“觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

李沁晏（宜賓翠屏棠湖外語學(xué)校四川宜賓644000）

初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，讓學(xué)生享受探究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的美妙。在考慮學(xué)情的基礎(chǔ)上有部分觀察實(shí)驗(yàn)雖降低了難度，但讓學(xué)生對(duì)重要概念的理解和構(gòu)建產(chǎn)生一定困難。對(duì)教材上“觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，將單純的觀察實(shí)驗(yàn)拓展為科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在探究活動(dòng)中了解事物的本質(zhì)規(guī)律。通過學(xué)習(xí)量的測(cè)定，實(shí)事求是地記錄、整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用科學(xué)的數(shù)據(jù)得出結(jié)論，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和生物科學(xué)探究能力，幫助學(xué)生理解和構(gòu)建生物學(xué)重要概念。

1 背景分析

1.1 教材分析本節(jié)課源自人教版《生物學(xué)》8年級(jí)上冊(cè)第5單元第1章第2節(jié)“陸地生活的動(dòng)物”，是第2課時(shí)的拓展實(shí)驗(yàn)。按課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，本節(jié)課是在對(duì)蚯蚓的運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)上，說明其運(yùn)動(dòng)行為所依賴的結(jié)構(gòu)；闡明蚯蚓的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能是與生存環(huán)境相適應(yīng)的特點(diǎn)，并了解它與人類的關(guān)系，為后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)動(dòng)物的主要特征做好鋪墊。

1.2 選題原因教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方法是讓學(xué)生通過觀察蚯蚓在糙紙上的運(yùn)動(dòng)及身體變化，獲得“蚯蚓的剛毛在運(yùn)動(dòng)中起支撐和固定的作用，蚯蚓是依靠肌肉收縮與剛毛協(xié)助配合運(yùn)動(dòng)的”這一認(rèn)知，幫助學(xué)生理解蚯蚓的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能是與生存環(huán)境相適應(yīng)的這一重要概念。而上過這節(jié)實(shí)驗(yàn)課的教師可能會(huì)遇到這樣的困難：①由于糙紙具有較強(qiáng)的吸水性，蚯蚓體表的黏液被糙紙吸附，會(huì)阻礙蚯蚓的運(yùn)動(dòng)；②僅靠觀察，沒有量化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，學(xué)生難以理解剛毛在蚯蚓運(yùn)動(dòng)中的支撐和固定作用。

1.3 學(xué)情分析學(xué)生對(duì)陸生動(dòng)物在呼吸、運(yùn)動(dòng)等方面是與陸生環(huán)境相適應(yīng)的特點(diǎn)已有初步了解。初中生思維活躍、好奇心強(qiáng)，有很強(qiáng)的求知欲，并具有一定的觀察統(tǒng)計(jì)和科學(xué)探究能力。

2 探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 提出問題蚯蚓在什么樣的界面上爬行更快？

2.2 作出假設(shè)蚯蚓在粗糙的界面上爬行較光滑的界面上更快。

2.3 制定計(jì)劃

2.3.1 實(shí)驗(yàn)器材：身體舒展時(shí)可達(dá)6～7 cm的細(xì)小蚯蚓、毛玻璃板、白紙、鑷子、棉簽、秒表、直尺、富含腐殖質(zhì)的土壤、小燒杯、筆。

選擇身體舒展時(shí)可達(dá)6～7 cm的細(xì)小蚯蚓，其活力旺盛，爬行時(shí)動(dòng)作敏捷舒展，速度適中。體表粘液與玻璃板的粘附力較小，減少除變量以外的因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。毛玻璃板一面是光滑界面，一面是粗糙界面，不存在糙紙的吸水性問題，且物理實(shí)驗(yàn)室常備，標(biāo)配是12 cm×8 cm，有效地幫助學(xué)生解決了變量設(shè)置的難題。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)材料條件下，控制變量是關(guān)鍵。為盡可能保留1個(gè)變量，做了如下改進(jìn)：

1）步驟1：準(zhǔn)備蚯蚓1條，選擇在光線明亮處做實(shí)驗(yàn)。

2）步驟2：在白紙上畫出3條平行線A、B、C。其中A到C的距離為5 cm，略小于已選蚯蚓的體長。A到B的距離為3.5 cm，B到C的距離為1.5 cm。分別將2塊毛玻璃板的粗糙面和光滑面朝上蓋于紙上。在緊貼C線外的玻板上均勻地鋪上1層約1 cm厚、5 cm寬的腐土（圖1）。

圖1 觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平面示意圖

留出B到C的距離是為了避免蚯蚓在身體大部分入土后就不再前進(jìn)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。為便于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，教師將實(shí)驗(yàn)條件統(tǒng)一。

