“非生物因素對(duì)鼠婦分布的影響”實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

戚智河 羅偉萍

（廣東省廣州市從化區(qū)城郊中學(xué) 廣東廣州 510925）

1 提出問(wèn)題

“非生物因素對(duì)鼠婦分布的影響”實(shí)驗(yàn)是人教版教材生物學(xué)7年級(jí)上冊(cè)的一個(gè)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)通常遇到的問(wèn)題包括：鼠婦遇強(qiáng)光向土壤里鉆或土壤層太厚導(dǎo)致活動(dòng)性下降； 鼠婦見光太久，適應(yīng)后對(duì)光照反應(yīng)減弱；溫度太低導(dǎo)致鼠婦“抱團(tuán)”，或者飼養(yǎng)條件不合適，導(dǎo)致身體虛弱；以及用鐵盤、塑料盤或紙盒作為實(shí)驗(yàn)裝置，鼠婦活動(dòng)范圍太大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)多，效果不明顯等［1-2］。怎樣預(yù)防這些不良的人為因素的出現(xiàn)，提高實(shí)驗(yàn)效果？

2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)裝置由一個(gè)長(zhǎng)40 cm、寬5 cm、高4 cm 的玻璃槽和一塊長(zhǎng)55 cm、寬25 cm的黑色遮光布組成。 玻璃槽內(nèi)放沙土和鼠婦，遮光布用于控制明亮或陰暗的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)時(shí)向左或向右移動(dòng)遮光布，可以觀察到裝置內(nèi)鼠婦的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和分布情況。 調(diào)控玻璃槽內(nèi)的非生物因素，例如明亮與陰暗、干燥與潮濕、溫暖與低溫等相對(duì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，即可探究不同的非生物因素對(duì)鼠婦分布的影響。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備 玻璃槽3 個(gè)，黑色遮光布4 塊，150 mL 燒杯2 個(gè)，1 500 mL 燒杯1 個(gè)，50 mL燒杯6 個(gè)，狼毫毛筆、紅色油性筆各1 支，藥匙2個(gè)，電吹風(fēng)1 個(gè)。

2.3 實(shí)驗(yàn)材料 鼠婦30～40 只（學(xué)生自帶，實(shí)驗(yàn)室遮光養(yǎng)殖1～2 天），室溫（25～35℃）潮濕沙土、干沙土，15～20℃濕毛巾3 條。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法 用紅色油性筆在3 個(gè)玻璃槽的中央和左、右兩側(cè)的中央畫上記號(hào)，并編上1、2、3號(hào)。 然后按照以下實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

1）對(duì)照實(shí)驗(yàn)——自然環(huán)境下（陰暗、潮濕和溫暖環(huán)境）鼠婦的分布。分別在3 個(gè)玻璃槽內(nèi)鋪上薄薄一層室溫（25～35℃）的潮濕沙土，并在玻璃槽左、右兩側(cè)的中央分別放入5 只避光養(yǎng)殖的鼠婦，立刻用黑色遮光布蓋上玻璃槽，讓鼠婦自由活動(dòng)2 min，然后向一側(cè)移動(dòng)遮光布，露出半個(gè)玻璃槽3～5 s，統(tǒng)計(jì)玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目后，立刻蓋上遮光布。 1 min 后，向另一方向移動(dòng)遮光布，露出另一半的玻璃槽3～5 s 進(jìn)行觀察和記錄，使玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦見光機(jī)會(huì)一致（或小心挑起裝置背光一側(cè)的遮光布，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）。 重復(fù)以上操作5 次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表1。

表1 陰暗、潮濕和溫暖環(huán)境下玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目

現(xiàn)象：玻璃槽內(nèi)左、右兩側(cè)鼠婦的數(shù)目_____（接近相等、差距很大），比值為______∶_____（以3 組實(shí)驗(yàn)5 次平均值為準(zhǔn)）。

結(jié)論：在陰暗、潮濕和溫暖的環(huán)境下，玻璃槽內(nèi)左、右兩側(cè)鼠婦的分布是接近________（均衡，不均衡）的。

2） 探究光照對(duì)鼠婦分布的影響。 對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，向同側(cè)移動(dòng)3 個(gè)裝置的遮光布，露出半個(gè)玻璃槽1～2 min，使玻璃槽內(nèi)出現(xiàn)一明一暗的相對(duì)的環(huán)境，注意觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并統(tǒng)計(jì)玻璃槽內(nèi)明與暗兩側(cè)鼠婦的數(shù)目。當(dāng)玻璃槽內(nèi)明亮一側(cè)的鼠婦大部分或全部爬進(jìn)陰暗一側(cè)后，反方向移動(dòng)遮光布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 每隔2 min 重復(fù)上述操作一次，共5次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表2。

