师：同学们好，今天我们一起来学习第三单元第二章第一节植物种子的萌发第一课时。这是本节课的学习目标：一、描述种子萌发的环境条件；二、开展种子萌发的环境条件探究活动。在开始本节课的学习之前，请同学们先来欣赏一段视频。
随着我国载人航天事业的不断发展，如何利用植物在空间生产粮食与蔬菜，满足人类长期空间生活需求，成为载人航天必须解决的关键科学问题之一。天宫二号在轨运行两年多，进行了多项空间科学和应用实验，其中就包括我国首次高等植物从种子到种子的空间长周期培养实验。
以往我国利用返回式卫星也曾开展过多次空间搭载飞行试验，但由于在太空中时间有限，最多只能展开种子萌发、幼苗生长阶段的试验。2016年9月天宫二号发射时，里面搭载了一个由中科院上海技术物理研究所研制的微型培养箱，里面种植有粮食作物的典型代表水稻和绿叶植物的典型代表拟南芥。因为这两个品种在地球上是模式植物，它们的分子机理、基因组序列都非常清楚，所以把这两种植物带到空间，一旦发生变化，我们很容易找到哪些基因发生了改变。
近三年的在轨运行中，科研人员成功通过地面遥控，对留在太空中的培养箱进行温控和浇水，启动了拟南芥和水稻生长并顺利开花结果。比如绿巨人，在短日情况下不太适应，一直长叶子，长了几十片叶子都不开花；而水稻在短日情况下就容易抽穗。我们可以把空间的长日与短日情况进行对比，还能将空间与地面情况进行对比，从而得出一些结论。
此外，科研人员还发现，植物在太空中虽然开花晚、长得慢，但衰老速度慢，寿命显著延长。另外，在太空微重力的条件下，水稻的吐水活性显著增强，这一特性未来可应用于空间制备净化水或空间制药。
视频中我们看到了天宫二号——中国第一个真正意义上的太空实验室，在其运行期间，我国首次完成了从种子到种子的高等植物全周期培养实验。我们也看到了天宫二号上有种子萌发的实验，那么种子萌发需要怎样的环境条件呢？今天我们就将通过探究实验来一探究竟。为了更好地开展实验，首先我们一起来回顾一下科学探究的基本步骤。
科学探究通常需要以下几个步骤：提出问题、做出假设、实验（包括制定计划和实施计划）、得出结论、表达和交流。在制定计划之前，先来思考这几个问题：一、科学探究过程中只做一组实验可以吗？不可以，要设计对照实验，即要有实验组和对照组。在刚才的视频中，科学家们就将在地面和在天宫二号上培养的种子作为了对照实验。如在今天的实验中，我们可将水分含量设置为不加水和适量水这两组。二、每组只选一粒种子进行实验可以吗？确实不可以，用一粒种子具有偶然性，误差较大，实验结果不可靠。比如可以每组都选取10粒绿豆种子。三、实验中除实验变量不同外，其他因素该如何设置呢？是的，要保持相同，这也遵循了单一变量原则。
那么种子萌发究竟需要哪些环境条件？请同学们观看这一段视频，看完后推测种子的萌发可能需要的环境条件。
（播放视频）
师：大家好，今天是神舟十四号载人乘组进入组合体第24天。我是新华社太空特约记者、航天员秦海鹏。我们这次在轨植物做了27天的实验，航天员第一天进行植物装置的组装，然后浇水、在轨播种、铺地膜，常规照料基本上每天花10分钟左右。第四天早上航天员把铺的地膜揭开，芽就冒出来了，航天员就把光照单元开关打开，开启光照，以后每天进行不小于14小时的光照。浇水基本上是按地面摸索出来的植物整个生长过程的规律来进行的。我们固定在几天浇水，第一天浇水量比较大，因为植物发芽需要大量的水分。植物第一次间苗、第二次间苗，还有植物生长的第12天、15天都需要浇一点水，这个浇水都需要航天员通过注射器在植物根部进行。只有第一天大量浇水的时候，才通过下面一个导水装置浇水。