非生物因素对某种生物的影响实验探究
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摘 要 通过“光对鼠妇分布影响”的探究活动，可以培养学生的科学探究能力，促进学生对科学探究的理解，进而落实初中生物学课程标准中的重要部分——“科学探究”。对探究实验的实验材料、探究方法和实验装置做了进一步调整和改进，既提高了学生探究的兴趣，也提高了探究实验的效果和说服力。
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
“非生物因素对生物的影响”这节是七年级上册生物学的一个重要教学内容，通过“光对鼠妇分布影响”的探究活动，可以培养学生的科学探究能力，促进学生对科学探究的理解，进而落实初中生物学课程标准中的重要部分——“科学探究”。
1 实验材料的选择
1.1 鼠妇
在庭院中的花盆、砖块、石块、土块、草堆下以及在菜园、树林中除草后的草堆下都比较多。鼠妇是一种身体略扁、长椭圆形、灰褐色或黑色的小动物，俗称潮虫。探究光照条件是否影响鼠妇的分布实验，存在以下问题：
（1） 鼠妇在农场、农村好找，但在大城市让学生找鼠妇，就比较困难，可能还涉及到学生的安全问题。
（2） 鼠妇爬行速度较快，抓的时候容易跑掉，在做实验的时候教师也要注意，否则影响实验的继续进行，有时甚至会影响实验教学的秩序。
（3） 此实验受到季节的限制，如果在冬天做，找鼠妇就更困难了。
（4） 鼠妇比较敏感，做实验时把它放在湿土上，在明暗两侧的中央各放5只鼠妇，要静置2 min后才能观察统计实验结果，因为在抓放的时候它已经受到了惊吓，每分钟统计一次，明亮处和阴暗处鼠妇的数目，统计10次。而且湿土必须铺平，否则会影响分布，并且不能太厚否则有的鼠妇就钻到土里不动了，也会影响统计数目。
1.2 黄粉虫
黄粉虫又叫面包虫，幼体大小3 cm左右，幼虫体表呈黄色，在鸟市和卖观赏鱼的市场一年四季都有卖，好饲养而且价格便宜。用黄粉虫的幼虫来做光照条件是否影响小动物的分布探究实验，存在的问题是：黄粉虫的幼虫对光的敏感性没有鼠妇明显，而且爬行速度比较慢，导致探究时间较长。
优点是：黄粉虫的幼虫实验材料容易获得，一年四季都有，不受季节限制，而且它的爬行速度较慢，不用担心逃跑。黄粉虫的幼虫对手抓、惊吓等刺激不敏感，实验时静置时间可缩短或省略直接观察即可。
1.3 大麦虫
大麦虫又称超级面包虫或超级黄粉虫，幼虫体长5 cm左右，生命力强，并且耐饥，耐渴，生长发育的最适温度为18～30℃，可用麦麸皮饲养。用大麦虫的幼虫做光照条件是否影响小动物的分布探究实验最好，有以下几个优点：
（1） 大麦虫的幼虫在鸟市和卖观赏鱼的市场一年四季都有卖，实验材料好取，而且不受季节限制，价格便宜，生命力强，耐饥，耐渴，整个年级10个班实验都做完，幼虫都依然正常存活。
（2） 大麦虫的幼虫对光的反应明显比黄粉虫的幼虫敏感，并且爬行速度比黄粉虫的幼虫快，实验结果更为显著。
（3） 存放方便，存放在深度为6 cm以上的器皿都可以不用加盖，也不会跑掉。
综上所述，在鼠妇、黄粉虫、大麦虫这三中实验材料中，用大麦虫的幼虫做非生物因素对某种生物的影响实验材料最好。
2 实验思路
（1） 设计明暗不同、但是相通的两种环境，各放入等量的鼠妇（或黄粉虫的幼虫、大麦虫的幼虫）若干只，过一段时间后看两边的个体数量有何变化，并统计记录结果。
（2） 也可以设计干湿度不同、但是相通的两种环境，均见光或均不见光，其他步骤与上述相同，探究湿度对小动物分布的影响。
这样就可以通过探究实验证明光照和湿度对小动物分布的影响，并且与教科书中的语言叙述相呼应。这种设计既增加了实验的内容，又可以让学生自主选择探究的项目，激发学生创新思维的意识，并且进一步提高了学生探究的兴趣。
3 实验装置
教科书中介绍的方法是这样的：在铁盘内（或纸盒内）铺上一层湿土，以横轴中线为界，一侧盖上纸板，一侧盖上玻璃板，这样两侧就形成了阴暗、明亮的两种环境。按此方法操作后，发现湿土必须铺平否则会影响分布，并且不能太厚，否则有的鼠妇就钻到土里不动了，也会影响统计数目。
改进的方法：（1） 在铁盘内铺一层定性滤纸浇湿，将水倒掉，形成一个潮湿的环境。这样设计后，小动物爬行速度更快，明暗处分布更为明显，也更容易统计结果。
（2） 在铁盘内以横轴中线为界，一侧铺湿的定性滤纸，一侧铺干燥的定性滤纸，上面整个盖上纸板或者都不盖纸板（相同条件），探究湿度对小动物分布的影响。
