對“觀察蚯蚓的運動”實驗的改進設計

潘芬

摘要 “觀察蚯蚓的運動”實驗存在實驗選材、實驗方法與實驗效果的不足，對此進行改進：用玻璃燒杯與顯微鏡專用擦鏡紙制作成粗糙與光滑平面，設置對照組，學習控制變量的方法。將觀察實驗轉變成定量實驗，學習科學的測量、統計、分析數據、得出結論。改進實驗的實驗現象明顯，也培養了學生嚴謹的科學態度和生物科學探究能力。

關鍵詞 蚯蚓的運動 實驗改進 剛毛

中圖分類號 Q-331

文獻標志碼 B

1原實驗的不足

“觀察蚯蚓的運動”實驗是蘇科版七年級下冊“土壤中的生物”一節的內容。教材上要求將蚯蚓放在粗糙的玻璃板和光滑的玻璃板上，觀察其運動表現，使學生獲得“蚯蚓的剛毛在運動中起支撐和固定作用，蚯蚓是依靠肌肉的收縮和剛毛的協助進行運動的”這一認知。按照教材提供方法進行實驗后，發現該實驗存在以下不足：

1實驗選材上的不足。蚯蚓生活在土壤中。但是學校主要種植樹木，缺少肥沃松軟土壤。因此，學生在校園中挖掘土壤從中尋找蚯蚓有一定難度。且學生挖掘到的蚯蚓數量較少，大小不一，活力不同，開展實驗存在一定困難。實驗時，將蚯蚓放在16開大小的玻璃板上;但觀察時，蚯蚓常常要爬出玻璃板，學生需要不停調整蚯蚓的位置，對蚯蚓的運動會產生一定的干擾，同時也會影響觀察的效果。

2實驗方法上的不足。原實驗是觀察實驗，要求學生觀察說出蚯蚓在光滑和粗糙平面的運動差異，從而推測出剛毛在蚯蚓運動中的作用。這是一個定性實驗，對學生的要求較低，只需要學生進行觀察和描述現象，對學生探究能力的培養是片面的、低層次的。為了發展學生的科學素養，培養學生的科學實驗能力，教師可以將原實驗重新開發設計成定量實驗，組織學生進行觀察、測量、統計、記錄等等活動，鍛練學生的綜合能力。

3實驗現象上的不足。由于教材中實驗用到的是光滑的和粗糙的玻璃板，在課堂實踐中玻璃板笨重易碎裂，可能會對學生造成一定的傷害。學生進行觀察時，只能大致比較蚯蚓在光滑玻璃板上和粗糙玻璃板上運動的情況。如果蚯蚓在2個平面上運動的差異不大，那么學生只會得到模糊的結果，無法形成對剛毛在運動中的作用的認知，達不到實驗的目的。另外，在實驗過程中還有許多其他因素的干擾，如每次要用濕棉球擦拭蚯蚓身體，使蚯蚓身體上帶有較多水分，減小了摩擦力，反而使蚯蚓在光滑平面上運動更靈活更快，從而產生與預測相反的實驗現象。在多次的課堂實踐中，因為以上種種原因，導致該實驗的結果十分隨機，且與教材的知識點不一致，也容易使學生產生誤解。2實驗的改進設計

2.1實驗材料的選擇

由于土壤中挖掘蚯蚓存在種種不足，經過比較最終選擇了購買飼養的蚯蚓為實驗原材料。實踐證明飼養的蚯蚓數量大，體長大小一致，并且個體具備十足的活力，適合作為實驗材料。在實踐中發現，選擇體長約為5～7cm、直徑約為4～5mm的蚯蚓，實驗效果十分明顯。

3實驗方法的改進

3.1實驗裝置的改進

原實驗中選擇粗糙的和光滑的玻璃板進行觀察實驗，由于受到其他因素的干擾，常常會出現隨機的實驗效果。因此，在筆者多次實踐下，對實驗裝置進行改進，用250mL玻璃燒杯與顯微鏡專用擦鏡紙制作粗糙與光滑平面。

