摘 要：實(shí)驗(yàn)選取了瑪麗、金苔鼠、接吻魚、虎皮魚等觀賞魚以及金魚藻、小青菜等材料，探討中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)有關(guān)生態(tài)瓶制作的設(shè)計(jì)，測定了不同環(huán)境下生態(tài)瓶中動(dòng)物與植物的生存狀況、病蟲害情況并進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)材料易取，實(shí)驗(yàn)中需要考慮的變量因子較多，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的能力，從而促進(jìn)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生態(tài)瓶；穩(wěn)定性；發(fā)散思維

高中生物教材中，增加了“小生態(tài)瓶的制作”的實(shí)驗(yàn)，目的在于：（1）學(xué)會(huì)小生態(tài)瓶的制作方法；（2）通過觀察生態(tài)瓶中生物的生存情況，了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程也是學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過程與方法，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，鍛煉和提高學(xué)生分析問題的能力，這正是新課程改革所倡導(dǎo)的，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了生物學(xué)的科學(xué)地位。

在中學(xué)生物教材中關(guān)于“小生態(tài)瓶的制作”這一實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過程中，給出了實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)步驟，我們可以以此為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，除了參考教材中的方法和步驟外，還要注意以下幾點(diǎn)：（1）生態(tài)瓶可以做成密封型，也可以做成開放型，前者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的基本成分和比例有著嚴(yán)格的要求，在物質(zhì)交換方面是相對(duì)封閉的，我們一般做的生態(tài)系統(tǒng)都是封閉的；（2）生態(tài)瓶必須是透明的，既讓里面的植物見光，又易于觀察；（3）生態(tài)瓶中放置的生物要有較強(qiáng)的生命力，計(jì)算好不同物種之間量的關(guān)系，不能過多地投放生物個(gè)體數(shù)量；（4）生態(tài)瓶制作完畢后應(yīng)貼上標(biāo)簽，寫好制作者的姓名和制作日期，瓶子不能隨意移動(dòng)；（5）每天觀察并記錄瓶中生物的存活情況、病蟲害及水質(zhì)狀況。根據(jù)以上要求，選取不同的實(shí)驗(yàn)材料加以組合，并設(shè)置不同的生態(tài)瓶放置環(huán)境，通過對(duì)不同生態(tài)瓶中植物生存狀況、動(dòng)物生存狀況和水質(zhì)的分析與記錄，得出生態(tài)系統(tǒng)最穩(wěn)定的生態(tài)瓶。從對(duì)小生態(tài)瓶的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的觀察及對(duì)影響其穩(wěn)定性的因素分析入手，再延伸擴(kuò)展到整個(gè)生物圈面臨的“生態(tài)危機(jī)”，增強(qiáng)學(xué)生的“環(huán)境意識(shí)”和“生態(tài)觀念”，使學(xué)生對(duì)于解決“生態(tài)危機(jī)”有自己的一些看法。

同時(shí)新課程改革提出了改革課程實(shí)施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于研究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲得新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是置身于新課改目標(biāo)中來理解并設(shè)計(jì)的。

