“探究光對鼠婦(或黃粉蟲)分布的影響”的實驗裝置改進和教學建議

趙爽

[摘 要]通過對 “探究光對鼠婦（或黃粉蟲）分布的影響”的實驗的裝置進行改進，能準確地將數(shù)目相等的鼠婦（或黃粉蟲）放置到明暗兩種環(huán)境的中央，讓實驗過程更加嚴謹，同時也能減少實驗操作中對鼠婦（或黃粉蟲）的驚擾，使得實驗結(jié)果更加準確。

[關鍵詞]鼠婦;黃粉蟲;實驗裝置;改進;建議

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）29-0095-02

“探究光對鼠婦（或黃粉蟲）分布的影響” 是人教版生物學教材七年級上冊第一單元第一章第二節(jié)《生物與環(huán)境的關系》中的“探究非生物因素對某種動物的影響”中建議的探究內(nèi)容。因為實驗動物容易獲得，實驗裝置簡單，實驗結(jié)果明顯，所以是廣大教師用來培養(yǎng)學生探究能力的重要內(nèi)容。但在長期的教學實踐過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些實驗操作上的問題，因此嘗試進行了實驗裝置的改進。

一、使用教材實驗裝置遇到的問題

在本課中，教材以鼠婦為例說明了探究的過程和方法。實驗裝置是由鐵盤、紙板、玻璃板、濕土等組成的（如圖1）。實驗時，要在裝置的兩側(cè)中央各放入5只鼠婦。靜置2分鐘后開始記錄明亮處和陰暗處鼠婦的數(shù)目。

教學中，筆者發(fā)現(xiàn)要往裝置的明暗兩側(cè)中央各放入5只鼠婦難以實現(xiàn)。因為在將鼠婦放入鐵盤的時候，它們會受到驚擾，進而向四周逃散，在蓋上紙板和玻璃板之前，它們已經(jīng)四散到鐵盤的各個位置，無法保證在明暗兩側(cè)中央各放入數(shù)量相等的鼠婦。如果在明暗兩側(cè)放入的鼠婦數(shù)量不相等，該實驗就有兩個變量，從對照實驗有且只能有一個變量的角度來說，這樣的實驗缺乏嚴謹性。而如果要將散開的鼠婦（徒手或利用工具）抓回原來的位置，使明暗兩側(cè)的鼠婦數(shù)量相等，不但非常不方便，還可能會對實驗動物造成更大的驚擾，甚至傷害，實驗誤差也將大大增加。另外，該實驗中使用的玻璃板容易破碎，操作過程中也存在一定的危險性。

二、實驗裝置的改進及使用步驟

1.實驗裝置的改進

針對以上問題，筆者對原實驗裝置進行了改進。改進后的實驗裝置由鐵盤（或塑料盒、紙盒）、2個去掉底的一次性紙杯、創(chuàng)新設計的面板三部分組成（如圖2）。創(chuàng)新設計的面板取代了原實驗裝置中蓋在鐵盤上的玻璃板和紙板，設計方案如圖3所示，設計思路是：減小實驗操作中的動作幅度，在避免對實驗動物造成過度驚擾的同時，又能準確地將實驗動物放置到明暗兩側(cè)的中央。制作方法是：在一塊略大于鐵盤面積的硬紙板上開一扇窗，粘上透明塑料板，使得透光部分與不透光部分面積相等。在透光部分和不透光部分的中央開一個比紙杯底部面積略大的圓孔，在兩側(cè)的圓孔上方分別粘上可以遮住圓孔的小透明塑料板和紙板。在面板的背面邊緣粘上紙板加高一些，使得面板可以扣在鐵盤上固定好。其制作材料采用回收的包裝盒（包括紙板和透明塑料板），既易得又環(huán)保。制作過程簡單又有趣，可以作為勞動教育課外興趣小組的手工活動課程的項目，從而培養(yǎng)學生的動手能力。

2. 改進實驗裝置的使用步驟

（1）在鐵盤內(nèi)鋪上一層濾紙（可用兩三層廚房用紙代替），用噴壺噴灑少量的水，使濾紙潮濕（不可太濕），放置在水平桌面上。（此處用潮濕的濾紙代替濕土，可解決濕土不容易鋪平整、鼠婦容易鉆入土中等問題，且操作更加方便）

