對初中生物實驗的材料開發與再利用的探索

孫敬東

在幾年的生物教學中，對生物探究式學習，使學生掌握生物學知識、提高生物學科素養、激發對生物學的興趣有著不可比擬的作用。這就要求教師在教學中用心挖掘教材，利用好生活中實際條件并結合教學內容開發適用于教與學的使用，經濟、環保的“新材料”。

在對魯教版生物學新教材六年級下冊：第三單元被子植物的一生中的探究“種子萌發的環境條件”“種子萌發的過程”“根的什么部位生長最快”以及綠色植物與生物圈的水循環的觀察與思考“根毛的結構”“植物的蒸騰作用實驗內容的教學后，學生發現了一些問題和想法告訴了我，他們以不同的角度去看問題，肯定了他們的想法，并和他們一起做了一些改進。

一、問題的提出

在學習探究“種子萌發的環境條件”實驗時，關于種子萌發需要“充足的空氣”這一條件時多數人都以為蓋瓶蓋就是隔絕空氣，后來老師 “強調了試驗中4號瓶的水是給種子隔絕空氣的作用”這樣又出現了新問題就是“水的變量問題”所以我想“有沒有更好的方法所以更清楚地區別水和空氣這兩個變量問題呢？”“同時學生在寫‘作出假設時又提到‘陽光、營養這兩個變量條件”“還有實驗時用的大瓶子能不能換成小點的裝置？”“實驗后材料被銷毀，但后面的探究學習中又用到，能不能一探多用呢？”

為此，我們開始設計了以下實驗方案：

（一）制訂計劃：

1.材料準備：

每組十只試管、各50粒綠豆、小麥、紙巾、標簽、燒杯、泥土若干、醫用注射器一支、皮塞、鑷子1把、蒸餾水、黑紙筒。

2.設計實驗：

（1）在標簽上寫上“1～10”數字，分別貼在十只試管上，分十組。

（2）前8只試管放入紙巾，（紙巾折疊大小與試管長短大小相當）紙巾一側用鑷子放入5粒綠豆，另一側放5粒小麥種子，放在試管口下1/3處，放在試管架上。

（3）2、4、5、6、7號管加適量的水，1號管不加水，3號管加入淹過種子的水量。

（4）8號管加入土壤浸出液適量，6號試管用皮塞蓋住，再用注射器針管插入抽出管內空氣。

（5）把4號管放入透光冰箱保鮮室中；5號管放入透光60℃恒溫箱中、把1、2、6、7、8號管放在試管架上一起擺放在靠窗的桌子上，并用黑紙筒蓋住7號管。

（6）一周內每天觀察哪一管中的種子發育成幼苗，并記錄。

（二）分析歸納條件

1.2號管是對照組，管內有適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣和接受可見光和無外界營養；1、3、4、5、6、7、8號管是實驗組。

2.1號管無水分（其他條件同2號瓶，本組對無水條件的探究設計）。

3.3號管加入過量的水分（其他條件同2號瓶，本組對過量水條件的探究設計）。

4.4號管提供過低溫度（其他條件同2號瓶，本組對低溫條件的探究設計）。

5.5號管提供過高溫度（其他條件同2號瓶，本組對高溫條件的探究設計）。

6.6號管控制無充足的空氣條件（其他條件同2號瓶，本組對空氣條件的探究設計）。

7.7號管放在黑暗的地方（其他條件同2號瓶，本組對陽光條件的探究設計）。

8.8號管滿足（其他條件同2號瓶，本組對外界營養條件的探究設計）。

二、問題解決方案及思路

問題1：作出假設時出現不同的意見。書本提出與3個環境條件有關，但有的組員提出種子萌發是否還需要陽光的照射？解決：為避免擺放的環境不同，溫度和濕度可能不同，不能保證環境條件相同，所以把1、2、6、7、8號管放在試管架上一起擺放在靠窗的桌子上，7號管用不透光紙筒遮擋。4號放透光冰箱中，5號放透光的恒溫箱中來施加變量驗證。

問題2：在設計對照實驗中，瓶中的水量是否符合要求，而且2、4、5、6、8號管放入的水量要相同，放多或放少會影響實驗結果。解決：因水的量不同，所以用有刻度注射器，注入等量水更準確。8號管不同的是土壤浸出液但量一樣。

問題3：在分析實驗結果得出結論的過程中，有組員提出：本實驗中只用了綠豆或小麥一種種子，能否證明其他的種子對外界條件需要也相同呢？解決：經小組討論后，我們在一個裝置中紙巾的兩側同時放入兩種種子進行觀察。

問題4：在實施計劃中對實驗觀察，還有的同學想看看農民把種子種在土里生長的情況；有的同學想用一個裝置同時驗證兩個變量條件的方法。解決：我就增補了9號管模擬土中種子的實驗組和10號管同時探究水與空氣兩變量條件實驗組，進行觀察。

三、新的發現（開發再利用）

1.這些裝置在試驗后并沒有馬上廢棄處理，而是對1～9號組的試管去掉施加的變量條件，放入與原2號對照組相同條件下觀察。發現只有5號管中種子不萌發外都萌發了；7號組的葉由黃變綠了；8號和9號長得都很旺盛。分析原因是當種子萌發條件具備時還可以萌發；5組的種子不萌發可能是種子已死亡；7號組的葉由黃變綠了是由于見光合成了葉綠素；8、9組長的旺盛是因為土中有營養。

2.在后來學習探究 “種子萌發的過程”“根的什么部位生長最快”以及綠色植物與生物圈的水循環，觀察與思考“根毛的結構”“植物的蒸騰作用”的實驗中發芽的試管組都派上了用場。其中我用5、6、9號組滿足了對“種子萌發的過程”觀察實驗；并用5、6號組用鑷子取出綠豆芽的根尖用黑鋼筆輕畫間距為1毫米的四條線（以根尖為起點向上）用鑷子再小心把芽放回原處（避免把刻線涂抹掉）觀察變化。還用9號組完成觀察與思考“根毛的結構”的實驗（因土色較深根貼在管壁生長時，根毛清晰可見）。還用9號組的豆苗套袋完成“植物的蒸騰作用”實驗。

四、收獲和體會

通過這次探究活動，學生在基本掌握科學探究方法和步驟的基礎上，學會如何運用已有的知識，提高設計探究實驗的能力。實驗中，雖然遇到了一些困難，但他們共同努力，積極探討把問題一一解決，在實踐中對材料稍加變化、改造實現了探究實驗的材料開發與再利用，能一次實驗多次利用的效果。