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        引進“大”生物 巧降實驗難度

        2015-01-07 23:27:49江東海羅琦
        中學生物學 2014年5期
        關鍵詞:草履蟲實驗改進酵母菌

        江東?!×_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,通過實驗設計的改進,降低實驗難度,增強可操作性。

        關鍵詞 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,若按教材的設想在中學開設難度較大,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,筆者結合本校的實驗條件,從實驗材料的選取著手,對該實驗內容加以修改,具體實驗設計如下。

        1.實驗材料

        實驗材料選擇的恰當與否是實驗能否成功的關鍵。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,對最后的結果產生影響。

        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,都要轉移培養(yǎng)液,這對種群數(shù)量也存在影響,可能導致結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,因對酵母菌的死體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,一方面導致實驗模糊,造成統(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.結語

        該實驗經過改進后,降低了實驗的難度,但不妨礙課程標準中關于學生建模能力和實驗設計能力的培養(yǎng),實現(xiàn)了實驗內容的軟著陸,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。

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