“觀察豆類種子的發芽及幼苗生長對光的適應”實驗的改進

鄔丹妮 （寧波國家高新區信懋小學 浙江寧波 315000）

華師大版《科學》7年級上教材第5 章第1 節“艷麗多姿的生物”中“觀察豆類種子的發芽及幼苗生長對光的適應”是教學難點，該年級學生按照教材進行實驗后卻難以對種子的發芽過程進行有效觀察與記錄。為了提高課堂效率，也由于目前鮮有該類實驗的文獻報道，筆者對該實驗進行改進，并獲得一系列科學準確的數據，供師生在課堂中交流使用。

1 針對教材實驗的改進

1）原實驗采取“將種子置于棉花與瓶壁之間（3 粒種子放在瓶壁不同方向）”這樣的放置方式，種子的發芽易相互干擾，且種子在瓶壁不同方向，接收的光照強度難以保證一致，需要人為定時改變廣口瓶的位置。本改進實驗將種子分別播種于盛有等體積固體培養基的試管中展開實驗（圖1），一 個 試管播 種1 顆種子，一方面避免了種子相互之間的干擾，另一方面沒有了棉花的干擾，更容易清楚地觀察到整個幼苗的生長形態及特點。

圖1 固體培養基

2）原實驗需要每天觀察種子的發芽情況，并逐日記錄。一方面每日的記錄工作相對繁瑣，學生易遺漏某些信息，且記錄結果具有實效性，若有遺漏無法重新完善信息；另一方面，某些學生用拍照的形式記錄結果，但照片受干擾因素較大，如拍攝角度、光線等，比較過程中效果不夠理想，若能直接觀察實物之間的差異，效果可能會更好。筆者創新設計，隔一天進行播種（由于當時室溫較低），在最后一天對各個實驗組進行同時觀測并記錄，提高了課堂效率，使結果的呈現更為直觀。

3）本實驗結果其中有2 項要求測量幼苗莖長度和根長度，需要學生每天重復用鑷子從廣口瓶中取出幼苗進行測量，而根的生長與棉花交錯盤繞，難以分離，再放回原處，這樣重復測量易損壞幼苗及根部，對幼苗生長造成影響，學生很難得到圖2的良好效果。改進實驗利用瓊脂粉與水配制而成的固體培養基培養種子，不僅方便學生將幼苗的根與莖完整取出而不受破壞，而且僅需在實驗最后進行一次測量，更大程度地減少對幼苗根、莖的機械傷害，使測量的數據更為可靠。

圖2 赤豆種子的發芽過程

2 具體實驗方案

2.1 實驗目的 幫助學生了解植物種子的發芽過程及幼苗生長對光的適應，通過設計實驗，學生進一步提升科學探索的能力。

2.2 實驗原理 種子的萌發需要水，而加入的瓊脂粉起到一定的凝固作用，既保證了種子的固著，又利于種子生根，便于學生觀察各器官生長情況。種子發芽利用種子原有的有機物，因此不需要向試管中加入其他營養物質。隔天播種后，在最后一天的觀測等效于對種子萌發過程的連續觀測。

2.3 實驗器具與材料 試管、量筒、玻璃棒、長鑷子、綠豆、瓊脂粉、蒸餾水。

2.4 實驗步驟

1）實驗第1 天，按照水∶瓊 脂粉=1000∶7.5 加入燒杯加熱溶解，攪拌均勻，配制固體培養基。選取6 支試管，向試管中各加入10 mL 配制好的固體培養基。同時，選取大小、質量相近的綠豆種子清水浸泡24 h。

2）實驗第2 天，選取浸泡后質量相同的6 顆種子用長鑷子輕輕放置在固體培養基表面，實驗分為2 組，每組平行設計3 支試管，一組光照處理，另一組黑暗處理，在試管上做好標記，置于10℃下培養。

3）實驗第3 天，進行步驟1，實驗第4 d 進行步驟2。如此循環，共進行實驗10 d。

4）實驗第11 天，學生取出光照組及黑暗組各試管中的幼苗（圖3、圖4），用清水清洗根部后（圖5），分別測量幼苗根與莖的長度。為減少誤差，學生取3 次平行實驗數據的平均值，使實驗數據更加準確。同時學生觀察并比較幼葉的大小、顏色及展開情況。

圖3 光照組幼苗

圖4 黑暗組幼苗

圖5 清洗后幼苗

3 實驗結果

3.1 根的總長度 每組選取3 株幼苗測量根總長度結果見圖6，求平均值，結果見表1。

3.2 莖的總長度 每組選取3 株幼苗測量莖總長度結果見圖6，求平均值，結果見表1。

表1 測量幼苗的根、莖長度求得平均值（單位：mm）

3.3 幼葉的大小、顏色及幼葉展開情況 學生觀察到光照組幼葉顯著大于黑暗組幼葉，且光照組幼葉呈綠色，而黑暗組幼葉呈黃色，此外，光照組隨著培養時間延長，對生的葉片逐漸展開，而黑暗組對生的葉片彼此閉合。

4 分析與討論

從實驗結果看，光照處理的種子發芽情況明顯不如黑暗處理的種子，究其原因，光對莖的伸長有明顯抑制作用。光照處理植物幼苗，其體內自由IAA 含量要低于黑暗處理組，導致莖矮小。由此有學生提出在種植農作物時要合理密植，通風透光，使得莖稈粗壯不倒伏。同時光照處理的種子生根情況也明顯不如黑暗處理的種子，原因是光也可以抑制作物根的生長，查閱資料了解到，光促進根內形成 脫落酸［1］。

通過比較發現，葉片中的葉綠體必須在光照下才能誘導產生，因此光照處理的種子發芽后幼葉呈綠色，黑暗處理的種子發芽后幼葉呈黃色。

5 結論

本實驗證明光照處理下的種子在萌發過程中根和莖會生長較短，但更加粗壯，有利于幼苗的直立。當光照較弱時，幼苗的莖段會生長更快，以獲得充足的光照，這便是幼苗生長對光的適應。此外，光的誘導促使葉綠體的合成，進一步促進幼苗進行光合作用合成有機物，用于自身生長發育，這也是幼苗生長對光的適應。