指向生命觀念培養的初中生物探究性實驗設計
——以“不同咖啡因飲料對水蚤心率的影響”為例

（南京市第十三中學鎖金分校 江蘇南京 210000）

1 實驗設計思想

咖啡因是一種黃嘌呤生物堿化合物，是一種中樞神經興奮劑，能夠暫時地驅走睡意并恢復精力，臨床上用于治療神經衰弱和昏迷復蘇。有咖啡因成分的咖啡、茶、軟飲料及能量飲料在市場上十分暢銷。初中生正處于生長發育的關鍵時期，經常飲用含有咖啡因的飲料會影響自身的身體健康。學生通過探究可樂、咖啡、紅茶等常見飲料對水蚤心率的影響，有助于培養良好的生活習慣，樹立健康的生活意識，形成正確的生命觀念。

2 教學分析

2.1 教學目標

①說出含咖啡因的飲料對水蚤心率的影響。

②使用顯微鏡觀察水蚤的形態結構和心臟跳動情況，提高觀察能力。

③通過記錄數據比較水蚤心率的變化，形成一定的處理數據和分析數據的能力。

④養成良好的生活習慣，形成正確的生命觀念。

2.2 知識準備

水蚤是一種小型的甲殼動物，屬于節肢動物門、甲殼綱、枝角目，俗稱魚蟲。水蚤體小，長約2 mm，淺肉紅色，大部分生活在淡水中。水蚤的心臟位于背部中央偏上部位，心臟每跳動一次，包括一次舒張和一次收縮2個動作。水蚤心率每分鐘100～350次。水蚤的生殖為單性生殖，所產的卵稱“夏卵”，不需受精，可直接發育為成蟲。這些成蟲多是雌蟲，再進行孤雌生殖。

3 實驗設計方案

3.1 實驗材料

水蚤、載玻片、膠頭滴管、吸水紙、顯微鏡、咖啡、紅茶、可樂等。

3.2 實驗準備

實驗前需培養足量的水蚤，水蚤可在淘寶購買，具體培養方法如下：

（1）用水槽裝水，距離水槽口2～3 cm不溢出。

（2）用剪刀將稻草剪成長約5 cm的小段，用線扎成一束，用重物壓住稻草，確?？梢猿恋?。

（3）用紗布將豆渣包裹起來，用重物壓住，確保沉底。

（4）把水蚤倒入水槽中，并將水槽放到陽光充足的地方。夏天約一周后，即可看到水變綠，里面有大量水蚤。

3.3 實驗過程

（1）用滴管吸取一只水蚤放在載玻片中央的清水中，用吸水紙吸取多余的清水（不用蓋蓋玻片），注意控制水量，避免水蚤到處游動。

（2）使用低倍鏡觀察水蚤，找到水蚤的心臟，并記錄水蚤在清水中10 s內心臟跳動次數（數3次，計算平均值）。

（3）吸取含咖啡因的飲料，滴一滴在載玻片上。1 min后，用吸水紙吸取多余的液體。

（4）使用低倍鏡觀察水蚤，找到水蚤的心臟，并記錄水蚤在飲料中10 s內心臟跳動次數（數3次，計算平均值）。

（5）統計全班的實驗數據，分析實驗數據，得出結論。

（6）實驗后，教師要注意提醒學生把水蚤放回培養液，注重生命教育。

3.4 實驗結果

全班分成8個小組，分別探究了紅茶、咖啡和可樂3種飲料對水蚤心率的影響。紅茶、咖啡和可樂對水蚤心率的影響數據詳見表1。8個小組中，除了1個小組的水蚤心率沒有發生變化以外，其余7個小組的水蚤在紅茶飲料中1min之后心率都表現為加快。

表1 不同咖啡因飲料對水蚤心率的影響

2個小組探究出的數據顯示水蚤在咖啡中心率減慢，6個小組探究的數據均顯示水蚤在咖啡中1 min后心率加快。統計全班的平均值顯示水蚤在咖啡中1 min后心率會加快。

8個小組記錄的數據均顯示，水蚤在可樂中1 min后心率均減慢。這與紅茶和咖啡的結果是截然不同的，可見，不同種類的咖啡因飲料對水蚤心率產生的影響也不盡相同。

咖啡因飲料因種類不同，對水蚤心率的影響也不相同。在1 min內，紅茶飲料和咖啡均會使水蚤的心率加快，并且咖啡加快的速度更加明顯，而可樂會降低水蚤的心率。從該實驗中可以看出，無論是紅茶、咖啡還是可樂，都會對水蚤的心率產生影響。