“探究螞蟻覓食行為”的實驗裝置設計及操作

王美芹

(江蘇省東臺市時堰鎮(zhèn)后港中學 224213)

“探究螞蟻覓食行為”實驗是蘇教版生物學教材八年級上冊第十八章“動物的行為”的教學內容。筆者在教學活動中發(fā)現(xiàn)學生在完成該實驗時，出現(xiàn)不少問題。例如，學生準備的實驗器材過于簡單導致實驗現(xiàn)象不明顯；有些學生雖然按照要求完成了實驗，但對螞蟻的覓食行為是否與食物的氣味、形狀、顏色有關以及與食物距離的遠近有關等知識卻不能肯定，對探究性實驗的學習興趣也打了折扣。為了解決這些問題，筆者與生物學科技活動小組的學生共同對“探究螞蟻的覓食行為”的實驗裝置進行了重新設計與改進，以期為初中生物學實驗教學提供參考。

1 螞蟻覓食行為是否與食物氣味有關

1.1 設計思路 探究螞蟻覓食行為是否與食物的氣味有關，需要用不同氣味的食物來進行探究實驗。例如，只用一大方形盒子來盛放不同氣味的食物，食物的氣味就會相互混雜，會對實驗的結果造成影響。因此，可將不同氣味的食物分開放置，各種食物相互隔開、相對封閉，同時又與蟻群連通。實驗所用的盒子可采用透明的材質，以便于學生進行觀察。實驗時，可將不同食物放在離蟻群不遠的地方耐心等待。一開始，螞蟻可能會漫無目的地爬行，當嗅到其喜愛的味道時，它們會爬到食物附近進行覓食。實驗過程中，所有的盒子盡量不要移動，以免對螞蟻的覓食行為產生影響，有利于螞蟻進行覓食。

1.2 實驗材料 透明扁盒，也可用食品包裝盒(如透明的月餅盒、一次性餐盒，使用前須去除異味)，共5個，即盒A、B、C、D、E；其中4個大小一樣：盒B、C、D、E(11 cm×6 cm×3.5 cm)，另外一個為正方形盒子：盒A(9.5 cm×9.5 cm×3.5 cm)。4根長度一樣的玻璃管(也可用透明塑料管)、打孔工具、計時器、膠水、蔗糖、鹽、辣椒醬、食用白醋、火腿腸。

1.3 裝置制作 用打孔工具在正方形盒A的4個側面各打一個與玻璃管一樣粗細的孔，再在盒B、C、D、E的透明扁盒側面各打一個孔，用4根小玻璃管，將它們連接起來。連接后盒A在中間，盒B、C、D、E在四周呈十字形。大盒A里裝蟻群，擬作螞蟻的家；盒B、C、D、E構成覓食盒，玻璃管是作為蟻群進入覓食盒的通道。

1.4 裝置特點 具體如下：

(1)便于觀察 利用透明盒進行實驗，觀察螞蟻行為不會受環(huán)境等因素影響，易于控制螞蟻的活動范圍，也方便記錄。利用該套裝置還可以實現(xiàn)將螞蟻搬進實驗室，在課堂上完成分組或演示實驗。

(2)操控靈活 該套裝置可很好地控制實驗變量。每次實驗只研究一個變量，其他變量都一致，以保證實驗結果的準確性。在每個盒子的中心釋放蟻群，用長度相等的玻璃管連接覓食盒B、C、D、E和蟻群釋放盒A，盡可能做到食物與螞蟻的距離相等。覓食盒B、C、D、E均用盒蓋蓋住，還可以防止食物的氣味相互混淆。

(3)節(jié)約資源 此實驗裝置可先后完成對螞蟻的覓食行為是否與食物的氣味、形狀和顏色有關3組實驗進行探究。實驗裝置可得到充分利用，既節(jié)約資源，也大大增強了實驗結果的科學性。

