“不同水质对水生小动物的影响”实验创新拓展

宋泉颖

文件编号：1003-7586（2018）11-0039-02

“不同水质对水生小动物的影响”属于“城市生态”章节中一个探究性实验。该实验旨在让学生在实验与实践探究过程中了解水质污染对水生小动物的影响，进而懂得保护环境的重要性，增强环保意识和责任感。除此之外，教师需引导学生在设计实验方案过程中体会到实验对照和重复的重要性。教材以金鱼作为实验对象，通过观察不同pH水生环境对金鱼活动的影响，推断不同水质对水生小动物的影响。

教师可从实验动物、观察指标和采取水样等三方面进行一定创新改进。实验动物可从金鱼拓展为水蚤，用水蚤代替金鱼有以下好处：成本更低;方便多次重复实验;学生在上个学期已经接触过水蚤，对水蚤已经有一定了解;通过观察水蚤心率来了解水蚤活动情况，以量化数据代替表象观察更具有说服力。采取水样方面也可不仅限于附近河水和不同比例不同pH的氨水溶液，也可拓展为含有不同污染物（如杀虫剂、洗涤剂等）的水样，帮助学生更直接体会到水质污染对水生小动物的影响。

在确定已经熟练掌握设计对照实验的原则基础上，学生通过教师课前准备的实验材料（活体水蚤、杀虫剂、洗涤剂等）自主设计实验，探究环境污染对生物产生的影响，进而为下册教师讲解生态系统相关知识做好铺垫。下面从实验工具和材料、实验设计方案、实验结果与结论和实验教学后反思等四个方面来介绍此拓展实验。

1改进实验器材——自制简易摄像显微镜

由于水蚤心跳速度较快，学生在计数水蚤心率时经常出现少数或者多数。且大多数学校数码显微镜台数较少，仅供教师使用。笔者通过购置迷你自制家用摄像头，将摄像镜头安装在显微镜目镜上，且与学校IPad同步使用完成自制简易摄像显微镜的安装。这样不仅可帮助学生在IPad上清晰观察到水蚤心脏跳动，还可将视频录制下来，帮助学生课后进一步确定水蚤心跳次数。

杀虫剂：教师在课前通过网上购置乐果杀虫剂。该杀虫剂是内吸性有机磷杀虫、杀螨剂，杀虫范围广，对害虫和螨类有强烈的触杀和一定的胃毒作用，在昆虫体内能氧化成活性更高的氧乐果。其作用机制是抑制昆虫体内的乙酰胆碱脂酶，阻碍神经传导而导致死亡，可防治多种作物上的刺吸式口器害虫，潜叶性害虫及某些蚧类有良好的防治效果。

洗涤剂：白猫柠檬红茶洗涤剂。

活体水蚤获取及养殖：本实验采用的是“青翔圆水蚤”，体型较大，适应力强，使用泡沫箱培养，培养用水是暴晒2d后的自来水。饲养过程中必须保证基本日晒，夜晚无需加灯，培养温度尽量控制在18～25℃之间。10～15d更换一次培养水，日常轻易不要搅动水面，保持静水状态。用酵母水或者绿藻水喂养，保证少食多餐原则，初期喂养尽量少喂。水蚤在生长过程中会脱壳，建议放养几个苹果螺帮助清理。

学生在实验时配置6种质量分数的杀虫剂溶液：1.25%、2.5%、5%、10%、20%、40%。学生在实验时配置4种质量分数的洗涤剂溶液：2.5%、5%、10%、20%。

2实验设计方案

①随机取一只水蚤放在清水中，用吸水纸吸干体表部分水分，放在显微镜下观察并记录水蚤心跳次数。

②再将这只水蚤放在某一浓度环境溶液中，继续观察并记录水蚤心跳次数。

③为减少实验误差，每一环境溶液重复三次，取平均值。

④不同浓度的环境溶液编以不同的组别，所有数据经过SPSS软件分析，绘制成散点图，并分析得到实验结论。

3实验结果

实验结果见图1、图2。

通过设计该探究性实验，笔者发现杀虫剂或者洗涤剂对水蚤心率确实能产生一定影响，洗涤剂稀释液可促使水蚤心率提高，水蚤心跳更快。与之不同，低于5%的杀虫剂稀释液使水蚤心率变快，超过5%的杀虫剂稀释液促进水蚤心率速率降低，使得水蚤心脏跳动更慢，超过20%的杀虫剂可使水蚤致死。

4实验教学后反思

该实验结果证实了已被污染的水质对水蚤心脏确实产生一定的影响。教学即将结束之时，教师可以进一步引导学生思考：在泛滥使用杀虫剂或者洗涤剂的当今社会，水质或者环境的改变对自然界其他的生物带来了怎样的不幸呢，长期使用残留洗涤剂的水果蔬菜对人类的身体健康是否有隐患呢……这些开放性问题可鼓励学生积极搜索课外资料对社会热点问题关注并讨论，从而在提高科学素养的同时进一步提高人文素养。

一个课时很难完成所有教学任务，因此教师可在课前录制微视频（如摄像软件的使用和spss软件使用方法）来提高上课效率。另外，教师也可通过培训兴趣小组，让兴趣小组成员在上课期间充当每组的“小组长”来帮助带动其他同学更快完成本節实验拓展课的教学任务。

本节拓展课较好体现“STEM”的教学理念，从科学、技术、工程和数学等多方面训练学生观察能力、分析能力、解答问题能力和动手技术能力等综合能力，在过程中不断突破实验难点，提高工程素养，并通过引入数据专业分析SPSS软件培养学生养成利用数学思维和数学建模方式分析实验数据的能力。最后以探讨“你所知道的环境污染对自然界生物产生的影响”社会话题，进一步“打开”学生发散性思维，培养学生社会责任感，引导学生用所学知识解决社会发展过程中遇到的难题。