初中生物学教学：探究种子萌发条件课件效果

“种子的萌发”是人教版初中生物学七年级上册第三单元《生物圈中的绿色植物》第二章《被子植物的一生》第一节《种子的萌发》的内容。本节的重点内容是种子萌发所需的条件，包括种子萌发的环境条件和自身条件，还安排了一个实验探究“种子萌发的环境条件”。我们认为，作为一门自然和实验学科，生物学实验一定是要学生亲手操作的，但本探究实验需时较长，不宜安排在课堂上，可以安排在课后进行，对此我们的虚拟实验课件设计背景是：以小组为单位，每个小组提前1～2个星期来探究种子萌发的一个条件（光、水、空气、温度）。

另外，本课件的设计还需要结合教材新增内容，即本节的实验中还专门设置一个科学方法栏目，就是“实验组和对照组”。教材结合探究实验“种子萌发的环境条件”指出，如果假设温度是验证的条件，为了检验假设，需要将种子置于低温条件下，这一组就称为实验组，而为了排除其他条件的干扰，需要将同样的种子再分出一组，放在正常的室温条件下作为对照来观察，这组称为对照组，这是2012年人教版教材第一次对实验组和对照组进行介绍。因此，在包含了教材的所有知识点后，利用种子萌发的条件情景，我设计了文字脚本，由金鑫老师、王承才老师牵头，与制作公司一起制作出了虚拟实验课件。

在教材探究“种子萌发的环境条件”实验中，面对提出的问题：在什么样的环境条件下种子才能萌发？教材给予了一定的提示，也提供了一套方案。但是是否有其他方案呢？教师可以引导学生去思考，将所学过的知识进行整合，仔细分析“在什么样的环境条件下种子才能萌发？”中的关键词并提出问题：环境条件可以有哪些？种子可以是什么样的？怎样的种子才能萌发？怎样的种子在怎样的环境条件下才能萌发？将各种思考串联起来，我设计的该虚拟实验课件的文字脚本如下。

文字：在什么样的条件下种子才能萌发呢？今天我们就通过一组探究实验去研究。首先，我们看可以用来探究的实验材料和用具。（以下为图像出现）

1.实验材料。a：饱满健康的种子（10粒）；b：饱满健康的种子（1粒）；c：干瘪、处于休眠期、胚受伤的种子（10粒）；d：干瘪、处于休眠期、胚受伤或死亡的种子（1粒）；e：水（点击实验材料，可以将实验材料中的任何组成部分拉下来）。

2.实验用具。A：内部放有餐巾纸外部贴1号标签的培养皿；B：内部放有餐巾纸外部贴2号标签的培养皿；C：小勺；D：滴管（点击实验用具，可以将实验用具中的任何组成部分拉下来）。

3.实验条件。E：冰箱（4度）；F：橱柜（25度）；G：带光源的灯泡；H：水。（点击实验条件，可以将实验条件中的任何组成部分拉下来）。文字：我们知道，影响生物生存的非生物因素包括光、温度、水、空气等。是否这些因素也影响种子的萌发呢？你想研究上面哪种因素对种子萌发的影响呢？你可以根据自己的兴趣自己选择实验方案，得出你的实验结论。四种方案是：①水；②温度；③空气；④光（点击任何一个都可以开始操作）。点击①水，出现：“研究假设：种子的萌发需要水吗？”

4.实验过程。①选择培养种子的实验装置：点击实验用具；如果点击A、B，则正确，A、B项目下移，并排排列；点击到其他实验用具，出现提示：现在是在选择培养种子的实验装置，请重新选择。直到选择正确为止。②选择实验材料：点击实验材料；如果点击a，则正确，出现小勺将a项目下移，放入A、B培养皿中；如果点击到b，出现提示：实验材料的数目过少，实验会出现偶然性，请重新选择；如果点击到c，出现提示：干瘪、处于休眠期、胚受伤或死亡的种子，缺乏种子萌发的自身条件将导致实验失败，请重新选择；如果点击到d，则出现提示：干瘪、处于休眠期、胚受伤或死亡的种子，缺乏种子萌发的自身条件将导致实验失败；实验材料的数目过少，实验会出现偶然性，请重新选择。如果点击到e，出现提示：请选择实验用的种子。直到选择正确为止。③设置实验单一变量。文字：你选择研究的是种子的萌发是否需要水，请设置关于水的实验组和对照组。鼠标自动移到D：滴管吸水，点击后自动加到A培养皿中，B培养皿保持干燥。④设置正常的生存条件：点击F，正确，出现第三步中的A、B培养皿放入恒温培养箱（25度）中；点击E，出现提示：种子可以正常生存吗？请重新选择。点击G，出现提示：不需要另外添加光源，请重新选择。点击H，出现提示：不需要隔绝空气，请重新选择。直到选择正确为止。⑤培养7～10天。文字：在培养的过程中，要一直保持与实验开始时的条件一致，要及时给A培养皿的种子添加水分。