从下面浇水主要通过蛭石和吸水材料的毛细作用把水分传导上去。因为我们在地面做一些实验，地面有重力，从下面浇水时，水在重力作用下也会顺利吸上去。在太空中没有重力，水更容易被吸上去。还要进行基质透气，通过注射器把空气推进去，使植物根部能吸收到新鲜空气。植物生长到第六天的时候，航天员就开始开展第一次间苗，第九天开展第二次间苗，后续植物生长高度和体积大的时候，航天员要在轨测量一下植物的光合作用、吸收二氧化碳的能力，到27天的时候航天员要进行植物的采样。
刚才的视频中有这样几句话：浇水、在轨播种，通过注射器把空气推进去，然后铺地膜。从中我们可以推测种子的萌发可能需要哪些环境条件呢？
生：一定的水，充足的空气，适宜的温度。
师：是的。而想要验证这些推测是否正确，我们就需要进一步开展探究实验。接下来我们先以种子的萌发是否需要一定的水为例，来看一看如何开展探究实验。针对这样的实验目的，我们可以提出怎样的问题呢？
生：种子的萌发是否需要一定的水？
师：根据这个问题，我们可以做出如下假设：种子萌发需要一定的水，或种子萌发不需要一定的水。假设是对问题的一种可能的解释，未必与事实相符，合理即可。本实验推荐的材料用具有绿豆种子（需提前浸泡8小时）、水、培养皿、滤纸、标签、镊子等。实验设计可如表所示：将培养皿标上1号、2号，其中1号培养皿不加水，保持干燥作为实验组，2号培养皿加适量水作为对照组。而其他条件，两组实验绿豆种子都取10粒，都放入充足的空气和25摄氏度的环境中。这样1号、2号就形成了对照实验，实验过程中也遵循了单一变量原则。培养一段时间后观察种子的萌发情况，若实验组种子未萌发，而对照组种子萌发了，则说明假设可能是正确的。课前，老师已经按照上述实验设计开展了该实验，具体实验过程如视频所示。
（播放视频）
师：准备好实验材料用具，将培养皿标上1号、2号，向两个培养皿中分别放入一张洁净的滤纸，再用镊子分别夹取10粒绿豆种子。然后向2号培养皿中加入适量水，1号不加水，保持干燥。将它们放入适宜环境中，观察其萌发情况。你能猜测出实验结果吗？
（连续观察4天，展示实验结果图片）
师：这是1号不加水的环境，种子确实未萌发。这是2号适量水的环境，我们可以看到第二天大多数种子就已经萌发了，经过第三天、第四天不仅萌发了，而且长势很好。由此可以得出怎样的实验结论呢？
生：种子萌发所需要的环境条件包括一定的水。
师：接下来请同学们思考并设计探究实验：一、种子萌发是否需要充足的空气？二、种子萌发是否需要适宜的温度？仿照之前的实验设计，在探究种子萌发是否需要充足的空气时，可以将实验变量设置为有空气和无空气，再开展实验可以通过加较多水使种子浸没来模拟无空气的环境。实验时其他变量应相同且适宜。而在探究种子萌发是否需要适宜的温度时，可以将实验变量设置为低温和25摄氏度，实验时其他变量也应保持相同且适宜。
那能不能将两个探究目的放到一起来探究呢？我们可以开展3组实验，其中实验组两组，一组加较多水，即无空气，一组低温，还有一组加适量水，并放入25摄氏度环境中作为对照组，培养一段时间，并观察种子的萌发情况。实验设计如表所示：将培养皿标上3号、4号、5号，并向其中分别放入10粒提前浸泡8小时的绿豆种子，再向3号培养皿中加较多水，模拟无空气的环境，放入25摄氏度环境中；4号加适量水，有充足空气，放入25摄氏度环境中作为对照组；5号加适量水，有充足空气，放入低温环境中。这样3号和4号就是一组对照实验，4号和5号是另一组对照实验。课前老师也已经按照上述实验设计开展了该实验，实验过程如视频所示。