几种探究种子萌发条件实验装置的设计与分析

刘 萍 南兰兰 刘 艳 杨智伟 刘丹丹

(1河南师范大学生命科学学院 新乡 453007； 2河南潢川县春申中心学校 465150； 3河南省嵩县第一高级中学 471000)

人教版生物学教材七年级上册给出探究种子萌发环境条件的装置，该实验装置存在一定不足之处：①学生误以为拧紧瓶盖就没有空气了；②4号瓶内较多的水并不能完全阻止空气，实际操作时，4号瓶内种子也会萌发；③罐头瓶横放容易滚动，造成水移位，且不好操作；④适量的水不好控制，学生操作时加多加少都会产生误差。据此，本文重新设计几种探究种子萌发环境条件以及内外条件的实验装置。

1 探究种子萌发环境条件实验装置的重新设计

1.1 实验装置重新设计之一 取2个相同的玻璃杯(试管也可)，分别注入刚冷却的凉开水(氧气少)至玻璃杯容积的1/3处，再在玻璃杯底放入数粒种子，然后分别在两个玻璃杯的水面处和杯口处塞入中间插有筷子的海绵，海绵上均放置数粒种子(图1)，注意海绵要松紧适度，太松易脱落，太紧空气无法通过(插筷子是起固定作用，可避免海绵放置不平整和掉落)，最后将2个玻璃杯分别放在室温(25℃左右)和低温(4℃左右)的环境中，观察实验现象。

图1 探究种子萌发环境条件实验装置之一

此装置设计巧妙，实验材料容易获得，操作简单可行，但仍存在不足之处：①海绵的透气性差，松紧度难以把握，太松易脱落，太紧空气无法通过，导致中间层空气太少，种子缺少氧气，从而影响实验结果；②此装置无法补充水量，水分蒸发会导致水位下降，从而导致中间层种子缺水而影响萌发。

1.2 实验装置重新设计之二 取2个透明的一次性杯子，在杯子的顶端位置固定四根线，分别在每根线上拴3粒种子，使其分别位于杯子的上部、中部和底部位置。将水加到中间种子的位置使其浸没大半(图2)，最后将2个杯子放在室温(25℃左右)和低温(4℃左右)的环境中，观察实验现象。

图2 探究种子萌发环境条件实验装置之二

此装置实验材料更加简单易得，但仍存在不足之处：一次性杯子容量太小，种子数量较少，实验结果存在偶然性；种子表皮比较光滑，容易脱落；用细线捆绑种子时可能会破坏种子结构，从而影响实验结果。

1.3 实验装置重新设计之三 取2大(约1500 mL)1小(约500 mL)的透明塑料饮料瓶，将大饮料瓶用剪刀从瓶底往上12 cm处横向剪断，形成一个大杯，将小瓶放入大瓶做成的杯中，从高出杯口约1 cm处用剪刀横向剪断，在小瓶做成的杯身上均匀地打上小孔(近杯口2 cm内不要打孔)。然后，将打有小孔的小瓶放回大瓶中，在2瓶间的空隙内填入干净的卫生纸(或沙、土)，小瓶内加水。另取1大饮料瓶剪出1长条(长度约17 cm，宽约5 cm)，顺向折成3层(以增加其强度)，形成宽约1cm多的窄长条，插入小杯内，用线在窄条的上中下各捆上1粒具有萌发力的蚕豆种子，中间的一粒种子的位置应处于大杯口的位置,种子的一半在杯口上，一半在杯口下。分别取具有萌发力的小麦和菜豆(或绿豆)种子，每隔2 d沿大杯杯壁两侧各播种1粒种子(一边种小麦、另一边种菜豆或绿豆),下种的深度只平齐大杯口，并在大杯外种子对应处用不干胶贴上播种日期(图3)。注意观察比较种子的萌发状况，做好记录。通过该实验，可以了解种子萌发所需的外界条件和种子萌发的过程及类型。实验过程中应注意补充内杯的水分。

图3 探究种子萌发环境条件实验装置之三

该实验取材简单可行，用一套装置完成种子萌发的环境条件和种子萌发的过程两项实验内容，值得借鉴。但此装置仍然有所不足：①探究种子外部环境时，只捆绑了一粒种子，实验结果存在偶然性，且用细线捆绑种子可能会破坏种子结构；②探究种子萌发的过程时，由于种子埋的深浅不同，所以土或沙中氧气含量也不同，最早种下的种子由于埋得深，土壤中氧气含量少，萌发得慢；而最晚种下的种子由于埋得浅，土壤中氧气含量多，反而萌发得快，所以可能会影响种子萌发过程的观察。

2 探究种子萌发内外的条件实验装置

2.1 实验装置设计之一 分别取甲乙2个玻璃杯以及若干滤网，杯子中盛1/3凉开水(氧气少)，每个杯子中用胶带粘两层滤网，第一层粘在水面上，第二层粘在距离杯口1/3处，然后在每层滤网上放若干等量的种子；滤网上的种子分为3类：切除胚的种子、煮熟的种子和饱满的活种子。杯子左侧放切除胚的种子，滤网中间放饱满的活种子，右侧放煮熟的种子，甲乙装置分别放在室温(25℃左右)和低温(4℃左右)的环境中(图4)。这样，1个实验装置就可以同时探究种子萌发的环境条件和自身条件。此装置中的玻璃杯还可以改用2个相同的饮料瓶、烧杯或其他瓶子，滤网可由窗纱等网状物品代替。

图4 探究种子萌发内外条件的实验装置

2.2 实验装置设计之二 取甲乙丙丁4个培养皿，培养皿内均匀铺上餐巾纸或报纸，①甲培养皿中不加水，放入25℃左右环境中；②乙培养皿加适量水，放入25℃左右环境中；③丙培养皿中加入适量水，放在4℃左右冰箱中；④丁培养皿中加满水，让种子完全浸没在水中，放入25℃左右环境中。种子分为3类：切除胚的种子、煮熟的种子和饱满的活种子。培养皿左侧放切除胚的种子，中间放饱满的活种子，右侧放煮熟的种子。若实验成功，则只有乙培养皿中间的种子发芽，从而证明种子萌发不仅需要适宜的环境条件还需要有完整的种子结构。此装置中的培养皿可以由碟子、碗和大瓶盖等生活用品代替。

上述实验中的水均应使用温开水，减少水中所含氧气，实验过程中还应及时加水，以防止水分蒸发影响实验结果。种子萌发成幼苗后，还可以利用幼苗，完成“探究根什么部位生长最快”和“植物的无土栽培”等实验，从而增强实验的连续性，而且将知识进行综合复习，形成体系。

(基金项目：河南省教师教育课程改革研究“‘国培计划’河南省农村初中生物学教师培训的针对性与实效性研究”，No.2014-JSJYYB-029；“基于网络研修的‘国培计划’可持续发展研究”，No.2015-JSJYZD-013；河南师范大学硕士专业学位研究生实践教学研究项目“河南省农村初中生物学实验课现状的调查、分析与对策研究”，No.201501)