、作出假設(shè) 愛因斯坦說過：提出問題比解決問題的能力更重要。在初中階段的科學(xué)探究中學(xué)生要善于觀察，對生活中的現(xiàn)象提出問題。因此本探究開始可以展示農(nóng)民播種的圖片，結(jié)合“清明前后，種瓜點豆”的諺語，教師提出問題：種子的萌發(fā)需要什么外界條件？這樣的問題來源于生活，能夠激活學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的探究欲，最后羅列學(xué)生列舉出的各種假設(shè)：①種子的萌發(fā)需要光照；②種子的萌發(fā)需要水分；③種子的萌發(fā)需要空氣；④種子的萌發(fā)需要適宜的溫度；⑤種子的萌發(fā)需要營養(yǎng)物質(zhì)(無機鹽)。

2.2 制定計劃 組織學(xué)生進(jìn)行討論、制定實驗方案是本探究活動的難點，為了降低難度，采取了以下策略：①全班分成五組，每組負(fù)責(zé)一個條件進(jìn)行設(shè)計；②用問題引領(lǐng)，讓學(xué)生思考：你們小組研究的實驗變量是什么？如何設(shè)置對照實驗？其他的無關(guān)變量如何設(shè)置？各小組設(shè)計實驗方案交流展示，最后匯總成簡表(表1)。

2.3 實施計劃 各小組根據(jù)實驗設(shè)計方案，挑選蠶豆、培養(yǎng)皿等材料，在平均室溫28℃左右的天氣進(jìn)行了實驗，每天觀察蠶豆種子的萌發(fā)情況。學(xué)生在2d、 4d后觀察到種子的萌發(fā)情況，并將各組萌發(fā)數(shù)量進(jìn)行了比較(圖1)。

表1 探究種子萌發(fā)需要的外界條件實驗設(shè)計表

圖1 4d后各組蠶豆種子萌發(fā)率柱狀圖

2.4 得出結(jié)論 從蠶豆種子的萌發(fā)率不難看出它的萌發(fā)需要水分、適合的溫度，和光照、空氣和無機鹽無關(guān)。

3 進(jìn)一步探究

“萬物生長靠太陽”“活細(xì)胞需要氧氣進(jìn)行呼吸作用”，這些是存在于學(xué)生頭腦中的概念，然而蠶豆種子的萌發(fā)現(xiàn)象與概念不符，學(xué)生產(chǎn)生疑問：到底是實驗存在問題導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，還是這些概念是錯誤的呢？

為了解決這個問題，提出了解決方案：①增加種子的種類和數(shù)量。例如，用玉米、毛豆、莧菜種子繼續(xù)進(jìn)行上述實驗，搜集實驗證據(jù)和事實用來支撐結(jié)論。②改進(jìn)種子萌發(fā)需要空氣組的實驗裝置。有的學(xué)生認(rèn)為雖然種子已經(jīng)浸沒在水中，但是水中也溶解了少量空氣，因此影響了實驗結(jié)果；有的學(xué)生認(rèn)為種子放在培養(yǎng)皿中，種子吸水后導(dǎo)致沒有完全浸沒，能接觸到空氣因此萌發(fā)；于是學(xué)生想出用煮沸后快速冷卻的水代替純凈水，降低水中的空氣含量；在水面上滴上食用油隔絕外界的空氣，學(xué)生開始了蠶豆種子的第二次實驗(圖2)。

圖2 探究蠶豆種子萌發(fā)需要空氣實驗裝置圖

2d后，發(fā)現(xiàn)4種種子在光照與黑暗、土壤培養(yǎng)液和清水中都能萌發(fā)，并且萌發(fā)率相差不大；室溫組和有水組種子均能萌發(fā)，而冰箱組和無水組的種子均不能萌發(fā)。說明種子的萌發(fā)確實與光照和無機鹽無關(guān)，而是需要適宜的溫度與水分，與第一次實驗結(jié)論完全一致。與空氣組相比，無空氣組種子萌發(fā)率明顯下降，最高萌發(fā)率只有20%。繼續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)，無空氣組中這些萌發(fā)的種子，胚根冒出后并沒有繼續(xù)生長發(fā)育。說明空氣是影響種子萌發(fā)的因素之一。

4 深入思考

學(xué)生觀察現(xiàn)象得出結(jié)論后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：①種子萌發(fā)為什么不需要光照和無機鹽？②為什么需要水分、空氣和適宜的溫度？學(xué)生能夠運用呼吸作用、水分在生物體中的作用等相關(guān)內(nèi)容解釋，在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，通過理性分析，真正完成對概念的理解和分析。

5 教學(xué)反思

5.1 探究實驗幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念 學(xué)生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容前已經(jīng)有了一定的前概念，有些前概念是錯誤的，如種子的萌發(fā)需要光照和營養(yǎng)物質(zhì)，而通過多種種子萌發(fā)實驗現(xiàn)象的觀察讓學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知沖突。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生思考為什么種子的萌發(fā)不需要光照和無機鹽,認(rèn)清概念的本質(zhì)，從而轉(zhuǎn)化錯誤概念，形成科學(xué)的新概念。雖然整個實驗持續(xù)10d以上，但是每天的觀察、記錄幫助學(xué)生自主構(gòu)建了種子萌發(fā)需要水分、空氣和適宜的溫度的科學(xué)概念，符合從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知規(guī)律。

5.2 探究實驗幫助學(xué)生提升多種能力 探究實驗對于培養(yǎng)學(xué)生探索自然奧秘、發(fā)展科學(xué)思維和培養(yǎng)探究能力具有十分重要的作用。這個探究實驗看似簡單，學(xué)生選擇一個研究變量后能按照單一變量原則、對照組原則設(shè)計出看似科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧桨?，但是在實際操作中就會發(fā)現(xiàn)諸多問題：如如何創(chuàng)造黑暗的環(huán)境；浸沒在水中的蠶豆在吸水后會接觸到空氣，水中含有一定的空氣，較小的莧菜青菜種子無法完全浸沒在水中等……面對這些問題，教師可以啟發(fā)學(xué)生主動思考、積極探索并尋找相應(yīng)的解決方案，使實驗實施更加科學(xué)和完善，也使學(xué)生的探究能力、交流合作能力和解決問題的能力大大提升。有學(xué)生課后設(shè)置了這樣的無空氣組：把種子放入裝滿水的保鮮袋中扎緊，最后發(fā)現(xiàn)種子沒有萌發(fā)。有的學(xué)生觀察到浸在土壤浸出液中的蠶豆種子容易發(fā)霉的現(xiàn)象后，還自己進(jìn)行了探究微生物對種子萌發(fā)的影響實驗，足見學(xué)生對生物學(xué)和探究實驗產(chǎn)生了濃厚的興趣，探究能力和創(chuàng)新能力也有所提升，體現(xiàn)了一個探究實驗對學(xué)生產(chǎn)生的潛移默化的影響。