表2 不同光照下玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目

現(xiàn)象：玻璃槽內(nèi)明亮一側(cè)的鼠婦______（會(huì)、不會(huì)）向陰暗一側(cè)爬行，明亮一側(cè)鼠婦的個(gè)數(shù)比陰暗一側(cè)鼠婦的個(gè)數(shù)_____（多、少），比值為_____∶______（以3 組實(shí)驗(yàn)5 次平均值為準(zhǔn)）。

結(jié)論：在溫暖潮濕的情況下，光_______（會(huì)、不一定會(huì)、不會(huì)）影響鼠婦的分布，鼠婦（怕、不怕）光，喜歡生活在_____（陰暗、明亮）的環(huán)境中。

3）探究溫度對(duì)鼠婦分布的影響。 光照實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用狼毫毛筆掃一掃3 個(gè)玻璃槽內(nèi)的鼠婦，使它們處于假死狀態(tài)。 然后用藥匙把鼠婦（10 只）平均放到玻璃槽兩側(cè)的中央處，用15～20℃濕毛巾包裹玻璃槽的一半，使該側(cè)玻璃槽內(nèi)溫度慢慢地下降而形成具有溫度差的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，立刻蓋上遮光布。 2 min 后移動(dòng)遮光布，露出半個(gè)玻璃槽3～5 s，注意觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，統(tǒng)計(jì)玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目后，立刻蓋上遮光布（或小心挑起裝置背光一側(cè)的遮光布，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）。 每隔1 min 重復(fù)上述操作一次，共5 次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3。

表3 不同溫度下玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目

現(xiàn)象： 玻璃槽內(nèi)溫暖一側(cè)鼠婦的數(shù)目較低溫一側(cè)鼠婦的數(shù)目______（多、不變、少），比值為______∶______（以3 組實(shí)驗(yàn)5 次平均值為準(zhǔn)）。

結(jié)論：在陰暗潮濕的環(huán)境下，溫度_____（會(huì)、不一定會(huì)、不會(huì)）影響鼠婦的分布，鼠婦喜歡生活在________（溫暖、低溫）的環(huán)境中。

4）探究濕度對(duì)鼠婦分布的影響。 溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用狼毫毛筆掃一掃3 個(gè)玻璃槽內(nèi)的鼠婦，使它們處于假死狀態(tài)。 然后用藥匙取出鼠婦并平均分配到6 個(gè)50 mL 小燒杯中，用遮光布蓋上。 取出玻璃槽內(nèi)低溫一側(cè)的濕沙土，用電吹風(fēng)吹干和升溫至室內(nèi)溫度后，換上薄薄一層室溫25～35℃的干沙土，使玻璃槽內(nèi)出現(xiàn)濕度差異的環(huán)境。然后分別在干濕兩側(cè)的中央各放入5 只鼠婦，蓋上遮光布讓鼠婦自由活動(dòng)2 min 后，向一側(cè)移動(dòng)遮光布，露出半個(gè)玻璃槽3～5 s，注意觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，統(tǒng)計(jì)玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目后，立刻蓋上遮光布。 1 min 后反方向移動(dòng)遮光布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦見光機(jī)會(huì)一致 （或小心挑起裝置背光一側(cè)的遮光布，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）。 每隔1 min 重復(fù)上述操作一次，共5 次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表4。

表4 不同濕度下玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦的數(shù)目

現(xiàn)象：玻璃槽內(nèi)干燥沙土一側(cè)鼠婦的數(shù)目較潮濕沙土一側(cè)鼠婦的數(shù)目______（多、少、少很多），比值為_____∶_____（以3 組實(shí)驗(yàn)5 次平均值為準(zhǔn)）。

結(jié)論：在溫暖和陰暗的環(huán)境下，水分（濕度）______（會(huì)、不一定會(huì)、不會(huì)）影響鼠婦的分布，鼠婦喜歡生活在_______（潮濕、干燥）的環(huán)境中。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生完成以下內(nèi)容的填寫：通過(guò)上述探究可以發(fā)現(xiàn)，光、溫度和水分等非生物因素____（都會(huì)、不全會(huì)、不會(huì)）影響鼠婦的分布。鼠婦適于生活在_____，_____ 和_____ 的環(huán)境中。

與其他學(xué)生或小組交流探究過(guò)程、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果是否一致，如果不一致，請(qǐng)分析原因。 例如，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將鼠婦弄傷或鼠婦受到驚嚇卷縮起來(lái)動(dòng)了；鼠婦存放太久，缺乏食物、水分或氧氣，鼠婦虛弱不活潑了；沒(méi)有及時(shí)蓋上遮光布，鼠婦見光太久適應(yīng)了；光線過(guò)強(qiáng)，沙土層太厚，鼠婦鉆進(jìn)沙土中不動(dòng)了；溫度太低鼠婦“抱團(tuán)”不活動(dòng)了［2］；還有_____________ 等原因。

