“觀察小魚尾鰭的血液流動”實驗的改進與教學實施

高 露 雷 明 陳月艷 趙曉剛

（北京市第四中學 北京 100034）

“觀察小魚尾鰭的血液流動”是北師大版《生物學》（7年級）“血液循環”中的重要實驗內容。通過該活動，旨在使學生在學習了心臟的結構和功能、血管的分類和特點知識的基礎上，能直觀觀察到血液在血管中的流動現象，認識在不同血管中血流的方向、速度等特點，為進一步學習理解血液循環途徑奠定基礎。但是，教材中有關該實驗活動的材料具有一定的不足，難以充分實現教學目標。筆者嘗試探索以斑馬魚為實驗材料，帶領學生進行斑馬魚胚胎全身血管和血流的觀察。觀察效果非常好，提高了實驗教學效率。

1 教材中“觀察小魚尾鰭的血液流動”實驗教學面臨的問題

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

1）觀察時，將小魚從水中取出，置于較干燥的環境中，雖有濕布覆蓋，但小魚會因缺氧而不停地擺動，影響實驗觀察效果；同時，學生能感受到小魚因缺氧而掙扎的痛苦，實驗過程中一直擔心小魚在空氣中停留的時間太長，希望盡快將小魚放回魚缸中，導致無法專心進行細致的觀察。

2）魚體較大，學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，學生需要較長時間尋找血管、觀察血流方向。

以上問題導致學生觀察時間長，但觀察效果差，課堂教學效率低。

2 以斑馬魚代替普通小金魚作為實驗觀察材料

2.1 實驗材料及優點 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］。

斑馬魚對水質要求不高，非常容易飼養。3個月性成熟，每隔1周即可產1次卵，一對每次可產幾百枚卵，卵子體外受精后體外發育，眾多胚胎發育同步且速度快，受精后24h 即可發育成型，產生血液，受精后的第2～6天血液最明顯。因此，教學中容易獲得觀察材料，具有可行性。

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

2.2 藥品配制和處理方法

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

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天每天換培養液2次，之后每天換液1次（換液時棄掉死亡的胚胎）。

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

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：A5040）溶于100mL Holt溶液，即為Tricaine 麻藥存儲液。使用時，將1mL Tricaine 麻藥存儲液溶于25mL 的Holt 培養液中即可［8］。實驗教師可統一對所有斑馬魚胚胎進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，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 改進后實驗的優勢

1）降低實驗成本。原觀察小魚尾鰭的實驗，需要尋找尾部色素相對較少的觀賞魚類作為觀察材料，每條魚約需要花費10元錢，每次觀察后需要養殖直至全年級所有班級完成實驗，實驗成本較高。斑馬魚價格便宜（網購價格約1元/條），易于養殖，一對一次產卵即可獲得幾百枚胚胎，第2～6天的幼體即可用于觀察，可滿足整個年級學生的實驗需求。

2）實驗操作方便。學生用膠頭滴管即可吸取1～2條斑馬魚置于凹槽載玻片中，發育第2～6天的斑馬魚幼體長約3mm，在低倍鏡下一個視野中即可看到完整魚體，避免了之前實驗需要花費較長時間在鏡下尋找尾鰭的問題，學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節。學生能有更多有效的觀察時間。

3）觀察效果好。學生能同時觀察到心臟泵血現象、血液流出和流入心臟的過程，觀察對象不僅限于毛細血管，而是對動脈、靜脈和毛細血管進行整體觀察并進行直觀的辨別判斷，例如可根據血液流出或流入心臟辨析動脈和靜脈，通過比較并行同級的動、靜脈管腔直徑和血流速度認識動、靜脈的特點。學生還可清晰地觀察到連接動、靜脈的毛細血管（尤其是節間血管ISV）中扁平狀血細胞單個通過（圖5）。

4）優化實驗教學設計，提高實驗課堂教學效率。以斑馬魚胚胎為材料，學生能直接觀察到包括心臟（圖6）、動脈、靜脈、毛細血管（圖7）等結構，觀察在約10min 內即可完成。