初中生物學“斑馬魚”系列實驗的開發與應用*

丁家海

（安徽省合肥一六八中學 安徽合肥 230000）

斑馬魚屬鯉科（Cyprinidae）短擔尼魚屬（Danio）,原產于南亞，是一種常見的熱帶魚。斑馬魚體型纖細，成體長3～4 cm，對水質要求不高［1］。胚胎發育時間短，身體色素單一。斑馬魚具有生命力強、飼養條件簡單、易成活、繁殖能力強、繁殖速度快等眾多優點，作為初中生物學課堂的模式實驗動物有著明顯的優勢。通過以斑馬魚作為材料的系列實驗，學生動手能力、實驗設計能力、收集與處理信息能力及自制實驗器材能力均得到了提高，且更有利于培養學生的科學探究素養。本文結合蘇教版初中生物學課堂中的部分實驗，利用斑馬魚對系列實驗進行改進，使得實驗效果更加凸顯。

1 優化實驗材料，實驗效果更佳顯著

在教材7年級下冊第10 章第2 節觀察“魚尾鰭的血液流動”實驗中，教材沒有明確提出具體使用哪種魚進行觀察，大多數教師會選擇生活中易得的金魚或泥鰍作為實驗材料。但由于金魚和泥鰍體型較大，置于培養皿中觀察時容易跳動，且二者尾鰭中色素含量較多，不容易快速而準確地找到血管。斑馬魚作為實驗材料的突出優點是體型較小，可直接置于載玻片上，用棉花纖維蓋住，且尾鰭色素較少易于觀察血管。學生能根據尾鰭中血液的流動速度，判斷血管的種類并觀察血液流動的方向。

實驗步驟：①取干凈的載玻片，并在其中央滴3 滴清水；②撈取一條成年的斑馬魚置于清水滴中；③將少量的棉花纖維潤濕后，覆蓋在斑馬魚身體的上側，漏出尾鰭部分；④用低倍鏡觀察尾鰭中的血液流動情況；⑤觀察過程中不斷地在棉花纖維上滴加少量清水，以利于斑馬魚的呼吸。

斑馬魚尾鰭色素較少，血管較為分散，易于找到清晰的血管和血細胞（圖1），利于學生理解血細胞流動與血管的關系。

圖1 魚尾鰭的血液流動

2 創新實驗思路，源于教材而勝于教材

在教材8年級上冊第14 章第2 節觀察“鯽魚”的實驗中，鯽魚體型較大，不易攜帶且成本較高，實驗后易造成材料的浪費。探究魚鰭與運動的關系實驗中，教材沒有給出具體的操作要求，且鯽魚魚鰭較硬，必須用大型的骨剪才能去除，容易傷及學生。改用斑馬魚作為實驗材料更容易完成實驗。

實驗步驟：①取一條成年斑馬魚置于培養皿中，觀察其外部形態，并根據教材中魚的結構圖說出斑馬魚的身體結構；②用手觸摸斑馬魚，感受魚類的體表；③在1 000 mL 的燒杯中裝入400 mL清水，將斑馬魚置于水中，用滴管吸取紅墨水滴在斑馬魚口的前部，觀察發生的現象；④取4 條生理狀態相似的斑馬魚，第1 條用彎頭眉剪剪去尾鰭，第2 條剪去胸鰭和腹鰭，第3 條剪去背鰭和臀鰭，第4 條不作處理作為對照組；⑤觀察和記錄斑馬魚的運動情況。

斑馬魚魚體小，易于學生觀察其外觀并探究魚類的呼吸。通過增設魚鰭與運動的關系的實驗（2 中步驟④和⑤），幫助學生理解教材中沒有展開的結論。在實驗中可明顯觀察到：尾鰭在游泳時產生推力，控制運動方向；胸鰭和腹鰭能維持身體的平衡、改變運動的方向；背鰭和臀鰭參與調節魚體在水中垂直平衡。通過實際觀察與探究，學生對結構與功能觀有了更加清晰的認識。此外，斑馬魚的再生能力強，剪去魚鰭的斑馬魚在10 d 左右可重新長出，可實現對材料的多次循環利用。