4 對(duì)實(shí)驗(yàn)失誤的反思

1）養(yǎng)殖存放鼠婦要保證有充足的食物、遮光、溫暖、潮濕和氧氣，否則鼠婦虛弱不活潑會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。鼠婦是以枯枝落葉為食的，潮濕的吸水紙或厚紙皮是鼠婦理想的食物。 將潮濕的吸水紙或厚紙皮抓成團(tuán)，放到養(yǎng)殖桶中，然后蓋上遮光布。幾天后取出紙團(tuán)，上面就會(huì)爬滿正在取食紙團(tuán)的鼠婦，用解剖針挑取鼠婦即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2）實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置內(nèi)的泥土層不能放太厚，鋪薄薄一層沙土即可，泥土層太厚鼠婦會(huì)鉆進(jìn)泥土中不動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)效果。 如果用2 條長(zhǎng)20 cm 寬5 cm的濾紙條代替泥土，實(shí)驗(yàn)效果更好，濾紙同樣可以做到干燥與潮濕、溫暖與低溫的相對(duì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)，排除了鼠婦鉆進(jìn)泥土中不活動(dòng)帶來(lái)的影響。

3）光線過(guò)強(qiáng)鼠婦受到刺激會(huì)快速亂跑或鉆進(jìn)泥土中影響實(shí)驗(yàn)效果。 教室的光源主要來(lái)自兩側(cè)的門窗或日光燈，上午和下午門窗來(lái)光方向有所不同，當(dāng)光線太強(qiáng)時(shí)，放下較強(qiáng)光線一側(cè)的窗簾后，對(duì)著背光一側(cè)的窗口做實(shí)驗(yàn)即可避免“強(qiáng)光”的情況出現(xiàn)。 此時(shí)還可以挑起裝置背光一側(cè)的遮光布，觀察到實(shí)驗(yàn)時(shí)鼠婦活動(dòng)的全過(guò)程。當(dāng)遇到下雨天室內(nèi)光線太暗時(shí)才開日光燈輔助。 玻璃槽四面透光，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然光足以滿足實(shí)驗(yàn)的需要，無(wú)需增加額外的光源。

4）鼠婦見光太久會(huì)適應(yīng)影響實(shí)驗(yàn)效果。 從養(yǎng)殖存放鼠婦到實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程都要用遮光布蓋著鼠婦，鼠婦見光的時(shí)間并不長(zhǎng)，而且，實(shí)驗(yàn)時(shí)采用交叉移動(dòng)遮光布的操作方法，使玻璃槽內(nèi)兩側(cè)鼠婦見光機(jī)會(huì)均等。學(xué)生自帶的鼠婦，保存時(shí)可能存在鼠婦見光太久的情況。預(yù)防策略是在實(shí)驗(yàn)前2 天，要求學(xué)生以小組為單位貼上標(biāo)簽后，將鼠婦集中到實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一避光養(yǎng)殖。

5）溫度太低鼠婦“抱團(tuán)”不活動(dòng)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。 9 月份的南方室內(nèi)溫度高達(dá)30℃以上，在玻璃槽兩側(cè)的中央各放入5 只鼠婦后，再用15～20℃的濕毛巾包裹著玻璃槽的一半，使玻璃槽內(nèi)的溫度慢慢地下降而產(chǎn)生一高一低的相對(duì)環(huán)境。由于溫度從30℃以上慢慢地下降到15～20℃以上有一個(gè)過(guò)程，所以鼠婦不會(huì)出現(xiàn)被“冷著不動(dòng)”的情況。

上述實(shí)驗(yàn)證明，玻璃槽與遮光布組合成的裝置，在縮小鼠婦活動(dòng)的范圍，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有利于人為調(diào)控明亮與陰暗、干燥與潮濕、溫暖與低溫的相對(duì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，滿足多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)和循環(huán)使用的需要，減少實(shí)驗(yàn)的失誤，幫助學(xué)生獨(dú)立完成探究實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了重要的作用。每一種動(dòng)物都有著獨(dú)特的生活習(xí)性，例如鼠婦趨暗避光、喜暖怕冷、愛潮厭干避澇，在枯枝落葉多營(yíng)養(yǎng)豐富的地方才會(huì)找到它。 在以動(dòng)物為對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需根據(jù)動(dòng)物自身的生物特點(diǎn)，結(jié)合適當(dāng)?shù)淖灾茖?shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課堂效果，促進(jìn)學(xué)生探究能力的發(fā)展。