“觀察小魚尾鰭的血液流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與教學(xué)實(shí)施

高 露 雷 明 陳月艷 趙曉剛

（北京市第四中學(xué) 北京 100034）

“觀察小魚尾鰭的血液流動(dòng)”是北師大版《生物學(xué)》（7年級(jí)）“血液循環(huán)”中的重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過該活動(dòng)，旨在使學(xué)生在學(xué)習(xí)了心臟的結(jié)構(gòu)和功能、血管的分類和特點(diǎn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，能直觀觀察到血液在血管中的流動(dòng)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)在不同血管中血流的方向、速度等特點(diǎn)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)理解血液循環(huán)途徑奠定基礎(chǔ)。但是，教材中有關(guān)該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的材料具有一定的不足，難以充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。筆者嘗試探索以斑馬魚為實(shí)驗(yàn)材料，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行斑馬魚胚胎全身血管和血流的觀察。觀察效果非常好，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

1 教材中“觀察小魚尾鰭的血液流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題

教師按照北師大版《生物學(xué)》（7年級(jí)）教材中“觀察小魚尾鰭的血液流動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，以普通小金魚為實(shí)驗(yàn)材料組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，面臨如下問題：

1）觀察時(shí)，將小魚從水中取出，置于較干燥的環(huán)境中，雖有濕布覆蓋，但小魚會(huì)因缺氧而不停地?cái)[動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)觀察效果；同時(shí)，學(xué)生能感受到小魚因缺氧而掙扎的痛苦，實(shí)驗(yàn)過程中一直擔(dān)心小魚在空氣中停留的時(shí)間太長(zhǎng)，希望盡快將小魚放回魚缸中，導(dǎo)致無法專心進(jìn)行細(xì)致的觀察。

2）魚體較大，學(xué)生很難自己將魚尾擺放到顯微鏡下合適的位置，操作較不方便。

3）按照教材的要求，選擇了尾鰭色素較少的魚類，但仍然有色素的干擾，學(xué)生需要較長(zhǎng)時(shí)間尋找血管、觀察血流方向。

以上問題導(dǎo)致學(xué)生觀察時(shí)間長(zhǎng)，但觀察效果差，課堂教學(xué)效率低。

2 以斑馬魚代替普通小金魚作為實(shí)驗(yàn)觀察材料

2.1 實(shí)驗(yàn)材料及優(yōu)點(diǎn) 斑馬魚（Danio rerio），屬硬骨魚類，輻鰭魚綱（Actinopterygii），鯉形目（Cypriniformes），鯉科（Cyprinidae），鮐屬（Danio）［1］。

斑馬魚對(duì)水質(zhì)要求不高，非常容易飼養(yǎng)。3個(gè)月性成熟，每隔1周即可產(chǎn)1次卵，一對(duì)每次可產(chǎn)幾百枚卵，卵子體外受精后體外發(fā)育，眾多胚胎發(fā)育同步且速度快，受精后24h 即可發(fā)育成型，產(chǎn)生血液，受精后的第2～6天血液最明顯。因此，教學(xué)中容易獲得觀察材料，具有可行性。

斑馬魚體型纖細(xì)，成體長(zhǎng)約5cm（圖1，本文附圖見封二），胚胎幼體通體透明（圖2、圖3），第3天后開始出現(xiàn)少許斑點(diǎn)，可用色素抑制劑抑制斑點(diǎn)產(chǎn)生。顯微鏡下可直接觀察到其體內(nèi)的心臟和大血管，且其血液循環(huán)路徑非常簡(jiǎn)單。

2.2 藥品配制和處理方法

2.2.1 藥品配置 PTU 色素抑制劑存儲(chǔ)液配方：將PTU（PTU：1-Phenyl-2-thiourea，1-苯基-2-硫服，廠家：Sigma 貨號(hào)：P7629）粉末1.125g，溶于1L Holt 溶液中作為存儲(chǔ)液［8］（注意：PTU為有毒試劑，需戴手套和口罩在通風(fēng)櫥中配制）。