（2）將制作好的面板蓋在鐵盤上，將去掉底部的紙杯放置于面板的兩個圓孔中，使其與底部的鐵盤貼合。

（3）在兩個紙杯中分別放入5只鼠婦，靜置一段時間，等待鼠婦平靜后將紙杯拿開，立即蓋上圓孔上面的方形紙板和透明塑料板，觀察并記錄鼠婦的活動情況。

該實驗裝置同樣可用于“探究光對黃粉蟲分布的影響”，因為黃粉蟲比較喜歡干燥的環(huán)境，在實驗過程中應該在鐵盤底部鋪上干燥的濾紙。

3. 改進實驗裝置的優(yōu)點

能準確地將數(shù)目相等的鼠婦放置到明暗兩種環(huán)境的中央，實驗過程更加嚴謹，實驗結(jié)果更加可信，實驗操作更加容易，操作時動作的幅度更小，從而減少對實驗動物的驚擾，減小了實驗誤差，用塑料透明板替代玻璃板，實驗安全性更高。

三、使用改進實驗裝置進行實驗的教學建議

教師首先給學生提供教材所示的材料用具，讓學生通過閱讀教材，進行實驗操作。在實驗操作過程中，一部分學生會發(fā)現(xiàn)問題：“鼠婦到處跑，不能停留在實驗要求的位置，怎么辦？”這時候，教師要把問題拋回給學生：“為什么鼠婦會到處跑？”學生通過思考得出“鼠婦受到驚嚇會亂跑”的結(jié)論。教師繼續(xù)追問：“你能想到什么辦法讓它們停留在裝置兩側(cè)的中央？”教師可以讓學生思考和討論，設計出更加合理的實驗方案或提出更高效的實驗操作方法。

待學生充分討論后，教師再展示改進后的實驗裝置，讓學生思考如何利用該裝置做好實驗，學生很快就明白了操作的方法：借助去掉底部的紙杯將鼠婦通過面板上的圓孔加入到鐵盤上，并讓它們在紙杯圈定的范圍內(nèi)安靜一段時間，使它們適應新的環(huán)境，然后輕輕拿走紙杯，立即蓋上蓋子，讓鼠婦自由活動，觀察并記錄鼠婦的活動。

四、使用改進實驗裝置進行實驗的操作過程

讓學生以小組為單位分別利用改進的實驗裝置做“探究光對鼠婦分布的影響”和“探究光對黃粉蟲分布的影響”的實驗，兩者都在同一個實驗室、同樣光照下進行。實驗小組等待鼠婦（或黃粉蟲）平靜后，將紙杯拿開，從第2分鐘開始記錄鼠婦（或黃粉蟲）的數(shù)量，然后每隔一分鐘記錄一次明亮處和陰暗處的鼠婦（或黃粉蟲）的數(shù)目，共記錄10次。觀察整個實驗過程，筆者發(fā)現(xiàn)相比使用原實驗裝置，此實驗中實驗動物的活動情況較為平靜。表1和表3分別為兩個實驗中具有代表性的實驗數(shù)據(jù)，表2和表4是以班級為單位統(tǒng)計的各實驗小組第10次數(shù)據(jù)及其平均值。該數(shù)據(jù)與使用原實驗裝置進行實驗的數(shù)據(jù)（其他研究者所發(fā)表的）相比，離散程度更低，由此可以看出使用改進的實驗裝置得出的實驗結(jié)果更加可靠。該實驗結(jié)果顯示在其他條件一致的情況下，不管是鼠婦，還是黃粉蟲出現(xiàn)在陰暗處的機會都多于出現(xiàn)在明亮處，說明光會影響鼠婦或黃粉蟲的分布。而通過兩個實驗結(jié)果的比較可以看出，相比黃粉蟲，鼠婦出現(xiàn)在陰暗處的數(shù)目更多，說明鼠婦比黃粉蟲對光刺激的敏感度更高。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 張秀紅，朱丹.關于“探究非生物因素對某種動物影響”實驗教學的研究[J].生物學通報，2016（12）：35-37.

[2]? 戚智河，羅偉萍.“非生物因素對鼠婦分布的影響”實驗方案的改進[J].生物學通報，2018（11）：47-49.

[3]? 王娣英. 非生物因素對某種生物的影響實驗探究[C]. ∥《中國教育技術裝備》雜志社.第五屆中國教育技術裝備論壇獲獎論文集（中），2014：789-798.

[4]? 林慧.“非生物因素對某種動物的影響”系列探究活動實例闡述[J].生物學教學，2013（8）：67-69.

（責任編輯 黃春香）