初中生物如何有效开展探究式教学*——以观察“植物种子的萌发”一课为例

张本裕

（河南鲁山县第一初级中学 河南平顶山 467300）

“植物种子的萌发”是苏教版七年级上册第五章“绿色植物的一生”第一节的内容，本节课主要介绍了种子萌发需要的外部条件，学生自行设计实验装置，观察植物种子萌发的过程，教师帮助学生从已有的生活经验出发建构实验探究情境，多方位设置动态探究问题，关注学生基于实验证据的论证，引导他们在探究中理性操作、积极互动，逐渐掌握本节课的学习目标，发现身边有趣的生物学问题，从而唤起他们内在的学习动机和参与学习的热情，并在实践中对知识进行深度加工和迁移运用。

一、实验内容

学生小组合作，利用身边简易的生活用品设计一套实验装置，主动探究影响植物种子萌发的光照、氧气、水、温度等外界条件，以小组为单位共同提出一个实验假设，设计实验方案并验证自己的假设，分析实验结果并得出结论。

二、实验器材

（一）实验材料

菜豆种子，黄豆种子，绿豆种子。

（二）实验器具

培养皿若干，单面刀片，清水，镊子，胶头滴管，透明可乐瓶，广口瓶，剪刀，烧杯，温度计，量筒，黑色纸张，尺子，放大镜，显微镜，天平，土壤，沙子。

三、实验探究教学过程

（一）任务驱动，课前引导

教师课前把有关植物种子萌发的教学视频和学习资源放在微信群上让学生下载观看，提前向学生布置学习目标和探究任务，引导学生积极思考以下问题：影响植物种子萌发的外界条件有哪些？种子萌发过程中能不能进行呼吸作用？种子内部的胚在什么样的情况下才能保持活性？如何设置一套简易的探究装置观察种子萌发的外界条件？教师把学生分为4 个探究小组，以小组为单位分别选择光照、温度、水、空气中的一个条件作为实验变量，控制其他变量不变，自制一套简易装置设计对照实验并验证自己的假设，以种子发芽率为指标认真观察种子萌发的过程，详细记录并在课堂上展示汇报本小组的研究成果，教师和其他小组点评。

1.北方地区农作物早春播种以后，用塑料薄膜覆盖地面，为什么要用塑料薄膜覆盖地面？为什么薄膜会促进提早出苗？农民为什么在春天进行播种？植树为什么在春季进行？

2.播种前为什么要用拖拉机深耕松土？松土对植物的生长有什么益处？播种前后为什么要浇适量水？适量水的种子萌发有什么促进作用？如果你是一位农业技术员，你该如何避免种子因受潮而萌发呢？

设计意图：本节课教师采用了以探究为主的引导式教学方法，课前创设问题情境，让学生的思维始终处于积极 的思考状态，学生以小组为单位在实验中多动手、多动脑合作完成学习任务，教师要充分发挥学生的主体作用，激发他们探究种子萌发实验的热情，在实验中提高了他们的合作学习能力。

（二）小组合作，高效探究

教师指导学生明确本小组的分工，组长(主持讨论所探究问题并做出实验假设，具体小组成员的分工）；记录员（观察、记录实验数据、归纳整理实验结果，准备组间交流）；实验操作人负责实验的操作，其他人辅助，制订计划并付诸实施，小组成员集中思考以下问题：在探究中应当选用什么样的种子？对照组应当提供什么样的温度、水分、空气等条件？每隔多长时间观察一次？是否应同时观察对照组、实验组中种子的萌发？探究小组按照设计方案实施探究，并做好观察日志，以备汇报使用。

设计意图：教师创设实验探究情境，导入新课，激发学生学习的兴趣，让学生“心”动，学生通过自主探究，互动交流，深入了解，行动起来自主设计实验，对实验数据剖析，扩展引申，理解内涵，在学习中动起手来操作实验。

1.探究光照对植物种子萌发的影响

第一小组：①选择蚕豆种子为实验材料，两个无色透明大可乐瓶、剪刀、沙子、黑色A4 纸为实验装置，探究实验于2020 年5 月13 日开始，种子在沙子中的萌发不容易被观察到，选取两个直径为7cm 的无色透明大可乐瓶，分别贴上A、B两个标签，沿瓶底向上15cm 处剪去上半部分，下半部分装上沙子定期浇水，把经清水浸泡一夜后的蚕豆种子（30 粒）分成两等份，贴壁放入瓶子中，然后向杯中加水至水面离杯底2cm 高，制成一个能观察种子萌发过程的简易观察瓶；②定期观察：A 号塑料瓶为对照组，B 号塑料瓶四周用黑纸罩上（阳光不能照进瓶子）形成实验组，A 号和B 号塑料瓶均放在室外环境条件相同的地方观察，室外温度约25 摄氏度，定时浇水保证沙子与蚕豆湿润，每天早上8 点观察种子发芽情况，以胚根突破种皮3cm 为发芽标准，24h 间隔记录种子萌发个数，在种子萌发的开始阶段用放大镜观察种皮膨胀情况，并仔细记录胚根、胚芽、胚轴、子叶突出种皮的时间及生长情况，用软尺测量幼苗每天生长高度的变化。③实验结论：比较种子的发芽率（15 天），蚕豆种子在见光情况下发芽率为92%，在不见光情况下发芽率为89%，两种情况下发芽率基本差不多。由此推出，蚕豆种子的萌发与光照无关；光照并不是种子萌发的必需外界条件，种子的萌发几乎与光照无关。

