賈 勇 王傳玲
摘要探究“光對鼠婦生活的影響”的實(shí)驗(yàn)是初中生物學(xué)新教材的第一個探究活動,對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)具有重要作用。但是,選擇用鼠婦做實(shí)驗(yàn)也有其局限性,針對此問題進(jìn)行了探索。
關(guān)鍵詞探索實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)鼠婦
中圖分類號G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼B
探究“光對鼠婦生活的影響”的實(shí)驗(yàn)是初中生物學(xué)新教材的第一個探究活動,對學(xué)生探究能力的形成具有舉足輕重的影響作用。恰到好處的探究實(shí)驗(yàn),能為學(xué)生的嘗試學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)拓展思維的空間,也能為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)開辟一片綠地。但是,用鼠婦做實(shí)驗(yàn)也有其局限性。實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在哪些局限性?怎樣來改進(jìn)呢?筆者通過長期的思考和探究,解決了這些問題。
1原實(shí)驗(yàn)材料——鼠婦的局限性
新教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)材料是鼠婦,此生物分布廣泛,極易尋找,適應(yīng)溫度在30℃左右,晝伏夜出,具負(fù)趨光性、假死性,受到驚嚇后會卷曲成團(tuán),是一種理想的實(shí)驗(yàn)材料。但是筆者通過多次的失誤實(shí)驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)用鼠婦做實(shí)驗(yàn)材料也有其局限性,如果操作不當(dāng),實(shí)驗(yàn)得不到正確的結(jié)果。
1.1對光照易適應(yīng),結(jié)果會恰得其反
早在2003年,筆者第一次與學(xué)生用鼠婦做該實(shí)驗(yàn)時,學(xué)生們按設(shè)計(jì)方案把10只鼠婦隨機(jī)均分兩份,暗處中央放置5只,明處中央放置5只,然后每隔1min統(tǒng)計(jì)1次共10次,取最后一次全班的平均值,結(jié)果如表1。
全班10個小組,10個小組得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論與假設(shè)的結(jié)果和結(jié)論恰好相反,集中到明亮處的鼠婦比暗處的多。只有一個小組的結(jié)論與假設(shè)相符,最后求出的全班平均值:光亮處7.4,暗處2.6。得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是鼠婦喜歡明亮的環(huán)境。為什么會出現(xiàn)這種情況呢?是操作環(huán)節(jié)出了問題,還是實(shí)驗(yàn)材料采集的不對?都不是!原來,在收集鼠婦時,出現(xiàn)偏差的實(shí)驗(yàn)小組是用透明的礦泉水瓶裝的鼠婦,而得出相符結(jié)論的小組用的卻是褐色瓶子。這是否是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的因素呢?
課后我進(jìn)行了驗(yàn)證,把從同一個地方捕捉的鼠婦隨機(jī)分成兩組,一組放在透明容器內(nèi),另一組放在暗容器內(nèi),過一段時間(如3h)后,同時重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。果然如此,鼠婦雖然喜歡生活在陰暗的環(huán)境中,但如果長時間處在明亮的環(huán)境中,就會對明亮的環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性。因此,在采集鼠婦時,要選用暗色、不透光的容器盛裝。筆者與全縣其他生物教師交流了這一發(fā)現(xiàn),避免了該問題的出現(xiàn),確保了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
1.2對溫度變化敏感,低溫會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果
鼠婦喜歡溫暖的環(huán)境,在氣溫30℃左右表現(xiàn)的活潑好動,即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究??墒?,初一新生開學(xué)的時間通常是9月初,加之軍訓(xùn)一周,學(xué)生做此實(shí)驗(yàn)的時間一般在9月底或10月初,此時北方的氣溫會有所下降。
今年9月底的一次全市優(yōu)質(zhì)課評選的課題恰好包含該實(shí)驗(yàn),又讓我發(fā)現(xiàn)了鼠婦的另一個局限性。當(dāng)時講課時的天氣恰逢降溫,白天的氣溫下降到16℃。學(xué)生們也是按教材的設(shè)計(jì)方案把10只鼠婦隨機(jī)均分兩份,暗處中央5只,明處中央5只,然后每隔1min統(tǒng)計(jì)1次共10次,取最后一次全班的平均值,結(jié)果明亮處和暗處約為1:1。
在參加該課題講課的11人中,有10人的實(shí)驗(yàn)都未成功。這又是為什么呢?
