王愛東

【摘要】 本引導(dǎo)學(xué)生以廢舊電池為自變量、以小球藻為實(shí)驗(yàn)對(duì)象、以小球藻的生物量為自變量，探究電池浸提液對(duì)小球藻生物量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同濃度的電池浸提液對(duì)小球藻生物量增長(zhǎng)都有明顯的抑制作用。通過本次探究活動(dòng)，促使學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)、掌握的技能解釋一個(gè)實(shí)際的生活問題，很好的開展了一次STS教學(xué)，使學(xué)生自覺形成廢舊電池等垃圾分類處理的生活意識(shí)和自覺的環(huán)保意識(shí)，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

【關(guān)鍵詞】 電池浸提液 小球藻 種群數(shù)量 STS教育 社會(huì)責(zé)任

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2018）07-096-02

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《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）?！稑?biāo)準(zhǔn)》注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)。倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或做出相關(guān)的個(gè)人決策；同時(shí)注意幫助學(xué)生了解相關(guān)的職業(yè)和學(xué)習(xí)方向，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和步入社會(huì)做準(zhǔn)備。STS教育成為指導(dǎo)中學(xué)理科教育改革的主思想。STS即科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)。STS教育指的是在現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和社會(huì)環(huán)境下進(jìn)行的科學(xué)教育活動(dòng)，其基本思想是把學(xué)生對(duì)于自然界的理解（科學(xué)）與改造世界（技術(shù)）和他們的日常生產(chǎn)、生活經(jīng)驗(yàn)（社會(huì)）結(jié)合起來(lái)。對(duì)于生物教學(xué)培養(yǎng)人的這一途徑來(lái)說(shuō)，將STS教育思想貫通于生物課程改革中，樹立學(xué)生創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，促進(jìn)形成正確的世界觀、價(jià)值觀，培養(yǎng)對(duì)社會(huì)進(jìn)步有幫助的有用的人才。作為一線教育工作者，教師應(yīng)抓住一切契機(jī)，落實(shí)STS教育。本文中筆者引導(dǎo)學(xué)生以廢舊電池為自變量、以小球藻為實(shí)驗(yàn)對(duì)象、以小球藻的生物量為自變量，利用高中生物課堂所學(xué)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采用不同濃度電池浸提液對(duì)小球藻進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，探究電池浸提液對(duì)小球藻生物量的影響。

1. 問題的提出

我校和珠海市不少社區(qū)均有專門的廢舊電池回收箱，學(xué)生好奇為什么要將廢舊電池單獨(dú)回收處理？引導(dǎo)學(xué)生查閱廢舊電池相關(guān)文獻(xiàn)，了解到我國(guó)是電池消費(fèi)大國(guó)，每年都產(chǎn)生極大數(shù)量的廢電池，而我國(guó)對(duì)垃圾分類的實(shí)施才處于萌芽階段。若把廢電池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，滲出的重金屬可能污染地下水和土壤，進(jìn)而對(duì)植物、動(dòng)物甚至人類自身健康產(chǎn)生危害。 但是鮮有實(shí)驗(yàn)研究廢舊電池對(duì)單細(xì)胞藻類等微生物的影響。

本實(shí)驗(yàn)所選的實(shí)驗(yàn)材料為小球藻（ Chlorella sp . ），屬于綠藻門、綠藻綱、小球藻屬，是普生性單細(xì)胞綠藻，是一種球形淡水藻類，直徑3～8微米，是一種高效的光合植物，以光合自養(yǎng)生長(zhǎng)繁殖，分布極廣，筆者就帶領(lǐng)我校學(xué)生從環(huán)境中分離到小球藻。由于其易于培養(yǎng)、生長(zhǎng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，常作為生物技術(shù)研究和環(huán)境科學(xué)研究的材料。曾有研究肯定了藻類對(duì)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物的去除作用和效果。 本文主要帶領(lǐng)學(xué)生研究電池浸提液對(duì)小球藻生物量的影響。

2. 材料與方法

2.1 試劑與儀器

電子天平、分光光度計(jì)、磁力攪拌器、5號(hào)電池兩顆、可調(diào)移液槍、濾紙。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

