非生物因素對某種生物的影響實驗探究

王娣英

摘 要 通過“光對鼠婦分布影響”的探究活動，可以培養學生的科學探究能力，促進學生對科學探究的理解，進而落實初中生物學課程標準中的重要部分——“科學探究”。對探究實驗的實驗材料、探究方法和實驗裝置做了進一步調整和改進，既提高了學生探究的興趣，也提高了探究實驗的效果和說服力。

關鍵詞 非生物因素 鼠婦 大麥蟲

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

“非生物因素對生物的影響”這節是七年級上冊生物學的一個重要教學內容，通過“光對鼠婦分布影響”的探究活動，可以培養學生的科學探究能力，促進學生對科學探究的理解，進而落實初中生物學課程標準中的重要部分——“科學探究”。

1 實驗材料的選擇

1.1 鼠婦

在庭院中的花盆、磚塊、石塊、土塊、草堆下以及在菜園、樹林中除草后的草堆下都比較多。鼠婦是一種身體略扁、長橢圓形、灰褐色或黑色的小動物，俗稱潮蟲。探究光照條件是否影響鼠婦的分布實驗，存在以下問題：

（1） 鼠婦在農場、農村好找，但在大城市讓學生找鼠婦，就比較困難，可能還涉及到學生的安全問題。

（2） 鼠婦爬行速度較快，抓的時候容易跑掉，在做實驗的時候教師也要注意，否則影響實驗的繼續進行，有時甚至會影響實驗教學的秩序。

（3） 此實驗受到季節的限制，如果在冬天做，找鼠婦就更困難了。

（4） 鼠婦比較敏感，做實驗時把它放在濕土上，在明暗兩側的中央各放5只鼠婦，要靜置2 min后才能觀察統計實驗結果，因為在抓放的時候它已經受到了驚嚇，每分鐘統計一次，明亮處和陰暗處鼠婦的數目，統計10次。而且濕土必須鋪平，否則會影響分布，并且不能太厚否則有的鼠婦就鉆到土里不動了，也會影響統計數目。

1.2 黃粉蟲

黃粉蟲又叫面包蟲，幼體大小3 cm左右，幼蟲體表呈黃色，在鳥市和賣觀賞魚的市場一年四季都有賣，好飼養而且價格便宜。用黃粉蟲的幼蟲來做光照條件是否影響小動物的分布探究實驗，存在的問題是：黃粉蟲的幼蟲對光的敏感性沒有鼠婦明顯，而且爬行速度比較慢，導致探究時間較長。

優點是：黃粉蟲的幼蟲實驗材料容易獲得，一年四季都有，不受季節限制，而且它的爬行速度較慢，不用擔心逃跑。黃粉蟲的幼蟲對手抓、驚嚇等刺激不敏感，實驗時靜置時間可縮短或省略直接觀察即可。

1.3 大麥蟲

大麥蟲又稱超級面包蟲或超級黃粉蟲，幼蟲體長5 cm左右，生命力強，并且耐饑，耐渴，生長發育的最適溫度為18～30℃，可用麥麩皮飼養。用大麥蟲的幼蟲做光照條件是否影響小動物的分布探究實驗最好，有以下幾個優點：

（1） 大麥蟲的幼蟲在鳥市和賣觀賞魚的市場一年四季都有賣，實驗材料好取，而且不受季節限制，價格便宜，生命力強，耐饑，耐渴，整個年級10個班實驗都做完，幼蟲都依然正常存活。

（2） 大麥蟲的幼蟲對光的反應明顯比黃粉蟲的幼蟲敏感，并且爬行速度比黃粉蟲的幼蟲快，實驗結果更為顯著。

（3） 存放方便，存放在深度為6 cm以上的器皿都可以不用加蓋，也不會跑掉。

綜上所述，在鼠婦、黃粉蟲、大麥蟲這三中實驗材料中，用大麥蟲的幼蟲做非生物因素對某種生物的影響實驗材料最好。

2 實驗思路

（1） 設計明暗不同、但是相通的兩種環境，各放入等量的鼠婦（或黃粉蟲的幼蟲、大麥蟲的幼蟲）若干只，過一段時間后看兩邊的個體數量有何變化，并統計記錄結果。

（2） 也可以設計干濕度不同、但是相通的兩種環境，均見光或均不見光，其他步驟與上述相同，探究濕度對小動物分布的影響。

這樣就可以通過探究實驗證明光照和濕度對小動物分布的影響，并且與教科書中的語言敘述相呼應。這種設計既增加了實驗的內容，又可以讓學生自主選擇探究的項目，激發學生創新思維的意識，并且進一步提高了學生探究的興趣。

3 實驗裝置

教科書中介紹的方法是這樣的：在鐵盤內（或紙盒內）鋪上一層濕土，以橫軸中線為界，一側蓋上紙板，一側蓋上玻璃板，這樣兩側就形成了陰暗、明亮的兩種環境。按此方法操作后，發現濕土必須鋪平否則會影響分布，并且不能太厚，否則有的鼠婦就鉆到土里不動了，也會影響統計數目。

改進的方法：（1） 在鐵盤內鋪一層定性濾紙澆濕，將水倒掉，形成一個潮濕的環境。這樣設計后，小動物爬行速度更快，明暗處分布更為明顯，也更容易統計結果。

（2） 在鐵盤內以橫軸中線為界，一側鋪濕的定性濾紙，一側鋪干燥的定性濾紙，上面整個蓋上紙板或者都不蓋紙板（相同條件），探究濕度對小動物分布的影響。

4 方法步驟

教科書中介紹的方法是這樣的：以小組為單位進行實驗探究，在兩側中央各放入5只小動物，靜置2 min。每分鐘統計一次明亮處和陰暗處（或兩側的）小動物數目，統計10次，將統計的結果填寫在表格中。

