“不同水質(zhì)對(duì)水生小動(dòng)物的影響”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新拓展

宋泉穎

文件編號(hào)：1003-7586（2018）11-0039-02

“不同水質(zhì)對(duì)水生小動(dòng)物的影響”屬于“城市生態(tài)”章節(jié)中一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐探究過(guò)程中了解水質(zhì)污染對(duì)水生小動(dòng)物的影響，進(jìn)而懂得保護(hù)環(huán)境的重要性，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感。除此之外，教師需引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案過(guò)程中體會(huì)到實(shí)驗(yàn)對(duì)照和重復(fù)的重要性。教材以金魚(yú)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)觀察不同pH水生環(huán)境對(duì)金魚(yú)活動(dòng)的影響，推斷不同水質(zhì)對(duì)水生小動(dòng)物的影響。

教師可從實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、觀察指標(biāo)和采取水樣等三方面進(jìn)行一定創(chuàng)新改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可從金魚(yú)拓展為水蚤，用水蚤代替金魚(yú)有以下好處：成本更低;方便多次重復(fù)實(shí)驗(yàn);學(xué)生在上個(gè)學(xué)期已經(jīng)接觸過(guò)水蚤，對(duì)水蚤已經(jīng)有一定了解;通過(guò)觀察水蚤心率來(lái)了解水蚤活動(dòng)情況，以量化數(shù)據(jù)代替表象觀察更具有說(shuō)服力。采取水樣方面也可不僅限于附近河水和不同比例不同pH的氨水溶液，也可拓展為含有不同污染物（如殺蟲(chóng)劑、洗滌劑等）的水樣，幫助學(xué)生更直接體會(huì)到水質(zhì)污染對(duì)水生小動(dòng)物的影響。

在確定已經(jīng)熟練掌握設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的原則基礎(chǔ)上，學(xué)生通過(guò)教師課前準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料（活體水蚤、殺蟲(chóng)劑、洗滌劑等）自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究環(huán)境污染對(duì)生物產(chǎn)生的影響，進(jìn)而為下冊(cè)教師講解生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)做好鋪墊。下面從實(shí)驗(yàn)工具和材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)后反思等四個(gè)方面來(lái)介紹此拓展實(shí)驗(yàn)。

1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材——自制簡(jiǎn)易攝像顯微鏡

由于水蚤心跳速度較快，學(xué)生在計(jì)數(shù)水蚤心率時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)少數(shù)或者多數(shù)。且大多數(shù)學(xué)校數(shù)碼顯微鏡臺(tái)數(shù)較少，僅供教師使用。筆者通過(guò)購(gòu)置迷你自制家用攝像頭，將攝像鏡頭安裝在顯微鏡目鏡上，且與學(xué)校IPad同步使用完成自制簡(jiǎn)易攝像顯微鏡的安裝。這樣不僅可幫助學(xué)生在IPad上清晰觀察到水蚤心臟跳動(dòng)，還可將視頻錄制下來(lái)，幫助學(xué)生課后進(jìn)一步確定水蚤心跳次數(shù)。

殺蟲(chóng)劑：教師在課前通過(guò)網(wǎng)上購(gòu)置樂(lè)果殺蟲(chóng)劑。該殺蟲(chóng)劑是內(nèi)吸性有機(jī)磷殺蟲(chóng)、殺螨劑，殺蟲(chóng)范圍廣，對(duì)害蟲(chóng)和螨類有強(qiáng)烈的觸殺和一定的胃毒作用，在昆蟲(chóng)體內(nèi)能氧化成活性更高的氧樂(lè)果。其作用機(jī)制是抑制昆蟲(chóng)體內(nèi)的乙酰膽堿脂酶，阻礙神經(jīng)傳導(dǎo)而導(dǎo)致死亡，可防治多種作物上的刺吸式口器害蟲(chóng)，潛葉性害蟲(chóng)及某些蚧類有良好的防治效果。

