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1、基于核心素养探究胚的完整性对绿豆种子萌发的影响摘要：种子萌发的条件包括环境条件和自身条件，教科书并没有设计影响种子萌发的自身条件的相关实验，本文以绿豆种子为例探究胚的完整性对其萌发的影响，发现被破坏了胚的种子也能萌发。在此实验的基础上，学生继续研究已萌发的种子的幼苗生长状况，不仅得出胚的完整性不影响种子的萌发，但影响后期幼苗长势”的结论，还提升了学生的核心素养。关键词：种子萌发，胚的完整性，核心素养一、实验课题由来中国学生发展核心素养从三个方面、六大素养和18个基本要点来具体定义教育要培养什么样的人，为新一轮生物学课程改革和生物教师的教学指定了明确的方向。已发行的普通高中生物学课程标准（201
2、7年版2020年修订）指出生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，学生要有对既有观点和结论进行批判和审视、质疑包容，乃至提出创造性见解的能力与品格，而笔者在生物学教学中就发现教材中有些结论或观点有待进一步的探讨。在学习种子萌发一节内容时学生通过探究种子萌发的环境条件得出：适宜的温度、一定的水分和充足的空气都是种子萌发所需要的环境条件。除了环境条件，种子萌发还需要一定的自身条件，但教科书并没有设计相关活动，只是在种子萌发的自身条件部分中写道：干瘪的种子或被昆虫咬坏胚的种子都不能萌发。被昆虫咬坏胚的种子真的不能萌发吗？个别学生当堂就提出了这个疑惑，为了落实课标发展学生的科学思
3、维这一任务，笔者为学生的质疑精神点赞，并鼓励学生就该问题作进一步的探究。笔者课下也翻阅了大量资料，发现王传玲、丁湘宁、高逢亮等人对此观点也表示怀疑。如果种子的胚不完整，种子还能萌发吗？这个想法与学生的疑惑不谋而合，为了解惑，笔者尝试进行预实验。笔者最初选择的是实验材料是双子叶的绿豆种子和单子叶玉米种子，在破坏种子的胚时发现干燥的种子不易破坏，因此，笔者先将种子泡软再进行处理。浸泡后的绿豆种子处理起来还算顺利，但玉米种子的胚很小且各结构不易分离，处理起来十分麻烦。因此，笔者只选择以绿豆种子为实验材料进行探究，将探究课题定为探究胚的完整性对绿豆种子萌发的影响。二、实验展示1.初步探究（1）提出问题
4、教师PPT展示煮熟的种子和被昆虫咬坏胚的种子，提问：给这些种子适宜的环境条件，它们能萌发吗？学生肯定煮熟的种子不能萌发，被昆虫咬坏胚的种子不一定。教师鼓励学生道：实践是检验真理的唯一标准，今天我们就通过实验来探究胚的完整性对绿豆种子萌发的影响。由于在具体实验操作过程中让昆虫咬坏种子的胚不具有可操作性，因此，教师逐步引导学生将该问题转化为：被破坏了胚的种子能萌发吗？这样就可以不用昆虫咬坏种子的胚，而是人为地破坏种子的胚。（2）作出假设除了部分学生认为被破坏了胚的种子可能会萌发以外，大部分学生对上述问题给出的假设都是：被破坏了胚的种子不会萌发。假设的依据是：教材上写得很明确,“干瘪的种子或被昆虫咬
5、坏胚的种子都不能萌发。（3）制定计划材料和用具绿豆种子、清水、培养皿、小刀方法和步骤浸泡选种教师提前一天将绿豆种子用清水浸泡，除去上层漂浮的种子，留下沉淀在下层的种子备用，一天后种子被浸软，选取大小基本一致种子的进行处理。切除处理用小刀对浸泡后的种子进行切除处理，处理方法及结果如表1所示，在进行切除处理时教师要提醒学生：小刀锋利，注意安全。分组培养将处理后的种子放在培养皿上，每个培养皿放100粒种子，往培养皿中注入清水，以淹没种子一半为佳，每组处理做3个重复，以完整的胚作为对照组，每天更换清水。观察记录以胚根长度等于种子长度作为发芽标准，从种子浸泡开始计时，每天定期观察和统计发芽种子数，连续观