3 將定性實驗改為定量實驗，增強環保意識

在教材7年級下冊第13 章第1 節探究 “模擬酸雨影響植物種子的萌發”的實驗中，實驗目的為探究酸雨的危害，以增強學生保護環境的意識［2］。教材推薦選用小麥種子作為實驗材料，實驗一般需要1 周才可觀察到實驗效果，且需要定期維護種子的生長，實驗周期長，操作難度大。選用斑馬魚作為實驗材料，實驗效果十分明顯，且可在課堂上完成。

實驗步驟：①課前教師利用白醋配制pH 值為3、4、5、6 的4 組溶液，作為實驗組以模擬酸雨；同時設置pH 值為7 的對照組；②選取生理狀態相似的斑馬魚15 條；③在每個pH 值的溶液中隨機放入3 條斑馬魚；④觀察每組斑馬魚的生活狀況并記錄；⑤實驗前測量1 次呼吸頻率作為對照，之后每隔2 min 測1 次呼吸頻率。

選用動物作為實驗材料，實驗周期短，課堂上即可完成實驗；利于學生對實驗的理解，直觀定性觀察模擬酸雨對斑馬魚體色的影響（圖2）。通過對呼吸頻率測定讓學生利用Excel 表格對數據進行處理（表1），定量分析酸雨對斑馬魚生命活動的影響；并繪制折線圖，從定量的角度直觀地觀察到模擬酸雨對斑馬魚呼吸頻率的影響（圖3）。

圖2 不同pH 值下斑馬魚的體色

圖3 模擬酸雨對斑馬魚呼吸頻率的影響

表1 模擬酸雨對斑馬魚呼吸頻率的影響記錄表（單位：次／min）

4 拓展實驗情境，養成良好的生活習慣

在教材8年級下冊第26 章第1 節探究“酒精對水蚤心率的影響”實驗中，教材選用酒精、水蚤等實驗材料，通過定量分析說明酗酒對人體健康的危害。但水蚤不易取得，體型太小不易觀察，且需要較高的顯微鏡操作技能；教材并未通過實驗體現煙草對人體健康的危害。因此，利用斑馬魚胚胎作為實驗替換材料，設計了“探究煙酒對斑馬魚心率的影響”實驗，可較為簡單且直觀地完成實驗。

實驗步驟：①在斑馬魚魚缸中取若干斑馬魚胚胎備用；②取6 個培養皿編號為1、2、3、4、5、6號，并分別裝入清水、5%、10%、15%、20%、25%的酒精溶液；③將斑馬魚胚胎分別放置于培養皿中，靜置2 min；④用顯微鏡分別觀察斑馬魚的心率跳動，并計數；⑤將每組記錄的數據匯總至Excel表格中，制作心率變化的折線圖；⑥將以上實驗中的酒精改為煙草浸出液即可完成煙草對斑馬魚心率的影響實驗。

利用斑馬魚胚胎做實驗，體型較水蚤更大，學生觀察更方便，易于計數。增加煙草浸出液對斑馬魚胚胎心率的影響實驗，鞏固了探究目的；資料顯示斑馬魚與人類基因有87%的相似度［3］，加強學生對煙酒危害人體健康的認識。

5 實驗材料長期循環利用

在教材8年級上冊第20 章第1 節探究“小型生態系統的穩定性”實驗中，教材要求學生學習觀察和研究生態系統，指導學生制作小型生態系統用于觀察。可選用斑馬魚作為小型生態系統的主要動物材料。

圖4 利用斑馬魚制作生態瓶

實驗步驟：①選擇清潔能封口的魚缸；②在魚缸中放入干凈的沙石、土質較好的土壤、蕨類植物2 株、藻類植物若干、斑馬魚若干、蝸牛2 只、蚯蚓4條、小烏龜2 只；③將以上材料放入魚缸后，加入2／3 干凈的池塘水；④蓋上蓋子，觀察現象（圖4）。

該實驗利于學生對生態系統及斑馬魚生活習性進行長期觀察。