2.探究种子的萌发与空气的关系

第二小组：①选取饱满健壮的绿豆种子、土壤为实验材料，广口瓶、单孔胶塞、玻璃管、凡士林、抽气机、木塞若干个为实验装置，在两个瓶底部放入2cm 厘米厚的土壤，挑选籽粒饱满的绿豆种子，用清水浸泡24 小时后分成2 等份，贴壁放入瓶底土壤中，种子不可埋得太深，装土时土不能过湿，先在B 瓶的瓶盖上用剪刀打一个孔，把一根玻璃管两端润湿后，一端插上单孔胶塞，一端慢慢插入一根软胶管和抽气机相连，把瓶中的空气抽干后用夹子夹紧胶管，瓶口涂少许凡士林防止漏气。B 瓶为实验组（没有空气），A 瓶瓶口敞开为对照组，两个瓶子中放入绿豆种子的数目相同。②定期观察：把A、B 两个瓶子放在室外温暖的环境中（温度、光照条件均相同），A 组在有氧状态下给予适宜的条件萌发，B 组在无氧状态下给予适宜的条件萌发，观察时间从种子播下去至叶片萌发钻出地面并长出两片子叶为止，每天早上9：00观察种子的萌发情况并记录萌发数据：连续3d 种子不萌发视为萌发结束。③实验结论：15 天之后分析实验结果：A 烧杯中绿豆种子发芽率为95%，B 烧杯中种子发芽率为0。A 烧杯对照组中种子萌发率高，B 烧杯实验组中种子几乎不能萌发。实验结论：种子萌发需要充足的空气。

设计意图：本次探究活动引导学生寻找身边的废旧材料动手制作简易小装置，开拓了学生的发散思维，培养了他们勤于思考、善于动手的能力。

3.探究水对植物种子萌发的影响

第三小组：①选取黄豆种子为实验材料，透明的矿泉水瓶、单面刀片、镊子、量筒、尺子、沙子、剪刀为实验装置，学生先用剪刀沿瓶子向上13cm 处剪掉，上半部分不用，分别制成两个实验装置，贴上A、B 两个标签，在每个塑料瓶底部铺上经消毒烘干处理过的沙子，厚度约2 厘米，沙子平铺保证种子萌发时能正常呼吸。把干燥的黄豆种子分成两等份，贴壁装入A、B 两个塑料容器内，A 容器内不加水（A 为实验组），B 容器内的黄豆种子吸足水（B 为对照组。每天定期浇水，保持沙子湿润，左右摇动瓶子使种子均匀吸水）。把这两个瓶子放在条件相同、温度适宜的室外环境中。②在设计对照实验时，A、B 两组除一个变量水分不同外，其他实验变量均相同.实验组A 瓶底部的种子保持干燥，对照组B 瓶底部的种子始终保持湿润。每天8：00 观察并记录塑料容器内种子的萌发情况，至其不再萌发时结束实验。15 天后比较试验数据：A 组种子没有萌发，B 组发芽率最高且生长良好。③实验结论：种子的萌发需要水分。一定的水分对黄豆种子的萌发率和幼苗的发芽指数产生了明显的促进作用。④请几位学生分别尝尝萌发的小麦种子和干燥的小麦种子，有什么不同感觉？请参与实验的学生介绍自己的感受。（萌发的种子有甜味，干燥的种子没有甜味。）