6、察记录1周。(4)实施计划学生按照上述实验计划处理种子，课下定期补充清水，观察记录数据。(5)得出结论用Excel2010软件对收集到的数据进行分析处理，得到各组绿豆种子7天累计的平均发芽率，绘制图表如表2和图1所示。第7天各组处理种子发芽情况如图2所示，图中从左到右分别是第一组到第七组对照实验，从上到下分别是每组的3个重复实验。通过分析图表可以发现，不仅第一、二组拥有完整胚的种子会萌发，第三、四、五、六组被破坏了胚的种子也能萌发，甚至只有一片子叶的第七组也有个别种子能萌发。该实验说明：被破坏了胚的种子能萌发，即完整的胚不是种子萌发的必要条件。（6）表达交流问题L尝试解读“完整是什么意思？问题
7、2：为什么被破坏了胚的种子依然能萌发？学生通过教师的引导和查阅资料做出以下回答。如何理解“完整？教师引导学生换个角度思考，先尝试从两方面理解不完整，一方面是胚的某个结构被破环了一部分；另一方面是胚的某个结构彻底没有了。我们再次从实验中找证据，第三、四组处理分别切除一个子叶和一个半子叶，都是胚的子叶结构被破坏了一部分，结果种子萌发了。第四、五组处理分别切除胚芽和胚根，都是胚的某个结构彻底没有了，结果种子也能萌发。学生通过查阅资料获得如下信息：种子的胚芽、胚轴和胚根细胞都具有很强的分裂和分化能力，它们能够通过增殖和分化产生新的根、茎、叶。因此，即使被切去胚根，还能通过分裂分化产生新的根；即使被切去
8、胚芽，也能通过分裂分化产生新的茎和叶。过渡：生物学上常说生物体的结构与功能相适应，上述实验中被切除胚根或胚芽的种子依然能发育出根或茎和叶，被破坏了胚的种子依然能长成小幼苗，是不是违背了这一原则？胚被破坏对幼苗长势是否有影响呢？为了解决这两个问题，老师带领学生做进一步的探究。2.深度探究上述两个问题，哪个问题更具有可探究性呢？学生通过讨论确定探究第二个问题，胚被破坏对幼苗长势是否有影响呢？用什么指标来衡量幼苗的长势呢？经讨论决定通过测幼苗高度代替幼苗长势。本实验是用20cm的刻度尺进行测量的，测量时尽量把幼苗拉直，从根的最底部测到幼苗的最顶端的生长点，测量方法如图3所示,该幼苗株高22.10cm
9、o老师建议学生从每组实验中随机抽取10棵幼苗测量株高，数据如表3所示。通过表格均值数据能反应胚被破坏对幼苗长势是否有影响吗？显然不能，它们仅能反应各组幼苗的高矮而已。比如第一、二组都是完整的胚，但两组株高平均值并不相等能说明什么问题呢？第二、三组分别是完整的胚和不完整的胚，它们的株高都小于第一组株高，这又能说明什么问题呢？为了准确的解读数据，笔者向学生介绍一款数据分析软件SPSS19.0,通过软件完成单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较，对结果整理如表4所示。对于这个表，学生只需要知道显著性小于0.05就表示两组幼苗株高存在显著性差异。分析表4可知：由完整的胚发育而来的幼苗，即第一、
10、二组之间株高显著性是0.529,大于0.05,不具有显著性差异。第三、四、五、六组都是由不完整的胚发育而成的幼苗，无论是与第一组相比还是与第二组相比，株高显著性均小于0.05,存在显著性差异，说明胚被破坏对幼苗的高度有影响。实验结束后，该如何处理这些小幼苗呢？教师号召学生对这些小幼苗继续培养,在增加学生植物栽培体验的同时，也让学生学会珍惜生命、呵护生命。课下学生选择自己喜欢的花器将这些幼苗制作成小盆栽，摆在班级的绿植角，将盆栽养殖技术与室内设计美学落到实处。一周后，望着一盆盆绿意盎然小盆栽，学生可以感受到尽情绽放生命的不仅仅是完整的种子，残缺的种子也在努力的活着，像完整的种子一样，它们也在为班
11、级绿化、为室内氧含量的提高付出自己的努力。那种残缺因努力而更加美丽，因奋斗而更显魅力，它们，就是断臂的维纳斯。植物尚且如此，那人呢？最后，进一步引导学生正视自己的缺陷，珍爱生命，做一个坚强的人，有价值的人！三、实验评价结合中国学生发展核心素养和普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）对该实验做出如下评价。生命观念要求学生应该在理解生物学概念的基础上形成生命观。学生通过实验、记录、比较和测量，得到胚的完整性虽然不影响种子萌发，但影响后期幼苗长势的结论。其实，种子的胚就是新植株幼体，幼体结构不完整，势必会影响新植物的长势，这恰恰体现了植物体的结构与功能相适应的生命观念。“科学思维要求学
