引進“大”生物 巧降實驗難度

江東海　羅琦

摘要 采用蘋履蟲替代酵母菌作為實驗材料進行“種群數(shù)量的變化”實驗探究，通過實驗設(shè)計的改進，降低實驗難度，增強可操作性。

關(guān)鍵詞 種群數(shù)量變化 實驗改進 實驗材料 酵母菌 草履蟲

中圖分類號G633.91 文獻標識碼B

人教版普通高中《生物·必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教科書中設(shè)置了實驗“探究種群數(shù)量變化”，旨在讓學生通過對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù)7d的觀察，探究變化規(guī)律，進而統(tǒng)計數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學模型，繪制變化曲線。但筆者在實際教學中發(fā)現(xiàn)，該實驗過程比較復雜，耗時較長，且學生對血球計數(shù)板的計數(shù)存在認知上的困難和操作上的困難，若按教材的設(shè)想在中學開設(shè)難度較大，可行性較差。對該實驗的改進一直是眾多一線生物教學工作者關(guān)注的焦點，也曾有很多人提出各種改進意見，但始終不能解決中學簡陋的實驗條件和有限的的教學時間的困難。因此，筆者結(jié)合本校的實驗條件，從實驗材料的選取著手，對該實驗內(nèi)容加以修改，具體實驗設(shè)計如下。

1.實驗材料

實驗材料選擇的恰當與否是實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。選擇酵母菌作為實驗材料是導致實驗可行性較低的重要原因。雖然酵母菌為生物學上常見生物，繁殖速度較快，但因其體積微小（僅1～5μm），導致統(tǒng)計酵母菌時必須借助顯微鏡和血球計數(shù)板，而學生對血球計數(shù)板的認識不清，導致計數(shù)常常不準，對最后的結(jié)果產(chǎn)生影響。

大草履蟲是日常生活中常見的一種原生動物，生活在淡水中，分布廣泛，有機質(zhì)較豐富的池塘、緩流的小溝、小河以及居民區(qū)附近的水溝中池沼、小河溝中都可以采集到；體長180-280μm，可直接在解剖顯微鏡下進行計數(shù)統(tǒng)計。

2.實驗器皿

（1）解剖鏡：因選擇的草履蟲體積較大，僅利用解剖顯微鏡即可；解剖顯微鏡的操作與顯微鏡相比更為簡單，學生更易上手。且解剖鏡視場直徑大，較長時間進行觀察，眼睛不易疲倦，如用顯微鏡進行觀察，學生連續(xù)觀察1h以上容易出現(xiàn)頭暈等癥狀。

（2）培養(yǎng)皿：草履蟲的活動范圍較大，選擇培養(yǎng)體積較大的容器可降低空間對種群數(shù)量的影響。教材中使用試管作為培養(yǎng)器皿，在初期統(tǒng)計時，因要將全部的培養(yǎng)液都要進行統(tǒng)計，所以在每次統(tǒng)計時，都要轉(zhuǎn)移培養(yǎng)液，這對種群數(shù)量也存在影響，可能導致結(jié)果與真實情況存在差異。而使用培養(yǎng)皿統(tǒng)計草履蟲的種群數(shù)量變化時，可避免轉(zhuǎn)移培養(yǎng)液對種群數(shù)量的影響，即使后期種群數(shù)量太大，抽樣計數(shù)同樣方便。

3.實驗試劑

探究酵母菌的種群數(shù)量的變化實驗中，在統(tǒng)計的過程中，因?qū)湍妇乃荔w或活體在顯微鏡下難以區(qū)分而導致統(tǒng)計數(shù)據(jù)偏大，部分學者認為可通過染色的方式加以區(qū)分，而筆者在實踐過程中發(fā)現(xiàn)進行染色有兩點不妥，一方面導致實驗?zāi)：斐山y(tǒng)計的困難，另一方面染色過程可能造成部分酵母菌的死亡，影響實驗結(jié)果。

改用草履蟲作為實驗材料，可直接進行活體統(tǒng)計（活草履蟲泳動明顯），無需染色，同時避免抽樣的部分個體不能放回原培養(yǎng)容器造成的誤差。

4.實驗步驟

4.1培養(yǎng)液配制

草履蟲喜生活在有機質(zhì)豐富的環(huán)境中，可采用稻草培養(yǎng)基培養(yǎng)（取干稻草切成小段，直接浸泡于水中或煮后浸泡，用稻草浸出液作培養(yǎng)液，滅菌待用）。

4.2采集培養(yǎng)

從池塘、護坡等有機質(zhì)豐富的水體中采集，分離篩選，并擴大培養(yǎng)。

以上步驟教師完成。

4.3分組編虧

將經(jīng)滅菌的培養(yǎng)皿分成若干組，編號為1、2、3等。因草履蟲繁殖周期為24h 5代，較酵母菌少（適宜條件下酵母菌每90 min繁殖一代），加上小組共同統(tǒng)計，統(tǒng)計方便、省時，可增加重復組的數(shù)目，降低實驗誤差。

4.4接種

向每個培養(yǎng)皿中加入10mL培養(yǎng)液，并接種10只草履蟲。

4.5統(tǒng)計

將培養(yǎng)皿放人恒溫箱中，在適宜條件下培養(yǎng)，每24h統(tǒng)計一次，并記錄，直至草履蟲死亡。

5.結(jié)語

該實驗經(jīng)過改進后，降低了實驗的難度，但不妨礙課程標準中關(guān)于學生建模能力和實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)了實驗內(nèi)容的軟著陸，加上草履蟲在人教版必修～開始就出現(xiàn)其圖片，現(xiàn)在可通過解剖鏡實際觀察，更激發(fā)了學生學習生物學的興趣。

研究決定種群數(shù)量和分布的生態(tài)因素具有重大應(yīng)用價值，如確定合理利用漁業(yè)和野生動植物管理中的收獲量等。通過改進，本實驗將并不局限于研究種群數(shù)量變化和時間的關(guān)系，可引入食物濃度、溫度等環(huán)境因素進行研究，讓學生切實體會環(huán)境因素對種群動態(tài)的影響，加深對種群增長曲線的理解。