“模拟探究酸雨对种子萌发的影响”的教学过程与反思

康丽君

摘要 探索更接近真实酸雨的模拟探究方法，发现受酸雨影响较明显的实验材料，引导学生进行多角度探究，培养学生自主进行探究实验的能力。

关键词 模拟酸雨 种子萌发

中图分类号Q-331

文献标志码B

1 教材分析

本节的内容是初中生物学十个一级主题之三“生物与环境”中的重要组成部分，主要以酸雨为例，说明环境污染对生物的不良影响。本节内容不是生物学的核心知识，所以教材以模拟探究“酸雨对生物的影响”这一活动为中心，引导学生探讨环境污染对生物的影响。考虑到初二的学生已经有了一定的探究经验，教材将这个探究活动设计为具有较大开放性的全过程探究，但对实验方案设计给予了充分地提示。学生根据提示，可以比较顺利的设计实验。

2 教学目标

设计并完成酸雨对生物影响的探究实验，在实验中进一步了解探究实验的原则;通过探究观察，初步形成严谨、实事求是的科学态度，并认识到酸雨的危害，增强环境保护意识。

其中，设计并完成酸雨对生物影响的探究实验，充分认识环境污染对生物的危害是本节的教学难点和重点。

3 教学过程

3.1 设境导入，引发思考

通过观看一个简短的视频，学生了解到酸雨形成的原因、我国酸雨的现状以及酸雨的危害等。教师引导学生思考：能否用实验来模拟探究一下酸雨对生物的影响？

3.2 讨论交流，确定主题

学生积极思考，提出很多探究课题，如模拟探究酸雨对种子萌发的影响，模拟探究酸雨对幼苗生长的影响，模拟探究酸雨对金鱼呼吸频率的影响……教师对于学生们提出的课题给予肯定和鼓励。但鉴于实验室和实验材料等条件，师生最终确定探究课题“模拟探究酸雨对种子萌发的影响”。

3.3 分析交流，制定探究方案

教师引导思考：实验变量是什么？如何模拟酸雨？如何设置变量？用什么实验材料？

学生能想到用清水和模拟酸雨作变量设置对照，模拟酸雨则根据课本提示的方法即用食醋和清水来配置酸雨。因为学生在初一时用绿豆做过种子萌發的实验，所以实验材料选择绿豆。可是在讨论过程中，也有学生提出了一些质疑：

（1）食醋主要成分是醋酸，而我国酸雨主要是硫酸型酸雨，用食醋来模拟酸雨跟真正的酸雨效果能一样吗？

（2）每种植物的生长条件都有差异，并且对环境的适应能力也不尽相同，只研究一种植物的种子，实验现象是否具有说服力？

针对学生提出的问题，笔者大胆地进行了实验创新。在实验方法上，设置了清水、pH为2的硫酸型强酸雨、pH为4的硫酸型弱酸雨、pH为4的醋酸型酸雨四组对照，从而比较出醋酸型酸雨与硫酸型酸雨对生物影响的区别，以及酸雨酸度的增强对生物的影响。在实验材料上，选择了6种植物种子，包括粮食作物小麦和玉米，蔬菜类白菜和大叶菠菜，豆类作物绿豆和黑豆，分别进行实验，从而比较出酸雨对不同生物的影响有没有差异。

3.4 准备材料

实验所需的6种植物种子从种子公司购买，考虑到安全问题，模拟酸雨由教师准备。模拟酸雨的配置方法如下：

①取200 mL食醋，加入500 mL纯净水稀释，可得pH为4的醋酸型“酸雨”。

②将分析纯硫酸和硝酸按化学当量5：1制成母液，然后加纯净水稀释配置pH为2和pH为4两种酸度的模拟酸雨溶液。由于母液用量非常少，没能估算出母液与纯净水的配置比。

③所有模拟酸雨的pH值均通过pH酸度计测量，精确到0.1。

3.5 实施实验

①8名学生为一组，每组负责探究一种植物，分组进行实验。

②每组实验使用4个洁净的培养皿，并贴上标签标注好清水、硫酸型pH为2，硫酸型pH为4，醋酸型pH为4，并在培养皿中铺上滤纸。

③将已浸泡过的种子放置到培养皿中，每个培养皿30粒。

④设计观察记录表格。每天定时用滴管给种子喷“雨”，认真观察，记录发芽数量。

⑤大约10 d后，统计各培养皿中种子的萌发个数，汇总表格数据，计算发芽率，对实验结果进行分析。

图l是各种种子的实验结果统计。

3.6 实验结果及结论

①相同pH的醋酸型模拟酸雨要比硫酸型模拟酸雨对种子的萌发抑制作用强很多。

②硫酸型酸雨的pH越低，对种子萌发的抑制作用越明显。

③不同植物种子对酸雨的抵抗力不同，多数种子在弱酸环境下更容易萌发，豆类种子的耐酸性较强。

4 实验延伸

观察到的实验现象又引发了学生很多思考：

①为什么pH都是4，醋酸型酸雨对种子的萌发抑制作用更强？

因为食醋的成分复杂，除含有醋酸外，还含有较多的有机物，所以溶液浓度高，不利于种子吸收水分。另外，硫酸硝酸是强酸，完全电离，醋酸是弱酸，不完全电离，所以相同pH的醋酸比硫酸硝酸的总浓度大的多。

②为什么pH为4的硫酸型酸雨条件下种子萌发率较高？

可能的原因：种子对酸性溶液具有中和的作用。在酸性溶液中，各种物质会从种子中淋溶出来，导致pH改变，实验证明大多数种子都有提高浸泡溶液pH的能力。检测到小麦的清水培养液从pH为7升高到7.7，酸雨培养液从pH=4升高到5.5。

5 实验反思

①关于模拟酸雨的选择，条件允许的情况下，可用硫酸和硝酸按一定比例配置成更接近实际情况的模拟酸雨。从安全角度考虑，可以用食醋模拟酸雨，但要告诉学生，它与酸雨的成分差异以及可能将酸雨的危害扩大。

②本次探究实验具有较大开放性，教师可以引导学生从不同角度进行实验设计。从实验中可以看出，大多数种子对弱酸环境具有较强的适应能力，如果探究酸雨对幼苗生长、花、芽等的影响，实验效果可能更明显。

③本次实验主要过程都在课下，学生利用课间，每天观察记录，并能对观察到的现象提出问题，通过查找资料和验证实验的方法解决问题，很好地锻炼了学生自主进行探究实验的能力。

④由于本次实验时间较长，变量较多，如模拟酸雨的成分浓度存在误差，每种种子每天喷洒的酸雨量也没有严格控制等，可能使结果存在一定的误差。

参考文献：

[1]王树和，孙佩璐，周文楠，刘婷，马占鸿，模拟酸雨对小麦条锈病流行学组分的影响[J].植物保护学报，2018，（8）：16-19

[2]蒋雪梅，威文华，肖娟等.模拟酸雨对银杏雌雄幼苗生长及生理特性的影响[J].植物生理学报，2014，（5）：23-25