一、實(shí)驗(yàn)材料

黑瑪麗，金瑪麗，金苔鼠，接吻魚，虎皮魚

金魚藻，小青菜

廣口瓶，微型玻璃瓶

二、實(shí)驗(yàn)方法

1.微型生態(tài)瓶和廣口生態(tài)瓶的制作

（1）瓶子處理：取10個(gè)相同的微型玻璃瓶和10個(gè)相同的廣口瓶，清洗干凈，并用開水燙一下瓶子和瓶蓋；

（2）放沙注水：往每個(gè)瓶里放1cm厚的沙子，再加新鮮的河水至瓶子容積的4/5；

（3）投放植物：待瓶內(nèi)水澄清后，在每個(gè)瓶子里放入大小相似的金魚藻；

（4）粘貼標(biāo)簽：在瓶子上貼上標(biāo)簽，注明瓶子序號(hào)1～10為微型生態(tài)瓶，11～20為廣口瓶，制作日期、制作者姓名；

（5）投放動(dòng)物：在每個(gè)瓶子中投放1條虎皮魚；

（6）加蓋封口：用保鮮膜裹住瓶口，再給瓶子加蓋；

（7）放置瓶子：將制作好的微型生態(tài)瓶放置在室溫25攝氏度的人工氣候室，有較強(qiáng)的散射光照射，之后不要再隨意移動(dòng)其位置。

2.不同生物組合的廣口生態(tài)瓶的處理

（1）瓶子處理：取40個(gè)大小相同的廣口瓶，清洗干凈，并用開水燙一下瓶子和瓶蓋；

（2）粘貼標(biāo)簽：在瓶子上貼上標(biāo)簽，注明瓶子序號(hào)21～60，制作日期、制作者姓名；

（3）放沙注水：往每個(gè)瓶里放1cm厚的沙子，再加新鮮的河水至瓶子容積的4/5；

（4）投放植物：待瓶內(nèi)水澄清后，在瓶子里放入大小相似的金魚藻；

（5）投放動(dòng)物：在21～30號(hào)瓶子中每一瓶投放1條金瑪麗，在31～40號(hào)瓶子中每一瓶投放1條金苔鼠，在41～50號(hào)瓶子中每一瓶投放1條接吻魚，在51～60號(hào)瓶子中每一瓶投放1條黑瑪麗；

（6）加蓋封口：用保鮮膜裹住瓶口，再給瓶子加蓋；

（7）放置瓶子：將制作好的微型生態(tài)瓶放置在室溫25攝氏度的人工氣候室，有較強(qiáng)的散射光照射，之后不要再隨意移動(dòng)其位置。

3.廣口生態(tài)瓶改變不同條件的處理

（1）瓶子處理：取40個(gè)大小相同的廣口瓶，清洗干凈，并用開水燙一下瓶子和瓶蓋；

（2）粘貼標(biāo)簽：在瓶子上貼上標(biāo)簽，注明瓶子序號(hào)61～100，制作日期、制作者姓名；

（3）放沙注水：往序號(hào)61～80，91～100的廣口瓶中，每個(gè)瓶里放1cm厚的沙子，然后往序號(hào)61～90的瓶子中注入新鮮的河水至瓶子容積的4/5，91～100號(hào)瓶中加水至瓶口；

（4）投放植物：待瓶內(nèi)水澄清后，在61～70號(hào)瓶子里放入大小相似的小青菜葉子，在71～100號(hào)瓶子中加入大小相似的金魚藻；

（5）投放動(dòng)物：在每個(gè)瓶子中放入1條接吻魚；

（6）加蓋封口：用保鮮膜裹住瓶口，再給瓶子加蓋；

（7）放置瓶子：將制作好的微型生態(tài)瓶放置在室溫25攝氏度的人工氣候室，有較強(qiáng)的散射光照射，71～80號(hào)瓶子用一疊報(bào)紙包住遮住光線，之后不要再隨意移動(dòng)其位置。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1.空間大小對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

由表1可以看出，1～10號(hào)微型生態(tài)瓶中的動(dòng)物普遍比11～20號(hào)廣口生態(tài)瓶中的死亡得早，而且其中綠色植物發(fā)黃情況以及水質(zhì)變化較快，因此可以得出廣口生態(tài)瓶中的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較高。

2.不同生物組合對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

由表2可以看出，瓶中放置接吻魚和金魚藻的生態(tài)瓶中動(dòng)物存活的時(shí)間最長，植物保持鮮綠時(shí)間較長，水質(zhì)狀況良好，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性最好。

3.改變不同條件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

由表3可以看出，改變生態(tài)瓶的植物種類、陽光、土壤、水量都對(duì)生態(tài)瓶的穩(wěn)定性造成一定程度的影響，其中序號(hào)為61～70的生態(tài)瓶由于放置的小青菜不是水生植物，因此動(dòng)物存活時(shí)間最短；序號(hào)為71～80的生態(tài)瓶沒有陽光的照射，植物無法進(jìn)行光合作用產(chǎn)生有機(jī)物，動(dòng)物存活時(shí)間也較短；序號(hào)為81～90的生態(tài)瓶由于沒有河沙，缺乏了生態(tài)系統(tǒng)必須的微生物，所以其中的生物存活時(shí)間也沒有序號(hào)為41～50的生態(tài)瓶中的長；序號(hào)為91～100的生態(tài)瓶中水加滿，難以形成密封狀態(tài)，可能受到外界病蟲害的影響，因此生物存活時(shí)間也沒有序號(hào)為41～50的長。