4 方法步骤
教科书中介绍的方法是这样的：以小组为单位进行实验探究，在两侧中央各放入5只小动物，静置2 min。每分钟统计一次明亮处和阴暗处（或两侧的）小动物数目，统计10次，将统计的结果填写在表格中。
实验发现在做完第一次统计后，必须把小动物抓回，再重复上次的过程，再静置2 min，然后再统计，以后每次都如此。如果第一次统计后不再抓回小动物，以后每1 min统计1次两侧的数目.虽然统计的次数多，结果还应该是一次实验的结果。因为虽然是多只小动物，但也不能排除集群分布的影响，没有遵循重复性实验原则。如果按全班统计出的结果，才应该是合理的实验结果。而且如果每次都重复第一次的过程，小动物连续受到惊吓，静置时间应该更长些，这样一来，实验就需要很长的时间。
因此，对探究的方法和装置做了进一步调整和改进：
（1） 方法：第一次统计完后将纸板和玻璃板的位置调换过来，不要再抓小动物，这样可以避免鼠妇等小动物受到惊吓，不用静置就可以继续观察统计记录结果。
（2） 装置的改进：
用规格为直径18 cm左右的培养皿，在皿盖边粘一圈黑胶带，在皿盖上一半粘一层黑纸，或者在皿盖上一半盖黑纸板，每统计一次后调换到另一半，就将明暗两处环境置换。在培养皿的底部铺一层浇湿的定型滤纸，即可使用。这个装置可以长期使用，在使用时，每统计完一次后，直接转动皿盖，就将明暗两处环境置换，再按要求每隔一段时间统计一次。这个装置的优点是制作简单，操作方便，体积小易存放，可长期使用，易观察，并且可以更有效地防止小动物逃走。
5 实验结果统计
实验一：用规格为直径18 cm的培养皿，在培养皿盖边沾一圈黑胶带（避光），在培养皿盖上一半粘上黑纸（模拟黑暗环境），另一半不粘纸（模拟明亮环境），在培养皿底部铺上一层干燥的定性滤纸（模拟干燥环境）。在干燥的环境下，明亮处和阴暗处各放8条大麦虫的幼虫，不需要静置2 min，每隔1 min统计一次结果见表1。
实验二：用规格为直径18 cm的培养皿，在培养皿盖边粘一圈黑胶带（避光），在培养皿盖上一半粘上黑纸（模拟黑暗环境），另一半不粘纸（模拟明亮环境），在培养皿底部铺上一层干燥的定性滤纸（模拟干燥环境）。在干燥环境下，明亮处和阴暗处各放8条大麦虫的幼虫，每隔1 min统计一次结果。每统计一次后，直接转动培养皿盖，就将明暗处环境置换（表2）。
实验三：用规格为直径18 cm的培养皿，在培养皿底部一半铺一层干燥的定性滤纸（模拟干燥环境），另一半铺一层潮湿的定性滤纸（模拟潮湿环境）。培养皿盖不做处理（模拟明亮环境）。在明亮环境下，干燥处和潮湿处（即一半是干燥的定性滤纸，一半是潮湿的定性滤纸）各放8条大麦虫的幼虫，静置2 min，每隔1 min统计一次结果见表3。
实验结果分析：实验一和实验二均可以说明大麦虫的幼虫喜欢生活在阴暗的环境中，但实验二更具有说服力。实验三可以说明大麦虫的幼虫喜欢生活在潮湿的环境中。
实验四：用规格为直径18 cm的培养皿，在培养皿盖边粘一圈黑胶带（避光），在培养皿盖上粘上黑纸（模拟黑暗环境），在培养皿底部一半铺一层干燥的定性滤纸（模拟干燥环境），另一半铺一层潮湿的定性滤纸（模拟潮湿环境）。在黑暗环境下，干燥处和潮湿处（即一半是干燥的定性滤纸，一半是潮湿的定性滤纸）各放8条大麦虫的幼虫，不静置2 min，每隔1 min统计一次结果见表4。
实验结果分析：实验四可以说明大麦虫的幼虫喜欢生活在潮湿的环境中。
实验五：在铁盘（或是纸盒、塑料盒）内铺一层定性滤纸，用水浇湿（注意将多余的水倒掉），以横轴中线为界线，一侧盖上纸板，另一侧盖上玻璃板，这样两侧就形成了明亮处和阴暗处两种环境，在两侧的中央各放入8条大麦虫的幼虫，静置2 min后每隔1 min统计一次结果，记录10次，统计结果见表5。
实验六：在铁盘（或是纸盒、塑料盒）内铺一层定性滤纸，用水浇湿（注意将多余的水倒掉），以横轴中线为界线，一侧盖上纸板，一侧盖上玻璃板，这样两侧就形成了明亮处和阴暗处两种环境，在两侧的中央各放入8条大麦虫的幼虫，静置2 min后，每隔1 min将纸板和玻璃板置换（明亮处和黑暗处环境改变），记录10次，统计结果见表6。
实验结果分析：实验五和实验六均可以说明大麦虫的幼虫喜欢生活在阴暗的环境中，但是实验六更具有说服力。
实验一、二、三、四和实验五、六相比，前者的装置制作更简单，操作更容易，体积小易存放，可长期使用，易观察，并且可以更有效地防止小动物逃走。