制作方法：選擇1只250mL的潔凈玻璃燒杯，剪取5cm×8cm大小的擦鏡紙。將擦鏡紙貼壁放入燒杯中，距離燒杯底部約1cm。在擦鏡紙上噴少量水，使擦鏡紙緊貼燒杯壁，多余水分倒掉，避免大量積存在燒杯底部。這樣在一只燒杯中就制作成了粗糙的一面與光滑的一面，形成了僅有一個變量的對照組。3.2實驗方法的設計

學生利用改進好的實驗裝置，進行分組實驗。實驗操作簡單，效果明顯。具體操作：選擇一條健壯的蚯蚓，放入燒杯底部。將燒杯傾斜一定的角度，使蚯蚓位于光滑一側的底部（圖1）。靜待蚯蚓安靜，當蚯蚓開始向上爬行時開始計時。計時30s，用馬克筆在玻璃板壁上進行標記，然后測量蚯蚓向上爬行的距離。測量完成后，轉動玻璃杯，使蚯蚓位于粗糙一側的底部，重復以上的實驗步驟，觀察、測量與記錄。一組實驗結束后，可以再次進行重復實驗，得到多組數據。最后，小組成員對最終實驗的數據進行匯總，分析、比較，得出實驗結論。

4實驗改進后的優點

4.1設置對照科學

原實驗會出現隨機結果的原因在于對照組設置時沒有嚴格控制變量，大大影響了實驗結果。實驗改進后，使玻璃燒杯中同時存在光滑和粗糙的表面，實驗過程只需一條蚯蚓就能完成。燒杯底部的少量水分能保持蚯蚓體表的濕潤，避免因擦拭蚯蚓體表產生干擾。轉動燒杯使蚯蚓從一個平面轉向另一個平面，避免轉移蚯蚓過程中對蚯蚓產生的驚嚇及傷害。此裝置對蚯蚓而言是一個安靜的半封閉空間，避免蚯蚓在玻璃板上四處爬行產生的干擾。因此改進后的實驗比較嚴格地遵循對照實驗設置的單一變量原則，可以使學生體驗到科學實驗的方法。

4.2培養實驗能力

實驗轉變成定量實驗，需要參與的學生實事求是地測量、統計、匯總、分析實驗數據、表述實驗結果、用科學數據得出結論，有利于培養學生嚴謹的學習態度和生物科學探究能力。學生在實驗中體驗了小組合作進行探究的過程，激發了他們主動參與的積極性，收獲了成功的體驗。

4.3實驗材料簡單

實驗中使用到的玻璃燒杯和擦鏡紙，為實驗室裝備的常用器材，十分容易獲取，制作過程也相當簡單，有利于實驗的大規模開展。改進后的裝置可以反復利用，清洗也非常方便，可以保持實驗室環境的干凈衛生，降低了實驗的成本。

5實驗反思

實驗改進后取得了明顯的實驗效果。在實驗過程中，學生可以觀察到蚯蚓在玻璃燒杯光滑一側向上爬行比較困難，稍向上爬行一段距離就滑落下來，不斷蠕動、伸縮，運動受到較大限制;而在粗糙的一側，蚯蚓爬行非常順暢，很快向上運動，現象對比十分明顯。學生參與了科學探究的完整過程，學習了設計對照實驗控制單一變量的科學方法，培養了科學探究能力、發展了科學思維。但是在初中生物實驗教學中，培養學生的科學探究能力和發展科學思維是循序漸進的過程，不是一蹴而就的。教師要盡量將課本實驗貼合教學實際，進行創新改進，充分發揮生物實驗的學科教育功能，培養學生的生物學學科核心素養。

參考文獻：

[1]李沁晏.“觀察蚯蚓的運動”實驗的改進[J].生物學通報，2017，（8）：52-53.

[2]王娣英.“觀察蚯蚓的運動”實驗的探索和改進[J].生物學通報，2017，（8）：54-55.

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