科学思维的培养及生命观念的渗透在初中生物学实验教学的实践——以“观察种子的结构”实验为例

（西安市航天菁英学校陕西西安710100）

“观察种子的结构”是人教版七年级第三单元第一章第二节“种子植物”中的实验。了解种子的结构，是理解种子植物与孢子植物区别的关键，也是理解种子植物具有很强适应能力的基础。教材的观察材料为浸软的菜豆种子和浸软的玉米种子。浸软的菜豆种子方便学生由外向内观察其结构，但由于种皮被泡软，学生不易理解种皮的保护作用。观察浸软的玉米种子时，不易由外向内依次分开玉米种子的各个结构。此外，学生对胚的组成及功能理解不到位。因此，教师提供干燥的菜豆种子和煮熟的玉米种子，在学生观察过程中运用合理的实验方法，结合相关的生命观念进行教学，对本节课的教学有一定的帮助。

教材中，浸软菜豆种子的种皮吸水后较易撕破，且某些种子的种皮在浸泡过程中已经破裂，学生不易认识到种皮的保护作用。若增加干燥的菜豆种子，让学生用手去触摸感受种皮的质地，再用力揉搓种皮是否容易被搓破，可使学生直观地了解到生活中种子储存时种皮的质地和状态，让学生更准确地理解种皮的保护作用。

玉米子粒是果实。因果皮和种皮很薄，两者紧贴在一起，在浸软状态下，不易分离，且种皮和内部的结构也较难分离，因此学生不易观察与区分果皮和种皮。在实验中，教师提供煮熟的玉米颗粒，让学生用牙签在玉米颗粒表面向上向外挑起一个裂口，缓慢小心地撕开玉米的果皮和种皮，在撕取过程中，学生能观察到两层膜的结构分别是果皮和种皮（图1）。若有部分学生未能观察到分离的果皮和种皮，也可给胚乳滴加碘液。学生会发现胚乳有的部分迅速变蓝，有的部分迟迟不变蓝，这是因为在撕去外皮的过程中，种皮太薄，无法将其完整地分离，导致部分种皮未被完全剥离而留存在胚乳表面，阻碍了碘液与胚乳里面的淀粉发生反应。这样的现象可以让学生更加直观地认识到玉米子粒是果实的事实。

图1玉米子粒的果皮和种皮

教学中，学生通过真实体验理解种皮的作用，在从外向内观察玉米颗粒的过程中发现种皮和果皮的存在，由此学会尊重事实和依据，从而发展科学思维。

教材建议观察玉米种子外形后，直接将玉米种子从中央纵向剖开，通过对剖面结构的观察，了解玉米种子各结构的形态和位置。这种观察方法使得学生对玉米种子的结构仅停留在二维水平上，很难在脑海中呈现出完整的立体的玉米种子结构，无法辨认出完整的玉米的胚和胚乳。教师引导学生将煮熟的玉米种子种皮和果皮剥去，再借助牙签，将胚和胚乳分离，最后再将胚中包裹的胚芽、胚轴和胚根取出。学生通过由表及里的方法，依次观察玉米种子的结构，可以建立种子结构的立体模型。同时，学生还可以观察到胚乳在整个种子结构中所占的比例很大，从而理解胚乳储存营养物质的功能。

教材要求学生“纵向切开”后，能够辨别切面上玉米种子的各个结构。种子是一个立体结构，如何切才能在两个剖面上观察到玉米种子的所有结构，是学生学习的一个难点。学生由表及里地观察，在大脑中建立玉米种子结构的立体模型后，再思考如何去切，更加符合学生对玉米种子结构观察和认知的思维。同时，教师让学生尝试从3个方向切开浸软的玉米种子（图2），对比课本第81页玉米种子基本结构模式图（图3），能更好地帮助学生理解如何纵向剖开玉米种子。

图2切开玉米颗粒的方向及各方向切面图

图3玉米种子基本结构模式图

教学中，学生通过不同角度观察玉米种子的结构，跳出思维定势，培养多元化的思维方式。

学生对胚的组成及功能理解不到位，常常会将子叶排除在胚之外。教师可从结构和功能观的角度引导学生，即“结构是功能的基础，有什么样的结构，相应地就会有什么样的功能”。在学生观察并了解菜豆与玉米种子各个结构和功能的基础上，教师引导学生对比，发现两者均有胚芽、胚轴、胚根和子叶的结构，并引导学生思考菜豆种子和玉米种子均有上述结构的原因。教师先从结构上分析——胚轴将子叶与胚芽和胚根连接在一起；再从功能上分析——子叶通过胚轴给胚芽和胚根提供或者转运营养物质，使得胚芽和胚根发育，形成新的植物，从而帮助学生认识到胚是新植物的幼体。

实验教学既是一类探究活动，也是生物学教学的基本形式之一。本节课中，教师通过提供不同状态的种子，结合多种观察方法，应用结构与功能观帮助学生突破难点，在帮助学生建立相应的生命观念的同时培养学生的科学思维，更好地落实生物学学科核心素养的培养。