“模擬探究酸雨對種子萌發(fā)的影響”的教學(xué)過程與反思

康麗君

摘要 探索更接近真實酸雨的模擬探究方法，發(fā)現(xiàn)受酸雨影響較明顯的實驗材料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多角度探究，培養(yǎng)學(xué)生自主進(jìn)行探究實驗的能力。

關(guān)鍵詞 模擬酸雨 種子萌發(fā)

中圖分類號Q-331

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 教材分析

本節(jié)的內(nèi)容是初中生物學(xué)十個一級主題之三“生物與環(huán)境”中的重要組成部分，主要以酸雨為例，說明環(huán)境污染對生物的不良影響。本節(jié)內(nèi)容不是生物學(xué)的核心知識，所以教材以模擬探究“酸雨對生物的影響”這一活動為中心，引導(dǎo)學(xué)生探討環(huán)境污染對生物的影響。考慮到初二的學(xué)生已經(jīng)有了一定的探究經(jīng)驗，教材將這個探究活動設(shè)計為具有較大開放性的全過程探究，但對實驗方案設(shè)計給予了充分地提示。學(xué)生根據(jù)提示，可以比較順利的設(shè)計實驗。

2 教學(xué)目標(biāo)

設(shè)計并完成酸雨對生物影響的探究實驗，在實驗中進(jìn)一步了解探究實驗的原則;通過探究觀察，初步形成嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的科學(xué)態(tài)度，并認(rèn)識到酸雨的危害，增強環(huán)境保護(hù)意識。

其中，設(shè)計并完成酸雨對生物影響的探究實驗，充分認(rèn)識環(huán)境污染對生物的危害是本節(jié)的教學(xué)難點和重點。

3 教學(xué)過程

3.1 設(shè)境導(dǎo)入，引發(fā)思考

通過觀看一個簡短的視頻，學(xué)生了解到酸雨形成的原因、我國酸雨的現(xiàn)狀以及酸雨的危害等。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：能否用實驗來模擬探究一下酸雨對生物的影響？

3.2 討論交流，確定主題

學(xué)生積極思考，提出很多探究課題，如模擬探究酸雨對種子萌發(fā)的影響，模擬探究酸雨對幼苗生長的影響，模擬探究酸雨對金魚呼吸頻率的影響……教師對于學(xué)生們提出的課題給予肯定和鼓勵。但鑒于實驗室和實驗材料等條件，師生最終確定探究課題“模擬探究酸雨對種子萌發(fā)的影響”。

3.3 分析交流，制定探究方案

教師引導(dǎo)思考：實驗變量是什么？如何模擬酸雨？如何設(shè)置變量？用什么實驗材料？

學(xué)生能想到用清水和模擬酸雨作變量設(shè)置對照，模擬酸雨則根據(jù)課本提示的方法即用食醋和清水來配置酸雨。因為學(xué)生在初一時用綠豆做過種子萌發(fā)的實驗，所以實驗材料選擇綠豆。可是在討論過程中，也有學(xué)生提出了一些質(zhì)疑：

（1）食醋主要成分是醋酸，而我國酸雨主要是硫酸型酸雨，用食醋來模擬酸雨跟真正的酸雨效果能一樣嗎？

（2）每種植物的生長條件都有差異，并且對環(huán)境的適應(yīng)能力也不盡相同，只研究一種植物的種子，實驗現(xiàn)象是否具有說服力？

針對學(xué)生提出的問題，筆者大膽地進(jìn)行了實驗創(chuàng)新。在實驗方法上，設(shè)置了清水、pH為2的硫酸型強酸雨、pH為4的硫酸型弱酸雨、pH為4的醋酸型酸雨四組對照，從而比較出醋酸型酸雨與硫酸型酸雨對生物影響的區(qū)別，以及酸雨酸度的增強對生物的影響。在實驗材料上，選擇了6種植物種子，包括糧食作物小麥和玉米，蔬菜類白菜和大葉菠菜，豆類作物綠豆和黑豆，分別進(jìn)行實驗，從而比較出酸雨對不同生物的影響有沒有差異。