12、生尊重事实证据，基于证据和逻辑，运用归纳、演绎、比较、分类、分析、综合等方法，进行独立思考和判断，多角度辩证地分析问题，对既有观点和结论进行批判和审视、质疑包容，乃至提出创造性见解。该案例实验的问题是由学生对教科书已有结论被昆虫咬坏胚的种子不能萌发的质疑引起的，教师鼓励学生通过实验收集数据，然后分析比较数据得出新的结论。发现实验结论与既有结论有冲突后，又引导学生从多角度辩证地分析中“完整的意思，通过查阅资料解释“被破坏了胚的种子也能萌发的原因，提出胚的完整性不影响种子萌发，但影响后期幼苗长势的创造性见解。”探究实践要求学生从生物学现象中发现和提出问题，通过收集和分析证据得出结论。学生基于问题，
13、设计实验，分析数据，不仅得出被破坏了胚的种子能萌发的结论，还为学生提供了亲自探究实践的机会，提高探究实践的能力。”态度责任是生物学课程育人价值的重要体现，要求学生在学习过程中将知识和技能的学习与“态度责任有机结合，学会对自己的健康负责，珍爱生命、尊重生命，立志为社会的发展做贡献。实验结束后对幼苗的进一步养护处理体现学生珍爱植物生命的态度；既养护完整的胚发育而来的幼苗也养护不完整的胚发育而来的幼苗，更是体现“苗苗平等的理念以及对残缺生命的呵护；被精心养护的幼苗，无论是完整的胚发育形成的还是不完整的胚发育形成的，都为班级绿化努力绽放生命，体现出一颗幼苗的社会责任。以物喻人，青少年更应该珍爱生命、尊
14、重生命，立志为社会发展做贡献。除上述核心素养外，新一轮的生物学课程改革还十分重视跨学科实践，课标指出：真实情景中的问题解决，通常需要综合应用科学、技术、工程学和数学等学科的概念、方法和思想，设计方案并付诸实施以寻求科学问题的答案或制造相关产品。种子萌发个数的统计和均值计算运用了数学方面的知识，用直尺测植株高度精确到0.01cm运用到物理学方面的方法，用SPSS19.0对植株高度差异性进行分析运用到统计学方面的技能，实验后用萌发的幼苗美化班级绿植角运用了美学和建筑学方面的理念，幼苗后期的养护运用到植物栽培学方面的方法。四、总结与展望作为一门以实验为基础的科学，生物学为学生提供很多动手操作、亲自实
15、践的机会，这对学生核心素养的培养提供了得天独厚的条件。本研究以探究胚的完整性对绿豆种子萌发的影响为例，以解惑为初衷，逐步提升学生的核心素养。当然,该实验还有值得进一步商榷完善的地方，比如实验材料单一，只用绿豆种子做实验,缺少普遍性。比如只进一步研究胚的完整性对幼苗株高的影响，没有追踪到下一代种子的产量和品质问题等等。疑惑正是探究处，咂摸细节兴味长。我们的实验仍在继续，更多真理等待我们大胆探索。在以后的教学实践中，笔者将继续鼓励学生大胆地提出疑惑，激发学生的探究意识，让学生在实验中品味知识的意义，在探究中感受到科学的魅力。参考文献核心素养研究课题组：中国学生发展核心素养J.中国教育学刊，2016
16、,10.中华人民共和国教育部：普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订).北京：人民教育出版社，2020.3朱正威，赵占良：生物学(七年级上册)M北京：人民教育出版社2012年版，第91页。王传玲：探究种子萌发的自身条件J.中学生物教学，2019,3：40-42.5丁湘宁：在探究中学习，在过程中提升能力一一种子萌发的自身条件教学有感J.教师,2012(21)：112-113.高逢亮，周一鹭，刘美君：被昆虫咬坏胚的种子能否萌发一一植物胚胎分割技术初探J.发明与创造(中学生)，2014(21)：51-52.7段义忠：干旱胁迫对绿豆和黑豆发芽的影响J.榆林学院学报，2014,24(4)：7-10.