5.实验结果。A培养皿中的种子全部发芽，或长成小苗；B培养皿中没有种子萌发（图像）。

6.实验结论与分析。具备种子萌发自身条件的种子萌发需要（一定的）水。点击其他想要研究的因素，同样会出现类似的实验过程。

该脚本中考虑到了种子萌发时外部条件与种子自身的内部条件，考虑到了实验时种子材料的数量，考虑到了除教材提供的研究计划中温度、水、空气因素，还增加了光因素，也考虑到了设置实验组和对照组、单一变量，可以说把学生能想到的实验设计因素都想到了、用上了。同时，因为要制作成虚拟实验课件，所以也考虑到了画面、声音、开放性等多媒体技术元素，使用该课件，学生的实验设计能力可以得到全面的锻炼。

七年级的学生对自然现象有较强的好奇心和浓厚的兴趣，他们乐于动手、热衷实验。但生活经验和阅历不够丰富，逻辑思维不够缜密，提出问题、设计实验、观察现象、分析综合容易肤浅单一，不能触及实质。本实验是初中生物中一个非常重要的探究活动，教师要做好组织引导，巧妙地抛砖引玉，既要放心放手让学生张开想象的翅膀大胆实验，又要帮助学生通过自由自在的探究享受到成功的乐趣。

与教材原有的探究实验相比，本虚拟课件的主要特点有：

（一）可以探究种子萌发的外部条件与内部条件

教材是探究“种子萌发的环境条件”，而利用本课件可以探究种子萌发的环境条件和自身条件。课件在呈现实验材料时，将实验材料分为：a.饱满健康的种子（10粒）；b.饱满健康的种子（1粒）；c.干瘪、处于休眠期、胚受伤的种子（10粒）；d.干瘪、处于休眠期、胚受伤或死亡的种子（1粒）；e.水（点击实验材料，可以将实验材料中的任何组成部分拉下来）。当学生按照课件指引选择实验材料时，若点击a，则正确，课件将继续进行。如果点击c，则会出现提示：干瘪、处于休眠期、胚受伤或死亡的种子，缺乏种子萌发的自身条件将导致实验失败，请重新选择，以此类推。见图4－1。

图4－1　选择实验材料错误的提示画面

（二）增加了探究种子萌发的光照条件

教材在正文内容中指出：“分析实验结果可以看出，适宜的温度、一定的水分和充足的空气都是种子萌发需要的环境条件。种子萌发是否需要光照呢？你还可以就这个问题设计实验进行探究。”本课件的设计将水、温度、空气、光照4个条件一起探究，落实了教材的要求。见图4－2。

图4－2　选择4种实验方案包的画面

（三）设计了每个探究条件的单独的实验组与对照组

教材在科学方法中用正文内容，介绍了“实验组和对照组”的概念，这是2011年版《课程标准》下的初中生物人教版教材新增加的内容。但是教材提供的实验参考方案中，并没有单独就某一个探究条件设计实验组与对照组，而是将水、温度、空气3个条件综合设计，一次进行4个罐头瓶的实验。这种实验设计可以在实验后让学生很好地区分实验组与对照组，但是因为是第一次直面这一概念，学生的接受能力有限。本课件设计将每个探究条件只设置两个培养皿，学生在根据自己选择的实验包去验证某个实验条件时，可以自由选择将1号或2号培养皿作为实验组或对照组。例如，在探究“种子的萌发是否需要温度”时，可以自由选择将1号或2号培养皿放入冰箱或橱柜。通过此过程，学生会更容易区分实验组和对照组，提高掌握概念的有效性。见图4－3。

图4－3　自由设置实验组与对照组的画面

（四）强化了实验设计的单一变量原则(www.xing528.com)