原來把鼠婦放進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置后,鼠婦多擠在一起,或四角朝天,或縮成一團(tuán),或原地不動,既不趨向陰暗,又不趨向明亮。課后,我把他們的實(shí)驗(yàn)材料帶到溫暖的環(huán)境中再重復(fù)實(shí)驗(yàn),效果就變得非常明顯了。由此,我發(fā)現(xiàn)鼠婦對溫度的變化非常敏感,這對9月底或10月初北方地區(qū)的正常教學(xué)造成很大的影響。如果遇上寒流降溫,用鼠婦來作實(shí)驗(yàn)就不理想了。
1.3實(shí)驗(yàn)器物周圍環(huán)境的變化,也會影響實(shí)驗(yàn)效果
1.3.1實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)部顏色的影響
不僅采集用的容器是否透光是影響因素,而且實(shí)驗(yàn)用的容器是否透光也是很大的影響因素。新教材中要求用鐵盤,可是多數(shù)實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生家中沒有。用塑料解剖盤不是很好嗎?可是實(shí)驗(yàn)效果并不理想。后來到網(wǎng)上搜索資料才發(fā)現(xiàn),原來鼠婦的復(fù)眼在頭部的下方,對周圍光線的敏感程度比對頂部光線的敏感程度還高。而無論解剖盤、還是紙盒,不是透光就是里面是白色,從而影響了實(shí)驗(yàn)效果。怎樣來改進(jìn)內(nèi)部是白色的實(shí)驗(yàn)盒呢?可以用黑色卡紙貼在容器的底部和四周來確保實(shí)驗(yàn)效果。
1.3.2濕土的影響
鼠婦喜歡生活在潮濕的土壤中,為了使實(shí)驗(yàn)盡量保持在自然環(huán)境下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)要放上部分濕土。可是,過濕鼠婦會因窒息而死亡;過于,鼠婦也會因缺水而死亡。況且,土壤中需要加水的多少很難把握,而且實(shí)驗(yàn)過程中鼠婦一旦鉆到土中,則會影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。
1.3.3光線強(qiáng)弱的影響
在實(shí)驗(yàn)過程中,難免會遇上一早一晚、陰天下雨、停電等光線較暗的情況。在這樣的環(huán)境下,同樣的實(shí)驗(yàn)裝置,黑暗和明亮的對比度則不是很明顯。因而鼠婦的趨、避光也就無所適從了,實(shí)驗(yàn)效果可想而知。如何應(yīng)對呢?可以用手電來增強(qiáng)光照。不過,盡管教師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng),要垂直照射明亮處,不能亂晃動,但十一二歲的孩子在好奇心和頑皮心理的驅(qū)使下,仍然避免不了用手電筒照暗處的鼠婦,更避免不了亂晃動手電,從而影響了實(shí)驗(yàn)的效果。
影響鼠婦實(shí)驗(yàn)的因素有多種,有沒有鼠婦的替代品來避免呢?有,這就是黃粉蟲。同樣是在今年9月底舉行的全市優(yōu)質(zhì)課評中,雖然當(dāng)時的氣溫較低、光線較暗,但是卻有一位講課的教師因使用黃粉蟲作為研究對象而取得了該實(shí)驗(yàn)的成功。學(xué)生們也是按相似的設(shè)計(jì)方案把10只黃粉蟲隨機(jī)均分兩份,暗處中央放置5只,明處中央放置5只,然后每隔1min統(tǒng)計(jì)1次共10次,取最后一次全班的平均值,結(jié)果明亮處和暗處約為2:8,實(shí)驗(yàn)取得了成功。
2替代實(shí)驗(yàn)材料(黃粉蟲)的優(yōu)勢
為什么用黃粉蟲替代鼠婦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛉〉贸晒δ?經(jīng)過多次探索實(shí)踐,筆者發(fā)現(xiàn)用黃粉蟲幫實(shí)驗(yàn)?zāi)芸朔陨戏N種影響因素,效果非常不錯。主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢。
2.1黃粉蟲的耐受性強(qiáng),材料易得、易找
黃粉蟲又叫面包蟲,在昆蟲分類學(xué)上隸屬于鞘翅目,擬步行蟲科,粉蟲甲屬。黃粉蟲的發(fā)育屬于變態(tài)發(fā)育,一般發(fā)生3-4代,世代重疊,無越冬現(xiàn)象,冬季仍能正常發(fā)育。適宜的溫度為13℃-30℃,在13℃以上開始取食活動。耐干旱,濕度不低于40%都能正常生活,喜群居,喜暗光,黃昏后活動較盛。黃粉蟲非常容易飼養(yǎng),食麥麩和蔬菜。同時,黃粉蟲是喂養(yǎng)經(jīng)濟(jì)動物的常用飼料。因此,大多數(shù)的魚店、鳥店等寵物店均出售活的黃粉蟲;并且經(jīng)擠實(shí)惠,2元錢就能買100多條,是理想的實(shí)驗(yàn)材料。黃粉蟲的這些特性,使得無論春夏秋冬、溫度高低、下雨陰天,此實(shí)驗(yàn)都能不受影響地順利進(jìn)行。
2.2材料多樣,發(fā)散思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
新教材設(shè)置“探究光對鼠婦生活的影響”的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且源藶檩d體,使學(xué)生們理解非生物因素對生物生活的影響,并且學(xué)會探究的一般過程和基本方法,理解在對照實(shí)驗(yàn)中如何控制變量和設(shè)置變量是關(guān)鍵和重點(diǎn)。
實(shí)際上非生物因素有很多,受影響的生物也很多,能夠選擇的研究對象和因素也很多,只要能實(shí)現(xiàn)研究目的即可。對于此實(shí)驗(yàn),教師可以用黃粉蟲作替代品,也可以用其他生物;既可以探究“光”這種非生物因素,也可以探究“水、空氣、溫度”等其他非生物因素的影響。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案因材料和條件的不同而異彩紛呈,合理利用,會成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力最亮麗的一筆,更能體現(xiàn)一綱多本的思想。
正如《新課標(biāo)》第四部分實(shí)施建議中關(guān)于課程資源的開發(fā)和利用中,明確指出教師應(yīng)積極開發(fā)和利用各種課程資源,改變僅僅依靠教科書開展生物教學(xué)的傳統(tǒng)做法。我國幅員遼闊,不同地區(qū)的環(huán)境資源差異很大,生物學(xué)教師應(yīng)因地制宜,充分發(fā)揮當(dāng)?shù)氐奶厣Y源優(yōu)勢;材料內(nèi)容的選擇應(yīng)具有一定的彈性和靈活性,以適應(yīng)不同地區(qū)、不同學(xué)校辦學(xué)條件的差異性和學(xué)生個性化、多樣化發(fā)展的需要。只有因材施教,才能促進(jìn)每個學(xué)生的充分發(fā)展,從而有效落實(shí)“面向全體學(xué)生、提高生物科學(xué)素養(yǎng)、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的新理念。