引進“大”生物 巧降實驗難度

江東海　羅琦

摘要 采用蘋履蟲替代酵母菌作為實驗材料進行“種群數量的變化”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·穩態與環境》教科書中設置了實驗“探究種群數量變化”，旨在讓學生通過對培養液中酵母菌種群數量連續7d的觀察，探究變化規律，進而統計數據，構建數學模型，繪制變化曲線。但筆者在實際教學中發現，該實驗過程比較復雜，耗時較長，且學生對血球計數板的計數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），導致統計酵母菌時必須借助顯微鏡和血球計數板，而學生對血球計數板的認識不清，導致計數常常不準，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統計。

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，學生連續觀察1h以上容易出現頭暈等癥狀。

（2）培養皿：草履蟲的活動范圍較大，選擇培養體積較大的容器可降低空間對種群數量的影響。教材中使用試管作為培養器皿，在初期統計時，因要將全部的培養液都要進行統計，所以在每次統計時，都要轉移培養液，這對種群數量也存在影響，可能導致結果與真實情況存在差異。而使用培養皿統計草履蟲的種群數量變化時，可避免轉移培養液對種群數量的影響，即使后期種群數量太大，抽樣計數同樣方便。

3.實驗試劑

探究酵母菌的種群數量的變化實驗中，在統計的過程中，因對酵母菌的死體或活體在顯微鏡下難以區分而導致統計數據偏大，部分學者認為可通過染色的方式加以區分，而筆者在實踐過程中發現進行染色有兩點不妥，一方面導致實驗模糊，造成統計的困難，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容器造成的誤差。

4.實驗步驟

4.1培養液配制

草履蟲喜生活在有機質豐富的環境中，可采用稻草培養基培養（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液，滅菌待用）。

4.2采集培養

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。

以上步驟教師完成。

4.3分組編虧

將經滅菌的培養皿分成若干組，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），加上小組共同統計，統計方便、省時，可增加重復組的數目，降低實驗誤差。

4.4接種

向每個培養皿中加入10mL培養液，并接種10只草履蟲。

4.5統計

將培養皿放人恒溫箱中，在適宜條件下培養，每24h統計一次，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，實現了實驗內容的軟著陸，加上草履蟲在人教版必修～開始就出現其圖片，現在可通過解剖鏡實際觀察，更激發了學生學習生物學的興趣。

研究決定種群數量和分布的生態因素具有重大應用價值，如確定合理利用漁業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量變化和時間的關系，可引入食物濃度、溫度等環境因素進行研究，讓學生切實體會環境因素對種群動態的影響，加深對種群增長曲線的理解。