表1 Holt 溶液1L 配方

2.2.2 處理和觀察方法

1）受精后的斑馬魚胚胎，培養(yǎng)在25mL Holt溶液中（Holt 溶液配方如表1），恒溫28℃。前2天每天換培養(yǎng)液2次，之后每天換液1次（換液時(shí)棄掉死亡的胚胎）。

2）從受精后24h 開始對(duì)胚胎去色素，方法是在每25mL Holt 培養(yǎng)液中加入1mL PTU 存儲(chǔ)液，保持其通體透明。每天換液時(shí)都按此量加入色素抑制劑。胚胎發(fā)育至第2～6天（圖4）即可進(jìn)行觀察。

3）觀察前5～10min 加入麻醉藥Tricaine，將受精后第2～6天并已去色素的斑馬魚胚胎麻醉，此時(shí)心率和血流速度略有減緩，便于觀察。

Tricaine麻藥的配制方法： 將400mg Tricaine粉末（廠家：Sigma ，貨號(hào)：A5040）溶于100mL Holt溶液，即為Tricaine 麻藥存儲(chǔ)液。使用時(shí)，將1mL Tricaine 麻藥存儲(chǔ)液溶于25mL 的Holt 培養(yǎng)液中即可［8］。實(shí)驗(yàn)教師可統(tǒng)一對(duì)所有斑馬魚胚胎進(jìn)行去色素處理和麻醉處理。

4）用吸管吸取麻醉后的斑馬魚，放入凹槽載玻片的凹槽內(nèi)，并使魚體能保持在液體中平放（圖4）。

5）在低倍顯微鏡下觀察血管中的血流情況。

3 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

1）降低實(shí)驗(yàn)成本。原觀察小魚尾鰭的實(shí)驗(yàn)，需要尋找尾部色素相對(duì)較少的觀賞魚類作為觀察材料，每條魚約需要花費(fèi)10元錢，每次觀察后需要養(yǎng)殖直至全年級(jí)所有班級(jí)完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成本較高。斑馬魚價(jià)格便宜（網(wǎng)購(gòu)價(jià)格約1元/條），易于養(yǎng)殖，一對(duì)一次產(chǎn)卵即可獲得幾百枚胚胎，第2～6天的幼體即可用于觀察，可滿足整個(gè)年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。

2）實(shí)驗(yàn)操作方便。學(xué)生用膠頭滴管即可吸取1～2條斑馬魚置于凹槽載玻片中，發(fā)育第2～6天的斑馬魚幼體長(zhǎng)約3mm，在低倍鏡下一個(gè)視野中即可看到完整魚體，避免了之前實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間在鏡下尋找尾鰭的問題，學(xué)生用低倍鏡即可觀察魚體全身血流，再換用高倍鏡可觀察細(xì)節(jié)。學(xué)生能有更多有效的觀察時(shí)間。

3）觀察效果好。學(xué)生能同時(shí)觀察到心臟泵血現(xiàn)象、血液流出和流入心臟的過程，觀察對(duì)象不僅限于毛細(xì)血管，而是對(duì)動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管進(jìn)行整體觀察并進(jìn)行直觀的辨別判斷，例如可根據(jù)血液流出或流入心臟辨析動(dòng)脈和靜脈，通過比較并行同級(jí)的動(dòng)、靜脈管腔直徑和血流速度認(rèn)識(shí)動(dòng)、靜脈的特點(diǎn)。學(xué)生還可清晰地觀察到連接動(dòng)、靜脈的毛細(xì)血管（尤其是節(jié)間血管ISV）中扁平狀血細(xì)胞單個(gè)通過（圖5）。

4）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效率。以斑馬魚胚胎為材料，學(xué)生能直接觀察到包括心臟（圖6）、動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管（圖7）等結(jié)構(gòu)，觀察在約10min 內(nèi)即可完成。