藻種及培養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)所用藻種由位于校園教師宿舍旁邊的池塘“禮泉”，采集后經(jīng)微生物純化培養(yǎng)所得，采用BG-11培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。

培養(yǎng)條件為（25±1）℃、光照強(qiáng)度為4000Lx、連續(xù)光照。

電池浸提液的配制：將兩節(jié)5號(hào)電池破碎后浸潤(rùn)在500mL蒸餾水中，采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，浸提24h后用濾紙過濾即得電池浸提液母液。

2.3 小球藻生物量的測(cè)定

采用在可見光波長(zhǎng)為680nm下用分光光度計(jì)測(cè)量其吸光值（OD680值），通過吸光值判斷小球藻的生物量。

2.4 實(shí)驗(yàn)操作步驟

2.4.1 取處于指數(shù)生長(zhǎng)期的小球藻12ml，搖勻，平均分為四份，接種于四個(gè)100ml的錐形瓶?jī)?nèi)，分別標(biāo)為1、2、3、4。向2、3、4號(hào)瓶分別加入5ml、10ml、15ml電池浸提液母液，然后分別向1-4號(hào)瓶中加入BG-11培養(yǎng)液

27ml、22ml、17ml、12ml。接種后小球藻培養(yǎng)液總體積均為30ml，每個(gè)組進(jìn)行3次重復(fù)。在人工光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行連續(xù)光照培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)期間每天早、中、晚定時(shí)搖瓶。

2.4.2 每天定時(shí)進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量前分別對(duì)4個(gè)錐形瓶進(jìn)行搖晃后，各取3ml放置在分光光度計(jì)中測(cè)量其吸光值，并做好記錄。

3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

電池浸提液對(duì)小球藻生物量的影響很明顯，具體結(jié)果見圖1。實(shí)驗(yàn)組1，低濃度的電池浸提液會(huì)明顯抑制小球藻生物量的增長(zhǎng)，但是小球藻的生物量隨時(shí)間還處于緩慢上升的狀態(tài)，這說(shuō)明浸提液中存在的重金屬對(duì)小球藻生長(zhǎng)的造成毒害作用，但是，小球藻在低濃度電池浸提液中還能極緩慢生長(zhǎng)；實(shí)驗(yàn)組2和實(shí)驗(yàn)組3，小球藻生物量隨時(shí)間出現(xiàn)了生物量下降的現(xiàn)象，說(shuō)明較高濃度（1/3、1/2）電池浸提液由于含有的重金屬有害物質(zhì)過多，導(dǎo)致開始出現(xiàn)小球藻的死亡。

實(shí)驗(yàn)組1在培養(yǎng)到第11天后，小球藻的生物量增長(zhǎng)速率出現(xiàn)了上升。

圖1

不同濃度電池浸提液對(duì)小球藻生物量的影響（OD=680，n=3）

這可能因?yàn)樾∏蛟宓纳L(zhǎng)周期短，浸提液對(duì)小球藻進(jìn)行選擇，耐受一定濃度的重金屬小球藻數(shù)量逐漸上升。進(jìn)一步分析認(rèn)為，可通過多次選擇，篩選出耐受一定濃度的電池浸提液的小球藻進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)后采用固定化技術(shù)，將耐重金屬小球藻進(jìn)行固定。固定化小球藻可用于污水處理廠、重金屬污染區(qū)域進(jìn)行去污處理，并可實(shí)現(xiàn)反復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)生物去污。

4. 反思

通過此次探究，促使學(xué)生利用課堂上所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)和技能，開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，直觀認(rèn)識(shí)到隨意丟棄廢舊電池會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境、生物群落產(chǎn)生的不利影響，使學(xué)生自覺養(yǎng)成廢舊電池等垃圾分類處理的生活習(xí)慣，參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐，形成自覺的環(huán)保意識(shí)，樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”。很好地培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)諸多環(huán)境問題，廢舊電池的污染只是其中一個(gè)方面。此次探究主要是想培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和學(xué)以致用的意識(shí)，學(xué)會(huì)將所學(xué)知識(shí)、技能與社會(huì)、生活相聯(lián)系，即讓學(xué)生從內(nèi)心重視科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的聯(lián)系。繼而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的原動(dòng)力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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