师：好，首先让我们思考这样一个问题，如果一粒种子种在土壤中，经过生长能长成一棵参天大树，那么同学们思考一下，植物是如何进行物质积累的呢？早在公元前3世纪，古希腊伟大学者亚里士多德提出一个观点，他认为植物生长在土壤中，植物的物质积累来源于土壤。同学们现在思考一下，该如何评价这个结论呢？大家可以讨论一下。哪位同学来回答一下，说说你的观点。
生：我觉得他说的不全面，因为植物除了生长在土壤中，还会受到雨水、光照等很多其他因素的影响。
师：对，虽然亚里士多德是一位伟大的学者，但我们也要敢于向他提出质疑。亚里士多德这个观点缺少科学验证，由于他是非常有影响力的人物，这个观点在生物学这方面的发展上左右了将近2000年之久。那么，他缺少科学观点，大家思考一下，能不能设计实验来证明呢？现在同学们可以再讨论一下，看看如何设计实验证明。
生：我觉得设计实验的时候首先得考虑单一变量和对照。
师：哈哈哈，对。谁来说一说你的具体观点呢？
生：可以拿两个相似的植株，放在同样的土壤当中种植，一个正常浇水，另一个不浇水，然后都放在有阳光、有空气的环境中。既然亚里士多德提出植物物质来源于土壤，在其他条件都具备的情况下，看看结果是否如他所说。
师：他这观点对不对呢？其实刚才两位同学都有正确的一方面。但我们看题干，亚里士多德的观点是植物的物质积累，我们只讨论物质积累，不牵扯光能之类的。理解了吗？那么刚才有同学提出来可以用对照，自身对照就可以，对吧？就是植物前后自身对照，看看谁能设计得更合理一点。谁来说说？
生：取两个基本相同的植物，分别种在两个盆里，盆里装上土壤，先称一下总重量，过几个月之后再称一下重量，看看有没有变化。
师：他提出这个观点跟1648年比利时的科学家赫尔蒙特设计的思路差不多。1648年，比利时的一位医生兼科学家赫尔蒙特，进行了这样一个实验：取一个重量是2.3千克的柳树苗，称重后进行定量分析。取一个大木桶，里面装上90千克的土壤也称重。这就是典型的木桶栽柳树实验。称重后，连续5年用雨水浇灌，为防止其他因素干扰，在木桶上面加了一个盖，中间挖一孔。5年都用雨水浇灌，5年以后把木桶里的植物取出来称重，同学们看，它的重量达到了76.8千克，再称一下土壤的重量，是89.943千克。同学们通过这些数据变化能得到哪些启示呢？赫尔蒙特的贡献在于把定量分析的观点引入了生命科学，开了这个先河，贡献非常大。我们看，这个柳树增重了多少呢？74.5千克，而土壤只减少了57克。那么实际上植物增重主要不是来自土壤。想一想，主要来自哪里呢？这就是对赫尔蒙特结论的思考，能推出什么结论？植物增重主要来自于水，而不是主要来自于土壤。那么现在思考，他的观点科学吗？其实也不科学。为什么呢？
生：柳树不只是需要水和少量土壤物质就能生长，还需要阳光。
师：非常好。同学们想到了，他的局限性就在于没有认识到空气的作用。假如把植物幼苗取出来晒干后再称重，假如仍然比最初的柳枝苗增重许多，能推断出跟什么有关系呢？既然已经晒干，跟水关系应该不大了，主要应该来自于哪里呢？有人猜是空气，对不对呢？得用什么来验证？这说明他没有认识到空气的作用。那么怎么设计实验来证明植物生长过程跟空气有关系呢？大家可以讨论设计一个简单实验。
师：咱们讨论得怎么样了？说说你们的讨论情况。
生：我觉得可以选两盆植物，都放在有阳光的地方，设置单一变量，一个在有空气的条件下生长，一个在没有空气的条件下生长，可以用一个玻璃罩罩住其中一盆，隔绝空气，这样做对比。
师：很好，这样思路很清晰。看看有没有更简单的，其他同学有什么新想法吗？
生：可以用蜡烛检测有没有空气。
师：这是一个很新的观点。请坐，我们来看这两位同学的观点。跟1771年英国科学家普利斯特利的实验观点有相似之处。1771年，英国科学家普利斯特利做了相关实验。他把小白鼠和绿色植物分别放在密闭的玻璃罩内，一组有绿色植物，一组没有。结果发现，有绿色植物陪伴的小白鼠活得很好，而没有绿色植物的小白鼠很快死亡。用蜡烛做类似实验，有绿色植物的，蜡烛能继续燃烧，没有绿色植物的，蜡烛很快熄灭。从这个实验能得出什么结论呢？在当时条件下，人们还没有认识到空气的成分，那么直接结论应该是什么呢？
生：植物可以更新空气。
师：对，非常好。但后来有人重复这个实验，提出了质疑，为什么有的实验成功了，有的失败了呢？甚至有绿色植物陪伴的小白鼠反而死得更快。这是什么原因呢？
生：可能是没有光照或者光照弱。
师：对，这说明植物肯定有生理作用，它需要光。1779年荷兰科学家英格豪斯提出质疑，是不是光在起作用呢？怎么设计实验来证明呢？大家可以讨论讨论。