(4)制作簡單 該模型制作簡單。課前科技活動小組分工合作自制模型，可培養(yǎng)學生善于思考，勤于動手的能力。

(5)取材方便 該實驗儀器材料用具大多來源于生活，方便易得，讓學生自己動手去準備，有利于學生對實驗材料、實驗過程等建立初步的認識，激發(fā)學生探究的熱情。

1.5 實驗步驟 ①在盒A中放置適量的干濕適宜的土壤，上面覆蓋一些蟻巢土壤；捕捉40只螞蟻放入A盒中；把4個孔堵住，蓋上盒蓋，放在暗處。同時注意保持土壤適宜的溫度，對螞蟻進行饑餓處理1～2 d。②在盒B、C、D、E這4個覓食盒內分別放置等量的同種形狀(如方塊狀)的浸泡過糖水、鹽水、辣椒水和白醋的火腿腸。③螞蟻可以通過連通的玻璃管，爬到不同的覓食盒中覓食。從任一只螞蟻接近食物開始計時，每隔5 min記錄一次，共記錄6次，統(tǒng)計不同覓食盒內不同氣味的火腿腸聚集螞蟻的數(shù)量，將數(shù)據(jù)填入表1。

表1 探究螞蟻覓食行為實驗記錄表

2 螞蟻覓食行為是否與食物形狀有關

探究螞蟻覓食行為是否與食物的形狀有關的實驗，與上述探究螞蟻覓食行為是否與食物的氣味有關的設計思路、實驗裝置和實驗步驟大致相同。實驗步驟不同的是：①實驗材料中的食物(火腿腸)，應準備質量相同的、同種品牌的火腿腸，并切成不同形體(如正方體、長方體、圓柱體和圓錐體)；②在盒B、C、D、E這4個覓食盒內分別放置不同形體的火腿腸。從任何一只螞蟻接近食物開始計時，每隔5 min記錄一次，共記錄6次，統(tǒng)計不同覓食盒內不同氣味的火腿腸聚集螞蟻的數(shù)量，將數(shù)據(jù)填入表1。

3 螞蟻覓食行為是否與食物顏色有關

探究螞蟻覓食行為是否與食物的顏色有關的實驗，也與上述探究螞蟻覓食行為是否與食物的氣味有關的設計思路、實驗裝置和實驗步驟大致相同。實驗步驟不同的是：①實驗材料中的食物(火腿腸)，應準備質量相同的、同種品牌的火腿腸，并用不帶氣味的無毒染色劑分別染成紅、黃、綠和藍等顏色；②在盒B、C、D、E這4個覓食盒內分別放置不同顏色的火腿腸。

4 螞蟻的覓食行為是否與食物距離的遠近有關

4.1 設計思路 實驗教學過程中，有些學生會提出：螞蟻的覓食行為是否與食物距離的遠近有關？如何進一步探究這個問題呢？經過討論，大家認為：除螞蟻與食物的距離這一自變量外，其他條件要基本相同。例如，應選擇螞蟻喜歡的食物作為實驗材料，同時食物的大小、形狀等要保持一致。

4.2 實驗材料 實驗裝置基本造型與上述3個實驗一樣，不同之處是盒A用4根長度不同的玻璃管(5 cm、10 cm、15 cm、20 cm)，將盒B、C、D、E呈十字形連接起來。

4.3 實驗步驟 ①在盒A中放置適量的干濕適宜的土壤，上面覆蓋一些蟻巢土壤；捕捉40只螞蟻放入A盒中；把4個孔堵住，蓋上盒蓋，放在暗處。同時注意保持土壤適宜的溫度，對螞蟻進行饑餓處理1～2 d。②在盒B、C、D、E中心位置放置一段火腿腸。③從任意一只螞蟻接近任意盒內的食物開始計時，每隔5 min記錄一次，共6次，最后統(tǒng)計不同覓食盒內聚集的螞蟻數(shù)量，將數(shù)據(jù)填入表1。該實驗裝置能直觀有效地控制變量，用不同的長度玻璃管，能直接體現(xiàn)蟻群與食物的不同距離，觀察起來也較方便，實驗獲得的數(shù)據(jù)比較準確。用大小、形狀、顏色等一致的火腿腸放置于透明盒的相同位置，體現(xiàn)了控制無關變量的實驗要求。此實驗裝置可讓學生在實驗室內完成對螞蟻的覓食行為是否與距離遠近有關的探究，減少了環(huán)境及人為因素對螞蟻行為活動的影響，從而使得實驗的結果更加準確。