中美生物教材中有關(guān)“水蚤”實驗的比較

葉春英

摘要 通過對美國高中主流理科教材《生物：生命的動力》和中國蘇教版《生物學(xué)》八年級下冊中有關(guān)“水蚤”這一內(nèi)容進(jìn)行比較，分析兩種教材在內(nèi)容組織及呈現(xiàn)方式，對中關(guān)教材這個實驗的特色做出評價。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)教材 水蚤 實驗比較

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1研究背景

水蚤是一類節(jié)肢動物，俗稱魚蟲。水蚤身體透明，體形微小，主要以單細(xì)胞綠藻為食，生活在水草茂密的湖泊、池塘等環(huán)境中。水蚤的心臟位于背部中央偏上部位，心臟每跳動一次，包括一次舒張和一次收縮兩個動作。水蚤心率每分鐘100～350次不等。測定水蚤的心跳有助于了解某些物質(zhì)如煙草、酒精等對神經(jīng)系統(tǒng)的影響。蘇教版《生物學(xué)》八年級下冊第十單元“健康地生活”第二十六章“珍愛生命”第一節(jié)“遠(yuǎn)離煙酒的探究”“酒精對水蚤心率的影響”和美國生物教材《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者·生物·生命的動力》（以下簡稱為美國教材）第十單元“人體生理”第三十六章“神經(jīng)系統(tǒng)”第三節(jié)“藥物的作用的實驗設(shè)計：藥物對水蚤心率的影響”都是圍繞水蚤展開的。通過教材比較分析，可對教學(xué)提供借鑒。

2實驗內(nèi)容的比較分析

2.1實驗?zāi)康牡谋容^分析

在蘇教版教材中，該實驗是一個探究實驗，實驗?zāi)康氖牵禾骄烤凭珜λ樾穆实挠绊懀f明酗酒對人體健康的危害。美國教材中是一個實驗設(shè)計，實驗?zāi)康氖牵簻y定水蚤的心率，比較靜息狀態(tài)下的心率和用藥后的心率。后者注重對照實驗，比較了靜息狀態(tài)和用藥后的差別。

2.2實驗器材的比較分析

蘇教版教材中所列的實驗器材有“顯微鏡、載玻片、滴管、體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精、量筒、計時器等”；美國教材中所列的實驗器材有“靜置數(shù)日的自來水、水蚤、咖啡、茶、可樂、酒精、煙草和感冒藥（含有右美沙芬）的稀釋液、顯微鏡、滴管、載玻片”。

通過比較發(fā)現(xiàn)，蘇教版教材在實驗試劑方面由于只考慮到酒精的危害，所以只有酒精，而美國教材考慮到不同藥物對水蚤心率的影響，因此有一系列的藥物。

2.3實驗步驟的比較分析

兩種教材的實驗步驟對比如下：

蘇教版：

（1）使用小網(wǎng)在池塘里捕撈水蚤或花鳥魚蟲市場購買水蚤。在顯微鏡下觀察水蚤的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其心臟的跳動，并嘗試記錄其心率。

（2）學(xué)生4人一組，提出“酒精對水蚤心率影響”的相關(guān)問題，并針對問題作出假設(shè)。

（3）討論并設(shè)計利用水蚤為實驗材料的實驗方案。建議考慮：如何設(shè)置對照實驗？如何利用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精分別配置體積分?jǐn)?shù)為5%、10%、15%、20%、25%的酒精？

（4）小組之間交流探究方案，在聽取其他小組同學(xué)的意見后，修訂、完善自己小組的探究方案。按照探究方案，進(jìn)行實驗。仔細(xì)記錄在不同體積分?jǐn)?shù)的酒精中水蚤的心率，注意進(jìn)行重復(fù)實驗。

（5）圖示本組的實驗結(jié)果，并向全班匯報。

（6）分析全班的實驗結(jié)果，寫出探究報告。

美國教材：

（1）確定設(shè)置對照組。

（2）在每張玻片上，滴加2滴藥物稀釋液。

（3）在試驗完一種藥物后，用放了幾天的自來水把玻片上的水蚤收集到一個燒杯中。確保每次測試一種藥物時都用一只新的水蚤。

（4）實驗設(shè)計方案必須經(jīng)教師同意后，才能開始實驗。

（5）實驗開始時，用滴管把一只水蚤滴到一張玻片上。用低倍鏡觀察，并找到它的心臟。注意：實驗結(jié)束后立即用肥皂和清水洗手。

（6）清潔與整理，實驗結(jié)束后把用過的水蚤收集到燒杯中交給老師。清潔時，對實驗材料進(jìn)行妥善處理。

通過比較發(fā)現(xiàn)，蘇教版以體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精溶液為母液，配置5%、10%、15%、20%、25%等系列濃度的酒精溶液，以研究不同濃度酒精溶液對水蚤心率的影響。美國教材以不同溶液，如咖啡、茶、可樂、酒精、煙草和感冒藥（含有右美沙芬）的稀釋液進(jìn)行觀察記錄并比較，以了解不同藥物對水蚤的心率的影響。兩個教材的實驗設(shè)計都能形成對照，探究外界溶液對水蚤心率的影響。美國教材顯得更為廣泛，但沒有具體到濃度；蘇教版教材則更為深度和具體。兩者可以互相借鑒，相得益彰。