洗滌劑：白貓檸檬紅茶洗滌劑。

活體水蚤獲取及養(yǎng)殖：本實(shí)驗(yàn)采用的是“青翔圓水蚤”，體型較大，適應(yīng)力強(qiáng)，使用泡沫箱培養(yǎng)，培養(yǎng)用水是暴曬2d后的自來(lái)水。飼養(yǎng)過(guò)程中必須保證基本日曬，夜晚無(wú)需加燈，培養(yǎng)溫度盡量控制在18～25℃之間。10～15d更換一次培養(yǎng)水，日常輕易不要攪動(dòng)水面，保持靜水狀態(tài)。用酵母水或者綠藻水喂養(yǎng)，保證少食多餐原則，初期喂養(yǎng)盡量少喂。水蚤在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)脫殼，建議放養(yǎng)幾個(gè)蘋果螺幫助清理。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)配置6種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殺蟲(chóng)劑溶液：1.25%、2.5%、5%、10%、20%、40%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)配置4種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的洗滌劑溶液：2.5%、5%、10%、20%。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

①隨機(jī)取一只水蚤放在清水中，用吸水紙吸干體表部分水分，放在顯微鏡下觀察并記錄水蚤心跳次數(shù)。

②再將這只水蚤放在某一濃度環(huán)境溶液中，繼續(xù)觀察并記錄水蚤心跳次數(shù)。

③為減少實(shí)驗(yàn)誤差，每一環(huán)境溶液重復(fù)三次，取平均值。

④不同濃度的環(huán)境溶液編以不同的組別，所有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)SPSS軟件分析，繪制成散點(diǎn)圖，并分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

通過(guò)設(shè)計(jì)該探究性實(shí)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)殺蟲(chóng)劑或者洗滌劑對(duì)水蚤心率確實(shí)能產(chǎn)生一定影響，洗滌劑稀釋液可促使水蚤心率提高，水蚤心跳更快。與之不同，低于5%的殺蟲(chóng)劑稀釋液使水蚤心率變快，超過(guò)5%的殺蟲(chóng)劑稀釋液促進(jìn)水蚤心率速率降低，使得水蚤心臟跳動(dòng)更慢，超過(guò)20%的殺蟲(chóng)劑可使水蚤致死。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)后反思

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了已被污染的水質(zhì)對(duì)水蚤心臟確實(shí)產(chǎn)生一定的影響。教學(xué)即將結(jié)束之時(shí)，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：在泛濫使用殺蟲(chóng)劑或者洗滌劑的當(dāng)今社會(huì)，水質(zhì)或者環(huán)境的改變對(duì)自然界其他的生物帶來(lái)了怎樣的不幸呢，長(zhǎng)期使用殘留洗滌劑的水果蔬菜對(duì)人類的身體健康是否有隱患呢……這些開(kāi)放性問(wèn)題可鼓勵(lì)學(xué)生積極搜索課外資料對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題關(guān)注并討論，從而在提高科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)進(jìn)一步提高人文素養(yǎng)。

一個(gè)課時(shí)很難完成所有教學(xué)任務(wù)，因此教師可在課前錄制微視頻（如攝像軟件的使用和spss軟件使用方法）來(lái)提高上課效率。另外，教師也可通過(guò)培訓(xùn)興趣小組，讓興趣小組成員在上課期間充當(dāng)每組的“小組長(zhǎng)”來(lái)幫助帶動(dòng)其他同學(xué)更快完成本節(jié)實(shí)驗(yàn)拓展課的教學(xué)任務(wù)。

本節(jié)拓展課較好體現(xiàn)“STEM”的教學(xué)理念，從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多方面訓(xùn)練學(xué)生觀察能力、分析能力、解答問(wèn)題能力和動(dòng)手技術(shù)能力等綜合能力，在過(guò)程中不斷突破實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)，提高工程素養(yǎng)，并通過(guò)引入數(shù)據(jù)專業(yè)分析SPSS軟件培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成利用數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)建模方式分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。最后以探討“你所知道的環(huán)境污染對(duì)自然界生物產(chǎn)生的影響”社會(huì)話題，進(jìn)一步“打開(kāi)”學(xué)生發(fā)散性思維，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題。