引進(jìn)“大”生物 巧降實(shí)驗(yàn)難度

江東?！×_琦

摘要 采用蘋履蟲(chóng)替代酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行“種群數(shù)量的變化”實(shí)驗(yàn)探究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，降低實(shí)驗(yàn)難度，增強(qiáng)可操作性。

關(guān)鍵詞 種群數(shù)量變化 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)材料 酵母菌 草履蟲(chóng)

中圖分類號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

人教版普通高中《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教科書(shū)中設(shè)置了實(shí)驗(yàn)“探究種群數(shù)量變化”，旨在讓學(xué)生通過(guò)對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù)7d的觀察，探究變化規(guī)律，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，繪制變化曲線。但筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，且學(xué)生對(duì)血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)存在認(rèn)知上的困難和操作上的困難，若按教材的設(shè)想在中學(xué)開(kāi)設(shè)難度較大，可行性較差。對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)一直是眾多一線生物教學(xué)工作者關(guān)注的焦點(diǎn)，也曾有很多人提出各種改進(jìn)意見(jiàn)，但始終不能解決中學(xué)簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)條件和有限的的教學(xué)時(shí)間的困難。因此，筆者結(jié)合本校的實(shí)驗(yàn)條件，從實(shí)驗(yàn)材料的選取著手，對(duì)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以修改，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下。

1.實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料選擇的恰當(dāng)與否是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。選擇酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)可行性較低的重要原因。雖然酵母菌為生物學(xué)上常見(jiàn)生物，繁殖速度較快，但因其體積微?。▋H1～5μm），導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)酵母菌時(shí)必須借助顯微鏡和血球計(jì)數(shù)板，而學(xué)生對(duì)血球計(jì)數(shù)板的認(rèn)識(shí)不清，導(dǎo)致計(jì)數(shù)常常不準(zhǔn)，對(duì)最后的結(jié)果產(chǎn)生影響。

大草履蟲(chóng)是日常生活中常見(jiàn)的一種原生動(dòng)物，生活在淡水中，分布廣泛，有機(jī)質(zhì)較豐富的池塘、緩流的小溝、小河以及居民區(qū)附近的水溝中池沼、小河溝中都可以采集到；體長(zhǎng)180-280μm，可直接在解剖顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

2.實(shí)驗(yàn)器皿

（1）解剖鏡：因選擇的草履蟲(chóng)體積較大，僅利用解剖顯微鏡即可；解剖顯微鏡的操作與顯微鏡相比更為簡(jiǎn)單，學(xué)生更易上手。且解剖鏡視場(chǎng)直徑大，較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行觀察，眼睛不易疲倦，如用顯微鏡進(jìn)行觀察，學(xué)生連續(xù)觀察1h以上容易出現(xiàn)頭暈等癥狀。

（2）培養(yǎng)皿：草履蟲(chóng)的活動(dòng)范圍較大，選擇培養(yǎng)體積較大的容器可降低空間對(duì)種群數(shù)量的影響。教材中使用試管作為培養(yǎng)器皿，在初期統(tǒng)計(jì)時(shí)，因要將全部的培養(yǎng)液都要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所以在每次統(tǒng)計(jì)時(shí)，都要轉(zhuǎn)移培養(yǎng)液，這對(duì)種群數(shù)量也存在影響，可能導(dǎo)致結(jié)果與真實(shí)情況存在差異。而使用培養(yǎng)皿統(tǒng)計(jì)草履蟲(chóng)的種群數(shù)量變化時(shí)，可避免轉(zhuǎn)移培養(yǎng)液對(duì)種群數(shù)量的影響，即使后期種群數(shù)量太大，抽樣計(jì)數(shù)同樣方便。

3.實(shí)驗(yàn)試劑

探究酵母菌的種群數(shù)量的變化實(shí)驗(yàn)中，在統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，因?qū)湍妇乃荔w或活體在顯微鏡下難以區(qū)分而導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)偏大，部分學(xué)者認(rèn)為可通過(guò)染色的方式加以區(qū)分，而筆者在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)進(jìn)行染色有兩點(diǎn)不妥，一方面導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)?zāi)：?，造成統(tǒng)計(jì)的困難，另一方面染色過(guò)程可能造成部分酵母菌的死亡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

改用草履蟲(chóng)作為實(shí)驗(yàn)材料，可直接進(jìn)行活體統(tǒng)計(jì)（活草履蟲(chóng)泳動(dòng)明顯），無(wú)需染色，同時(shí)避免抽樣的部分個(gè)體不能放回原培養(yǎng)容器造成的誤差。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

4.1培養(yǎng)液配制

草履蟲(chóng)喜生活在有機(jī)質(zhì)豐富的環(huán)境中，可采用稻草培養(yǎng)基培養(yǎng)（取干稻草切成小段，直接浸泡于水中或煮后浸泡，用稻草浸出液作培養(yǎng)液，滅菌待用）。

4.2采集培養(yǎng)

從池塘、護(hù)坡等有機(jī)質(zhì)豐富的水體中采集，分離篩選，并擴(kuò)大培養(yǎng)。

以上步驟教師完成。

4.3分組編虧

將經(jīng)滅菌的培養(yǎng)皿分成若干組，編號(hào)為1、2、3等。因草履蟲(chóng)繁殖周期為24h 5代，較酵母菌少（適宜條件下酵母菌每90 min繁殖一代），加上小組共同統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)方便、省時(shí)，可增加重復(fù)組的數(shù)目，降低實(shí)驗(yàn)誤差。

4.4接種

向每個(gè)培養(yǎng)皿中加入10mL培養(yǎng)液，并接種10只草履蟲(chóng)。

4.5統(tǒng)計(jì)

將培養(yǎng)皿放人恒溫箱中，在適宜條件下培養(yǎng)，每24h統(tǒng)計(jì)一次，并記錄，直至草履蟲(chóng)死亡。

5.結(jié)語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，降低了實(shí)驗(yàn)的難度，但不妨礙課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于學(xué)生建模能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的軟著陸，加上草履蟲(chóng)在人教版必修～開(kāi)始就出現(xiàn)其圖片，現(xiàn)在可通過(guò)解剖鏡實(shí)際觀察，更激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

研究決定種群數(shù)量和分布的生態(tài)因素具有重大應(yīng)用價(jià)值，如確定合理利用漁業(yè)和野生動(dòng)植物管理中的收獲量等。通過(guò)改進(jìn)，本實(shí)驗(yàn)將并不局限于研究種群數(shù)量變化和時(shí)間的關(guān)系，可引入食物濃度、溫度等環(huán)境因素進(jìn)行研究，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)環(huán)境因素對(duì)種群動(dòng)態(tài)的影響，加深對(duì)種群增長(zhǎng)曲線的理解。