“探究酒精對(duì)水蚤心率的影響”實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)解決方法

張宜萍

(江蘇省南京市揚(yáng)子第一中學(xué) 210048)

“探究酒精對(duì)水蚤心率的影響”是蘇教版初中《生物學(xué)》教材中的實(shí)驗(yàn)。作為活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在實(shí)施過程中存在一些困難。水蚤采集與長(zhǎng)期培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)器材的處理、水蚤心率計(jì)數(shù)(如速度過快)以及數(shù)據(jù)處理是許多教師面臨的難題。本文就如何突破這四個(gè)難點(diǎn)展開分析。

1 水蚤的獲取與培養(yǎng)

每年的10月到次年的5月在多數(shù)地區(qū)自然水體很難獲得活體水蚤，而該內(nèi)容的學(xué)生實(shí)驗(yàn)正值3、4月份，教師可以在花鳥魚蟲市場(chǎng)或通過網(wǎng)絡(luò)購買少量活體水蚤后自己實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。

水蚤飼養(yǎng)方法：使用2號(hào)生物箱(也可以用其他水族箱)，水體越大越好；培養(yǎng)用水可以是井水，也可以是經(jīng)過暴曬(或曝氣)2 d的自來水。水溫控制在25℃(5℃～35℃)，良好通風(fēng)環(huán)境。喂食方法有：①用酵母粉泡水來喂食；②用鮮奶喂養(yǎng)。建議用酵母喂養(yǎng)。每天換水1/2(投喂前換水)；15 d時(shí)全部換水。

2 實(shí)驗(yàn)器材

本實(shí)驗(yàn)的器材有：清水、酒精(濃度分別為5%、10%、15%和20%)、滴管、吸水紙、單凹載玻片、顯微鏡、智能手機(jī)、小磁鐵(五種不同顏色)、白板或電腦。

自制簡(jiǎn)易攝像系統(tǒng)：目前大多數(shù)學(xué)校數(shù)碼顯微鏡數(shù)量較少，教師可以自制“數(shù)碼顯微鏡”，即用支架固定好智能手機(jī)，使手機(jī)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡的目鏡。

3 心率計(jì)數(shù)

引導(dǎo)學(xué)生找到水蚤心臟正確的位置是本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。低倍顯微鏡下能看清其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其心臟的位置在背部中央偏上。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先要求學(xué)生清楚觀察到心跳。

水蚤的心率范圍很廣，每分鐘100次到350次不等，在以往的實(shí)驗(yàn)中對(duì)水蚤心臟的計(jì)數(shù)很容易產(chǎn)生誤差。本實(shí)驗(yàn)中，采取自制“數(shù)碼顯微鏡”，使手機(jī)的攝像頭對(duì)準(zhǔn)顯微鏡的目鏡，利用其攝像功能中的慢動(dòng)作(即高速攝像)錄制10 s視頻，再慢速播放，可以輕松完成對(duì)水蚤心率的計(jì)數(shù)，較為精確，解決了學(xué)生因水蚤心跳過快，計(jì)數(shù)不準(zhǔn)的難題。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中初步感知現(xiàn)代信息技術(shù)在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。

4 數(shù)據(jù)的處理

由于水蚤個(gè)體差異較大，在實(shí)驗(yàn)中，每只水蚤采取自身對(duì)照的方法，先測(cè)其在清水中的心率，后測(cè)其在酒精中的心率，計(jì)算差值，每個(gè)小組至少測(cè)3只水蚤的心率，每種酒精濃度由多個(gè)小組同時(shí)完成，小組之間形成平行重復(fù)，同時(shí)提醒學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)：3次實(shí)驗(yàn)，水蚤大小要盡量一致；每次實(shí)驗(yàn)中，水蚤在酒精溶液中浸泡的時(shí)間要相同。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，洗凈載玻片，減少誤差。

經(jīng)過學(xué)生分組和酒精濃度分組會(huì)得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的匯總和分析往往效率較低，全班根據(jù)酒精濃度的不同分成4個(gè)大組，分別探究5%、10%、15%、20%濃度的酒精對(duì)水蚤心率的影響，每個(gè)大組由4～5個(gè)小組同時(shí)完成，每個(gè)小組測(cè)3只水蚤，分別記錄在清水和酒精中的心率，以往在匯總數(shù)據(jù)時(shí)，需要每個(gè)小組先計(jì)算3只水蚤的心率變化平均值，然后再去匯總相同酒精濃度下各小組的心率變化平均值來求得水蚤心率變化的全班平均值并記錄在另一張表中，可以看出這種方法要求學(xué)生作一定的運(yùn)算，相對(duì)繁瑣，實(shí)驗(yàn)效率較低，課堂時(shí)間有限，難以完成。本實(shí)驗(yàn)中，采取散點(diǎn)圖的方法，方法一：課前白板上繪好直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)代表清水和不同濃度的酒精，縱坐標(biāo)代表10 s水蚤的心率，每個(gè)小組會(huì)分到兩種不同顏色的小磁鐵，黑色代表水蚤在清水中的心率，而另一種顏色代表水蚤在酒精中的心率，根據(jù)在不同濃度中的酒精采用不同顏色的磁鐵，如果探究5%酒精心率，分到兩種不同的小磁鐵(黑色和藍(lán)色)，若清水中測(cè)到42次/10 s,就把黑色小磁鐵貼在坐標(biāo)圖的第1列，如果在5%酒精溶液中浸泡后，水蚤的心率35次/10 s，就把藍(lán)色小磁鐵貼在坐標(biāo)圖的第2列，這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中就會(huì)陸續(xù)地把數(shù)據(jù)匯總在坐標(biāo)圖中，形成散點(diǎn)圖。方法二：打開Excel表格，由記錄員將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)酒精濃度和水蚤心率分別輸入表格內(nèi)，無需任何計(jì)算，選中表格區(qū)域，點(diǎn)擊工具欄上的插入按鈕，選擇散點(diǎn)圖，便在表格右側(cè)自動(dòng)生成圖1，最后添加標(biāo)題和橫縱坐標(biāo)說明。

散點(diǎn)圖得到的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，趨勢(shì)走向非常明顯，圖中隨著酒精濃度的升高，水蚤的心率逐漸減慢，當(dāng)酒精濃度達(dá)到20%，大部分水蚤的心跳會(huì)停止，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀。

圖1 酒精與水蚤心率相關(guān)性分析