总结：干燥种子里淀粉等有机物没有发生转化，淀粉只有吸水后转变成能溶于水的糖等营养成分，才能被胚吸收利用，所以有甜味。

4.探究温度对种子萌发的影响

第四小组：①选择籽粒饱满、均匀一致的菜豆种子60 粒为实验材料，将种子随机平均分成3 组，利用6L 的矿泉水瓶子、土壤、镊子、标签、量筒、天平、剪刀、胶头滴管制作实验装置，先用剪刀沿瓶口向下6cm 处剪掉，上半部分不用，把消过毒的土壤均匀铺在三个瓶底处，厚度约2 厘米，在瓶子下半部分别贴上A、B、C 三个标签，把吸足水的菜豆种子分成3 等份，贴壁放在塑料容器底部的土壤中，把贴有A 字号的塑料容器放入冰箱冷藏室中（温度为0℃±1℃），贴有B字号的烧杯放入室外环境中（温度为25℃±2℃），贴有C 字号的烧杯放入恒温箱中（温度为40℃），B 组为对照组，A、C 两组为实验组，每隔一天给种子浇水，保持土壤湿润和疏松，保证种子萌发过程中水分的充足，呼吸作用的正常进行。②定期观察：每天8：00 观察种子的萌发情况，15 天后统计观察数据，对照组B 组种子全部萌发并长势良好，A、C 两组种子没有萌发。③实验结论：25℃是最适合菜豆种子萌发的温度，0℃和40℃都不适宜种子的萌发，适宜的温度是种子萌发的必要条件，若温度过高会影响种子内酶的活性，使种子无法萌发，若温度过低会使种子进入休眠状态，同样无法萌发。

（三）观察菜豆种子的萌发过程

在课前的探究实验中，每个小组的学生都“种”了一些种子，每天拍照记录种子萌发情况，仔细描述种子长出的结构的名称，测量并记录幼苗高度的变化，归纳总结出种子萌发的规律。下面我们以第四小组观察菜豆种子的萌发过程进行说明：

菜豆种子吸水8d 后种子逐渐膨胀，出现胚根，24d 后胚根突破种皮，生长了大约6mm，3 天后胚根渐渐伸长，生长了大约6mm，5 天后胚根生长了大约4—5cm，形成了主根和侧根，根不断向下、向四周生长，子叶以下的部分也在生长、准备伸出“地面”。6 天后胚根长出一些细细的、白白的根毛。7 天后主根和侧根已粗壮结实，子叶和胚芽相继伸出“地面”，种皮脱落，9 天后茎大约有8—10cm，长出部分嫩叶，10 天后全部长出嫩叶。13 天后，见光后的胚芽、子叶逐渐变绿，植物开始进行光合作用。14 天后子叶萎缩，胚芽发育成茎和叶，形成了一株绿色的幼苗。通过持续多天的认真观察，学生清楚地看到了菜豆种子萌发成幼苗的整个过程。课堂设疑：1。我们吃的绿豆芽，主要是由种子的哪部分发育而成的？2。子叶出土与不出土的种子，在播种时深度上有什么不同？

设计意图：教师要以一名探究者和协作者的身份融入学生中间，给予适当的指导和点拨，尽量拉近师生之间的距离，鼓励学生参与对实验过程的汇报，课堂安排恰到好处的发言不仅能吸引学生的注意力，而且是对学生实验过程的肯定和鼓励，能增强他们学习生物学的信心。

（四）实验现象与分析

各小组分别对各自的实验记录进行讨论，分析得出结论：通过结合生活经验和实验观察来探究种子萌发的过程，学会实验设计的基本方法和基本原则。教师指导学生在完成任务的基础上有所拓展，积极引导他们发现身边的科学，通过提问和解答让学生在思考中学到知识，学以致用，例如农业生产中要根据植物的生长特性选择不同的季节适时播种，及时灌溉、精耕细作、疏松土壤为种子的萌发创造良好的条件。

设计意图：学生自己动手完成对实验的感性认识，小组成员代表重点陈述观察数据，分析实验现象，教师把学生作为独立的个体学习者来对待，给予学生全面展现知识学习的时间和空间，使每个学生都有参与的机会，有助于锻炼他们独立思考和分析、解决问题的能力。

（五）多维评价，教师点评，学生美篇，体现成就感

教师通过组内评价、小组评价、教师点评的方式对学生的探究报告进行总结，学生回顾和总结经验，撰写美篇，通过年级组微信公众号报道本小组的实验成果，在汇报中体验学习生物的乐趣。

设计意图：教师倡导将多元化的评价贯穿于实验教学的每一环节，以小组间的互相评价为基础，组间点评实验过程中的不足，相互交流经验，得出整改措施，教师点评以知识拓展的形式进行，把知识进行迁移，达到在生活中具体应用，充分发挥评价的激励指导作用。

四、教学反思

生物探究实验的特点是设疑和论证，在科学教育中，培养学生对生物的审美情趣是非常必要的。生物实验观察活动是枯燥无味但又充满着激情的，教师应通过各种手段培养学生的实验设计能力及观察能力，让生命活动的过程永久地留在学生的记忆中，在课堂学习及课外探究活动中，学习小组之间普遍存在着差异，每组学生的实验设计方案、观察记录表不是很透彻、全面，由于本次探究活动提前布置，让学生在课下和家里独立完成，学生在实验操作上遇到了很多困难，以上问题要在今后教学中加以注意，使课堂教学更完美。