實驗發現在做完第一次統計后，必須把小動物抓回，再重復上次的過程，再靜置2 min，然后再統計，以后每次都如此。如果第一次統計后不再抓回小動物，以后每1 min統計1次兩側的數目.雖然統計的次數多，結果還應該是一次實驗的結果。因為雖然是多只小動物，但也不能排除集群分布的影響，沒有遵循重復性實驗原則。如果按全班統計出的結果，才應該是合理的實驗結果。而且如果每次都重復第一次的過程，小動物連續受到驚嚇，靜置時間應該更長些，這樣一來，實驗就需要很長的時間。

因此，對探究的方法和裝置做了進一步調整和改進：

（1） 方法：第一次統計完后將紙板和玻璃板的位置調換過來，不要再抓小動物，這樣可以避免鼠婦等小動物受到驚嚇，不用靜置就可以繼續觀察統計記錄結果。

（2） 裝置的改進：

用規格為直徑18 cm左右的培養皿，在皿蓋邊粘一圈黑膠帶，在皿蓋上一半粘一層黑紙，或者在皿蓋上一半蓋黑紙板，每統計一次后調換到另一半，就將明暗兩處環境置換。在培養皿的底部鋪一層澆濕的定型濾紙，即可使用。這個裝置可以長期使用，在使用時，每統計完一次后，直接轉動皿蓋，就將明暗兩處環境置換，再按要求每隔一段時間統計一次。這個裝置的優點是制作簡單，操作方便，體積小易存放，可長期使用，易觀察，并且可以更有效地防止小動物逃走。

5 實驗結果統計

實驗一：用規格為直徑18 cm的培養皿，在培養皿蓋邊沾一圈黑膠帶（避光），在培養皿蓋上一半粘上黑紙（模擬黑暗環境），另一半不粘紙（模擬明亮環境），在培養皿底部鋪上一層干燥的定性濾紙（模擬干燥環境）。在干燥的環境下，明亮處和陰暗處各放8條大麥蟲的幼蟲，不需要靜置2 min，每隔1 min統計一次結果見表1。

實驗二：用規格為直徑18 cm的培養皿，在培養皿蓋邊粘一圈黑膠帶（避光），在培養皿蓋上一半粘上黑紙（模擬黑暗環境），另一半不粘紙（模擬明亮環境），在培養皿底部鋪上一層干燥的定性濾紙（模擬干燥環境）。在干燥環境下，明亮處和陰暗處各放8條大麥蟲的幼蟲，每隔1 min統計一次結果。每統計一次后，直接轉動培養皿蓋，就將明暗處環境置換（表2）。

實驗三：用規格為直徑18 cm的培養皿，在培養皿底部一半鋪一層干燥的定性濾紙（模擬干燥環境），另一半鋪一層潮濕的定性濾紙（模擬潮濕環境）。培養皿蓋不做處理（模擬明亮環境）。在明亮環境下，干燥處和潮濕處（即一半是干燥的定性濾紙，一半是潮濕的定性濾紙）各放8條大麥蟲的幼蟲，靜置2 min，每隔1 min統計一次結果見表3。

實驗結果分析：實驗一和實驗二均可以說明大麥蟲的幼蟲喜歡生活在陰暗的環境中，但實驗二更具有說服力。實驗三可以說明大麥蟲的幼蟲喜歡生活在潮濕的環境中。

實驗四：用規格為直徑18 cm的培養皿，在培養皿蓋邊粘一圈黑膠帶（避光），在培養皿蓋上粘上黑紙（模擬黑暗環境），在培養皿底部一半鋪一層干燥的定性濾紙（模擬干燥環境），另一半鋪一層潮濕的定性濾紙（模擬潮濕環境）。在黑暗環境下，干燥處和潮濕處（即一半是干燥的定性濾紙，一半是潮濕的定性濾紙）各放8條大麥蟲的幼蟲，不靜置2 min，每隔1 min統計一次結果見表4。

實驗結果分析：實驗四可以說明大麥蟲的幼蟲喜歡生活在潮濕的環境中。

實驗五：在鐵盤（或是紙盒、塑料盒）內鋪一層定性濾紙，用水澆濕（注意將多余的水倒掉），以橫軸中線為界線，一側蓋上紙板，另一側蓋上玻璃板，這樣兩側就形成了明亮處和陰暗處兩種環境，在兩側的中央各放入8條大麥蟲的幼蟲，靜置2 min后每隔1 min統計一次結果，記錄10次，統計結果見表5。

實驗六：在鐵盤（或是紙盒、塑料盒）內鋪一層定性濾紙，用水澆濕（注意將多余的水倒掉），以橫軸中線為界線，一側蓋上紙板，一側蓋上玻璃板，這樣兩側就形成了明亮處和陰暗處兩種環境，在兩側的中央各放入8條大麥蟲的幼蟲，靜置2 min后，每隔1 min將紙板和玻璃板置換（明亮處和黑暗處環境改變），記錄10次，統計結果見表6。

實驗結果分析：實驗五和實驗六均可以說明大麥蟲的幼蟲喜歡生活在陰暗的環境中，但是實驗六更具有說服力。

實驗一、二、三、四和實驗五、六相比，前者的裝置制作更簡單，操作更容易，體積小易存放，可長期使用，易觀察，并且可以更有效地防止小動物逃走。