“不同水質對水生小動物的影響”實驗創新拓展

宋泉穎

文件編號：1003-7586（2018）11-0039-02

“不同水質對水生小動物的影響”屬于“城市生態”章節中一個探究性實驗。該實驗旨在讓學生在實驗與實踐探究過程中了解水質污染對水生小動物的影響，進而懂得保護環境的重要性，增強環保意識和責任感。除此之外，教師需引導學生在設計實驗方案過程中體會到實驗對照和重復的重要性。教材以金魚作為實驗對象，通過觀察不同pH水生環境對金魚活動的影響，推斷不同水質對水生小動物的影響。

教師可從實驗動物、觀察指標和采取水樣等三方面進行一定創新改進。實驗動物可從金魚拓展為水蚤，用水蚤代替金魚有以下好處：成本更低;方便多次重復實驗;學生在上個學期已經接觸過水蚤，對水蚤已經有一定了解;通過觀察水蚤心率來了解水蚤活動情況，以量化數據代替表象觀察更具有說服力。采取水樣方面也可不僅限于附近河水和不同比例不同pH的氨水溶液，也可拓展為含有不同污染物（如殺蟲劑、洗滌劑等）的水樣，幫助學生更直接體會到水質污染對水生小動物的影響。

在確定已經熟練掌握設計對照實驗的原則基礎上，學生通過教師課前準備的實驗材料（活體水蚤、殺蟲劑、洗滌劑等）自主設計實驗，探究環境污染對生物產生的影響，進而為下冊教師講解生態系統相關知識做好鋪墊。下面從實驗工具和材料、實驗設計方案、實驗結果與結論和實驗教學后反思等四個方面來介紹此拓展實驗。

1改進實驗器材——自制簡易攝像顯微鏡

由于水蚤心跳速度較快，學生在計數水蚤心率時經常出現少數或者多數。且大多數學校數碼顯微鏡臺數較少，僅供教師使用。筆者通過購置迷你自制家用攝像頭，將攝像鏡頭安裝在顯微鏡目鏡上，且與學校IPad同步使用完成自制簡易攝像顯微鏡的安裝。這樣不僅可幫助學生在IPad上清晰觀察到水蚤心臟跳動，還可將視頻錄制下來，幫助學生課后進一步確定水蚤心跳次數。

殺蟲劑：教師在課前通過網上購置樂果殺蟲劑。該殺蟲劑是內吸性有機磷殺蟲、殺螨劑，殺蟲范圍廣，對害蟲和螨類有強烈的觸殺和一定的胃毒作用，在昆蟲體內能氧化成活性更高的氧樂果。其作用機制是抑制昆蟲體內的乙酰膽堿脂酶，阻礙神經傳導而導致死亡，可防治多種作物上的刺吸式口器害蟲，潛葉性害蟲及某些蚧類有良好的防治效果。

洗滌劑：白貓檸檬紅茶洗滌劑。

活體水蚤獲取及養殖：本實驗采用的是“青翔圓水蚤”，體型較大，適應力強，使用泡沫箱培養，培養用水是暴曬2d后的自來水。飼養過程中必須保證基本日曬，夜晚無需加燈，培養溫度盡量控制在18～25℃之間。10～15d更換一次培養水，日常輕易不要攪動水面，保持靜水狀態。用酵母水或者綠藻水喂養，保證少食多餐原則，初期喂養盡量少喂。水蚤在生長過程中會脫殼，建議放養幾個蘋果螺幫助清理。

學生在實驗時配置6種質量分數的殺蟲劑溶液：1.25%、2.5%、5%、10%、20%、40%。學生在實驗時配置4種質量分數的洗滌劑溶液：2.5%、5%、10%、20%。

2實驗設計方案

①隨機取一只水蚤放在清水中，用吸水紙吸干體表部分水分，放在顯微鏡下觀察并記錄水蚤心跳次數。

②再將這只水蚤放在某一濃度環境溶液中，繼續觀察并記錄水蚤心跳次數。

③為減少實驗誤差，每一環境溶液重復三次，取平均值。

④不同濃度的環境溶液編以不同的組別，所有數據經過SPSS軟件分析，繪制成散點圖，并分析得到實驗結論。

3實驗結果

實驗結果見圖1、圖2。

通過設計該探究性實驗，筆者發現殺蟲劑或者洗滌劑對水蚤心率確實能產生一定影響，洗滌劑稀釋液可促使水蚤心率提高，水蚤心跳更快。與之不同，低于5%的殺蟲劑稀釋液使水蚤心率變快，超過5%的殺蟲劑稀釋液促進水蚤心率速率降低，使得水蚤心臟跳動更慢，超過20%的殺蟲劑可使水蚤致死。

4實驗教學后反思

該實驗結果證實了已被污染的水質對水蚤心臟確實產生一定的影響。教學即將結束之時，教師可以進一步引導學生思考：在泛濫使用殺蟲劑或者洗滌劑的當今社會，水質或者環境的改變對自然界其他的生物帶來了怎樣的不幸呢，長期使用殘留洗滌劑的水果蔬菜對人類的身體健康是否有隱患呢……這些開放性問題可鼓勵學生積極搜索課外資料對社會熱點問題關注并討論，從而在提高科學素養的同時進一步提高人文素養。

一個課時很難完成所有教學任務，因此教師可在課前錄制微視頻（如攝像軟件的使用和spss軟件使用方法）來提高上課效率。另外，教師也可通過培訓興趣小組，讓興趣小組成員在上課期間充當每組的“小組長”來幫助帶動其他同學更快完成本節實驗拓展課的教學任務。

本節拓展課較好體現“STEM”的教學理念，從科學、技術、工程和數學等多方面訓練學生觀察能力、分析能力、解答問題能力和動手技術能力等綜合能力，在過程中不斷突破實驗難點，提高工程素養，并通過引入數據專業分析SPSS軟件培養學生養成利用數學思維和數學建模方式分析實驗數據的能力。最后以探討“你所知道的環境污染對自然界生物產生的影響”社會話題，進一步“打開”學生發散性思維，培養學生社會責任感，引導學生用所學知識解決社會發展過程中遇到的難題。