3.4 準(zhǔn)備材料

實驗所需的6種植物種子從種子公司購買，考慮到安全問題，模擬酸雨由教師準(zhǔn)備。模擬酸雨的配置方法如下：

①取200 mL食醋，加入500 mL純凈水稀釋，可得pH為4的醋酸型“酸雨”。

②將分析純硫酸和硝酸按化學(xué)當(dāng)量5：1制成母液，然后加純凈水稀釋配置pH為2和pH為4兩種酸度的模擬酸雨溶液。由于母液用量非常少，沒能估算出母液與純凈水的配置比。

③所有模擬酸雨的pH值均通過pH酸度計測量，精確到0.1。

3.5 實施實驗

①8名學(xué)生為一組，每組負(fù)責(zé)探究一種植物，分組進(jìn)行實驗。

②每組實驗使用4個潔凈的培養(yǎng)皿，并貼上標(biāo)簽標(biāo)注好清水、硫酸型pH為2，硫酸型pH為4，醋酸型pH為4，并在培養(yǎng)皿中鋪上濾紙。

③將已浸泡過的種子放置到培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿30粒。

④設(shè)計觀察記錄表格。每天定時用滴管給種子噴“雨”，認(rèn)真觀察，記錄發(fā)芽數(shù)量。

⑤大約10 d后，統(tǒng)計各培養(yǎng)皿中種子的萌發(fā)個數(shù)，匯總表格數(shù)據(jù)，計算發(fā)芽率，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。

圖l是各種種子的實驗結(jié)果統(tǒng)計。

3.6 實驗結(jié)果及結(jié)論

①相同pH的醋酸型模擬酸雨要比硫酸型模擬酸雨對種子的萌發(fā)抑制作用強很多。

②硫酸型酸雨的pH越低，對種子萌發(fā)的抑制作用越明顯。

③不同植物種子對酸雨的抵抗力不同，多數(shù)種子在弱酸環(huán)境下更容易萌發(fā)，豆類種子的耐酸性較強。

4 實驗延伸

觀察到的實驗現(xiàn)象又引發(fā)了學(xué)生很多思考：

①為什么pH都是4，醋酸型酸雨對種子的萌發(fā)抑制作用更強？

因為食醋的成分復(fù)雜，除含有醋酸外，還含有較多的有機物，所以溶液濃度高，不利于種子吸收水分。另外，硫酸硝酸是強酸，完全電離，醋酸是弱酸，不完全電離，所以相同pH的醋酸比硫酸硝酸的總濃度大的多。

②為什么pH為4的硫酸型酸雨條件下種子萌發(fā)率較高？

可能的原因：種子對酸性溶液具有中和的作用。在酸性溶液中，各種物質(zhì)會從種子中淋溶出來，導(dǎo)致pH改變，實驗證明大多數(shù)種子都有提高浸泡溶液pH的能力。檢測到小麥的清水培養(yǎng)液從pH為7升高到7.7，酸雨培養(yǎng)液從pH=4升高到5.5。

5 實驗反思

①關(guān)于模擬酸雨的選擇，條件允許的情況下，可用硫酸和硝酸按一定比例配置成更接近實際情況的模擬酸雨。從安全角度考慮，可以用食醋模擬酸雨，但要告訴學(xué)生，它與酸雨的成分差異以及可能將酸雨的危害擴大。

②本次探究實驗具有較大開放性，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從不同角度進(jìn)行實驗設(shè)計。從實驗中可以看出，大多數(shù)種子對弱酸環(huán)境具有較強的適應(yīng)能力，如果探究酸雨對幼苗生長、花、芽等的影響，實驗效果可能更明顯。

③本次實驗主要過程都在課下，學(xué)生利用課間，每天觀察記錄，并能對觀察到的現(xiàn)象提出問題，通過查找資料和驗證實驗的方法解決問題，很好地鍛煉了學(xué)生自主進(jìn)行探究實驗的能力。

④由于本次實驗時間較長，變量較多，如模擬酸雨的成分濃度存在誤差，每種種子每天噴灑的酸雨量也沒有嚴(yán)格控制等，可能使結(jié)果存在一定的誤差。

參考文獻(xiàn)：

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