3）步驟3：將蚯蚓置于A線與C線之間的玻板上。用鑷子輕撥，使其尾端位于A線之外，前端剛好接觸腐土，身體盡量伸直。分別記下在粗糙面和光滑面上蚯蚓尾端從A線越過B線的時(shí)間為1組數(shù)據(jù)。測(cè)量方法如圖2所示：

圖2 測(cè)量蚯蚓運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)方式

由于生物具有趨向有利刺激的特點(diǎn)，蚯蚓會(huì)往土里鉆。引導(dǎo)學(xué)生用吸引蚯蚓的環(huán)境條件控制其運(yùn)動(dòng)方向。

4）步驟4：測(cè)量1條蚯蚓在不同界面上等距運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，共3次，取其平均值作比較。再與其他實(shí)驗(yàn)小組用相同或不同種類的蚯蚓,完成同樣的實(shí)驗(yàn)過程所得的結(jié)果相比較，分析得出結(jié)論。在每次測(cè)量前都應(yīng)快速清洗蚯蚓體表泥沙，再用吸水紙吸去多余水分。

設(shè)置重復(fù)組可減小誤差；用不同蚯蚓可避免偶然性；清洗蚯蚓體表泥沙和吸去多余水分，能使其身體保持濕潤，還可防止體表泥沙或過多水分對(duì)其運(yùn)動(dòng)造成干擾。

2.4 實(shí)施計(jì)劃如圖3、表1所示：

圖3 測(cè)量蚯蚓在不同界面等距運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

表1 蚯蚓在粗糙面和光滑面的耗時(shí)記錄表

2.5 得出結(jié)論蚯蚓在粗糙的界面上爬行比光滑的界面上更快。

2.6 表達(dá)交流分析學(xué)生分析、比較數(shù)據(jù)得出“蚯蚓在粗糙的界面上爬行比光滑的界面快”的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生能觀察到蚯蚓在粗糙的界面上爬行時(shí)，身體與粗糙界面形成的摩擦力較大，剛毛在運(yùn)動(dòng)中起支撐和固定作用，能配合肌肉收縮使身體向前移動(dòng)。當(dāng)蚯蚓在光滑的界面上爬行時(shí)，前進(jìn)速度明顯下降，是因?yàn)椴Ａc身體形成的摩擦力較小，剛毛無法起支撐和固定身體的作用，蚯蚓只能盡力靠肌肉收縮帶動(dòng)軀體滑行，運(yùn)動(dòng)過程中軀體明顯拉長，這樣其尾部經(jīng)過同等距離的時(shí)間加長。通過以上實(shí)驗(yàn)證明提出的假設(shè)是正確的。實(shí)驗(yàn)說明蚯蚓的運(yùn)動(dòng)需要?jiǎng)偯膮f(xié)助作用，蚯蚓是依靠肌肉收縮與剛毛協(xié)助配合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能是與生存環(huán)境相適應(yīng)的。

3 反思

1）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)情改進(jìn)教材上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，將單純的觀察實(shí)驗(yàn)拓展為科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生深入理解重要概念并遷移應(yīng)用。

2）通過引導(dǎo)學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)在探究實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格控制變量，逐漸培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)探究能力。

3）提供一面粗糙一面光滑的毛玻璃，有效地幫助學(xué)生解決了變量設(shè)置的難題。

實(shí)驗(yàn)雖獲得了成功，但本節(jié)課最終實(shí)施的實(shí)驗(yàn)方案并不是唯一的，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間大膽實(shí)施新實(shí)驗(yàn)方案探究蚯蚓的運(yùn)動(dòng)行為。在多個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也有個(gè)別小組得出不同結(jié)果，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生的原因，例如疏松的腐土在反復(fù)利用后容易結(jié)團(tuán)，這會(huì)干擾蚯蚓的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。

作為一名中學(xué)生物學(xué)教師，需要通過不斷完善自我的實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。在為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更豐富科學(xué)的實(shí)驗(yàn)情境的同時(shí)，呈現(xiàn)更加直觀清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用科學(xué)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的感性認(rèn)知和探究性體驗(yàn)，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和育人效果。

［1］邰玉偉．例談提升探究能力的定量實(shí)驗(yàn)．中學(xué)生物學(xué)，2016（6）：10.

［2］唐家富．重視生物定量實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生定量意識(shí)．實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2007(10）:15.

［3］黃鶴．初中生物學(xué)科探究教學(xué)現(xiàn)狀分析．長春：東北師范大學(xué)出版社，2012.

［4］龍鳳珠．初中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究．長沙：湖南師范大學(xué)出版社，2006.