4.結(jié)論

生態(tài)瓶制作實(shí)驗(yàn)在中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)中占有很重要的地位，尤其在生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)方面舉足輕重。通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)制作過程，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析問題的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、解決問題的能力。

本課題研究在原來教材給出的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)步驟的基礎(chǔ)上，選取不同的實(shí)驗(yàn)材料加以組合，并設(shè)置不同的生態(tài)瓶放置環(huán)境，通過對(duì)不同生態(tài)瓶中植物生存狀況、動(dòng)物生存狀況和水質(zhì)的分析與記錄，得出了幾種不同條件下生態(tài)系統(tǒng)最穩(wěn)定的生態(tài)瓶。影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素有很多，本實(shí)驗(yàn)就空間大小、動(dòng)物類型、植物種類、土壤要求、陽光、水量等方面的變化進(jìn)行了研究探討。

（1）空間的大小：空間越大，氧氣越多，并且動(dòng)物活動(dòng)的空間比較大，空間較小會(huì)加速動(dòng)物的死亡，因此廣口瓶中的生物存活時(shí)間較長。

（2）動(dòng)物的種類：食性要求：能量流動(dòng)是生態(tài)系統(tǒng)的功能之一，為了讓植物合成的有機(jī)物傳遞到動(dòng)物體內(nèi)，因此植食性或雜食性的動(dòng)物在生態(tài)瓶中存活時(shí)間較長；適應(yīng)性要求：生態(tài)瓶中的生活環(huán)境與大自然有著天壤之別，適應(yīng)性較強(qiáng)的動(dòng)物存活的時(shí)間較長，本實(shí)驗(yàn)中接吻魚比其他幾種動(dòng)物更能適應(yīng)生態(tài)瓶的環(huán)境，存活的時(shí)間最長。

（3）植物的種類：部分學(xué)生會(huì)錯(cuò)誤地以為生態(tài)系統(tǒng)中只要有植物就行，其實(shí)所取的植物應(yīng)該是水生植物，因此陸生植物就不行，本實(shí)驗(yàn)中放置金魚藻的生態(tài)瓶中動(dòng)物存活時(shí)間更久。

（4）土壤要求：在河沙中存在一些生態(tài)系統(tǒng)必須的微生物成分，所以裝有河沙的瓶中生物存活時(shí)間更長。

（5）陽光：陽光給生態(tài)系統(tǒng)提供了總的能量，在光線較弱或較暗的地方，瓶中生物存活時(shí)間較短。

（6）水量：一般情況下水量越多，水中溶解氧的量就越多，但是在滿瓶水時(shí)，水蒸發(fā)形成的水蒸氣使瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大，易造成瓶中水外溢，難以形成密封狀態(tài)，所以，水量為4/5的瓶中生物存活時(shí)間更久。

因此得出在室溫25攝氏度時(shí)，放置在散射光較強(qiáng)的地方的瓶中裝有河沙、4/5水量的接吻魚和金魚藻的生態(tài)瓶的穩(wěn)定性最好。

本實(shí)驗(yàn)只是對(duì)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一些因素加以探討，實(shí)驗(yàn)材料的獲取、實(shí)驗(yàn)中需要考慮的變量因素還有很多，因此該設(shè)計(jì)是進(jìn)行發(fā)散性思維訓(xùn)練的較好素材，發(fā)散性思維是指在思考過程中，問題的信息朝各種可能的方向擴(kuò)散，并引出更多的新信息，使思考者能從各種設(shè)想出發(fā)，不拘泥于一條途徑，不局限于既定的理解，盡可能作出合乎條件的多種解答。對(duì)小生態(tài)瓶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，目的在于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。在生態(tài)瓶制作過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從其他角度來分析影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，例如非生物成分，包括陽光、水、土壤、空氣等；生物成分，包括綠色植物、動(dòng)物和微生物等。

參考文獻(xiàn)：

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？誗編輯 王夢玉