2.4實驗討論的比較分析

蘇教版：討論：結(jié)合課前收集的有關(guān)酗酒影響人體健康的資料，說明酗酒對人體健康的危害。

美國教材：分析：

①根據(jù)實驗結(jié)果推斷，哪些藥物是興奮劑，哪些則是鎮(zhèn)靜劑？

②檢驗假設(shè)：實驗結(jié)果是否支持你有關(guān)藥效的假設(shè)？

③得出結(jié)論：藥物怎樣影響水蚤的心率？

④誤差分析：將你的數(shù)據(jù)和其他小組的進(jìn)行比較，你怎么解釋與其他小組實驗結(jié)果間的差異？如果再做一遍，你將對實驗方案進(jìn)行怎樣的改進(jìn)？

蘇教版實驗的討論環(huán)節(jié)是通過不同濃度的酒精對水蚤的影響來闡明酗酒對人體的危害，所以設(shè)置了一系列濃度的酒精溶液。美國教材為了探究哪些藥物是興奮劑哪些是鎮(zhèn)靜劑，列舉一些常規(guī)的藥物，通過對水蚤心率的影響探究藥物的特性。

3結(jié)論與啟示

3.1注重實驗技能的培養(yǎng)

中美教材都注重實驗技能的培養(yǎng)：蘇教版教材要求學(xué)生以小組合作進(jìn)行探究一系列有濃度梯度的酒精溶液實施實驗，用清水對照，并用曲線圖表示實驗結(jié)果，形象直觀，培養(yǎng)了學(xué)生的處理數(shù)據(jù)能力。美國教材采用了多種藥物進(jìn)行實驗，通過對水蚤心率的影響，來推斷興奮劑和鎮(zhèn)靜劑有哪些，培養(yǎng)了學(xué)生廣闊的視角；并通過小組間比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)差異，然后促進(jìn)學(xué)生改進(jìn)實驗方案，注重了學(xué)生理性思維的培養(yǎng)。

3.2注重實驗安全性的教育

蘇教版的教材上沒有明確提示注意安全，一般都是教師備課時意識到，在學(xué)案或者課件上補(bǔ)充并且在實驗過程中加以強(qiáng)調(diào)。

美國教材中有多處提醒安全的地方，如嚴(yán)禁飲用本實驗中用到的溶液，實驗中必須戴手套，用顯微鏡、載玻片、玻璃器皿時要小心；實驗結(jié)束后，立即用肥皂和清水洗手；進(jìn)行清潔時，對實驗材料進(jìn)行妥善處理。特別是美國教材強(qiáng)調(diào)佩戴手套、用肥皂和清水清洗雙手等實驗細(xì)節(jié)是教師平時容易忽略的，這方面是值得借鑒和學(xué)習(xí)的。

3.3注重實驗數(shù)據(jù)的處理

蘇教版教材在處理數(shù)據(jù)時，教材上展示了坐標(biāo)系（已標(biāo)注好各濃度和心率次數(shù)），并且建議學(xué)生用描點法繪制曲線圖，在處理數(shù)據(jù)方面進(jìn)行了詳細(xì)明確的指導(dǎo)。

美國教材沒有提供藍(lán)本，要求學(xué)生自己設(shè)計一張數(shù)據(jù)表記錄實驗數(shù)據(jù)。但是在誤差分析環(huán)節(jié)，要求小組之間交流結(jié)果，找到差異，并改進(jìn)方案。這對學(xué)生的思維訓(xùn)練更為有利，但對實驗的開展要求更高。因此，教材中強(qiáng)調(diào)了規(guī)則意識明確提到：“在試驗完一種藥物后，用放了幾天的自來水把玻片上的水蚤收集到一個燒杯中；實驗設(shè)計方案必須經(jīng)老師同意后才能開始實驗；實驗結(jié)束后把用過的水蚤收集到燒杯中交給老師?！?/p>

建議教師結(jié)合兩種教材的優(yōu)勢，既有明確的指導(dǎo)，又有開放性，從而發(fā)揮學(xué)生的想象力，訓(xùn)練學(xué)生的思維，并從中找到平衡點，以對實驗教學(xué)提供幫助！