教材在实验设计中注意了实验设计的单一变量原则，本课件的设计对此进行了强化。在设计实验过程中实验材料的画面时，每个实验培养皿中的种子数量都相同，在种子培养的过程中也可以看到所有的实验器具、材料，除了要研究的某个条件外，其他条件都相同。

（五）展示了实验的动态过程与结果

学生在真实实验过程中，是可以不连续地观察到种子萌发过程的，在课件中，这一过程也得到展示。学生在操作课件时，可以通过实验过程推测实验结果，而课件也对实验结果进行了正确的展示。见图4－4。

图4－4　实验过程的展示画面截图

（六）考虑了实验设计中的其他注意事项

本课件不仅考虑到了种子萌发时种子的环境条件与自身条件，增加了除教材提供的研究计划中温度、水、空气因素外的光照的因素，考虑到了实验设计的设置对照、单一变量两大原则，还考虑到了实验时种子材料的数量，如果学生选择的材料正确，但是数量不足，画面也会提醒学生重新选择，以便排除实验中出现的偶然现象，影响实验的科学性。考虑到种子萌发过程的科学性，例如在探究水是否是种子萌发的必要条件时，就用文字提示学生注意在培养种子的过程中还要对实验组增加水分，而在探究其他条件时，例如探究种子的萌发是否需要空气时，也通过画面与声音时时提示要增加水分，并且是对每个实验组和对照组同时增加水分。见图4－5。

图4－5　选择实验材料数量错误的提示画面

同时，课件设计也考虑到了画面、声音、交互等多媒体技术元素。特别是交互方面，这个实验课件的设计意图是让学生自己选择想要探究的实验因素，然后自己设置实验组与对照组，通过实验过程的展示，获得实验结果。如果学生感觉一次操作没有达到学习目标，可以重复操作。通过使用该课件，学生的实验设计能力将会得到全面的锻炼。

本课件是综合实验设计课件，也可以说是初中生物的一个虚拟实验包，使用需要注意时机。它不宜用在本节课的开始阶段，或者是用于代替学生的真实实验，而是要用在学生做完实验、有一定的实际操作体会之后，在教师、学生进一步落实知识点的阶段。如果教师用此课件代替实验操作，就失去了实验的探究性。课件设计中还加入了一些小的细节。例如，实验提供的材料有几种，如果学生操作错误，实验就不能再向下进行，并且会弹出解释。这时候，如果学生在操作时有疑问，教师就可以定格在某个画面进行进一步的讲解与说明。对于实验结果的讨论与分析也是如此，教师需要引导学生进一步思考与总结。换句话说，虚拟实验课件是一个帮助学生学习实验设计、体验实验过程的多媒体课件，学生可以自主学习，教师也可以用于讲授实验设计知识，它不是实验过程的单纯演示，更不能代替真实的实验操作，请大家谨慎使用。

该课件原创于2012年，由我的省级课题经费支持。2013年10月至2014年10月，在黄埔区华峰学校，我的工作室网络成员钟杜坚老师对386名2012届七年级、2013届七年级学生做了课件使用调查，部分结果如下：

（1）你是否喜欢使用《探究种子萌发的条件》课件？你是在什么环境下使用本课件的？

（2）你认为该课件的整体风格怎么样？本课件实操部分设计得怎么样？

（3）你对虚拟实验《探究种子萌发的条件》课件使用效果满意吗？

华峰学校生物学科组给该虚拟课件的综合评价为：课件设计目的明确，符合新课改理念，符合教学实际。没有科学性错误，模拟仿真形象，举例合情合理、准确真实；场景设置、素材选取、名词术语、操作示范符合规定。课件技术性良好，其中图像、动画、声音、文字等设计合理；画面清晰、和谐、连续，文字醒目，配音标准，音量适当，播放速度稍微偏慢；但节奏合理，情景逼真。实用性强，学生在不同学习环境下都可以有效使用该课件，这主要在于课件的界面清晰、操作简单、紧扣教材。课件不足之处为整体色彩单一、不吸引人；此外，课件中如果设计一定的容错范围，则更能体现生物是一门自然科学的本质。学校的意见对我们制作其他原创虚拟课件有很大的启发作用，在之后的4个课件中，我们尽量避免了该课件中的不足。