劉建芹 張 萍** 王愛娟 王艷芳

（1 魯東大學生命科學學院 山東煙臺 264025 2 煙臺開發(fā)區(qū)第二初級中學 山東煙臺 264006 3 魯東大學生命科學學院 山東煙臺264025）

《義務教育生物學課程標準（2011 年版）》明確提出了探究性學習、提高生物科學素養(yǎng)的課程基本理念[1]?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017 年版）》中提到，要培養(yǎng)和發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)[2]。生物學實驗尤其是探究性實驗，作為生物學教學內(nèi)容的一部分，對于課程基本理念的貫徹及生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)均具有重要意義。通過實驗教學，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考，從而獲得初步的實驗操作技能、科學探究能力并養(yǎng)成科學思維的習慣。關于“非生物因素對某種動物的影響”的實驗，在魯教版生物學教材中用鐵盤作裝置，可選用鼠婦（Armadillidium vulgare）、黃粉蟲（Tenebrio molitor）、金魚（Carassius auratus）作實驗材料。因教材沒有現(xiàn)成配套的實驗裝置，所以，進行實驗需自行制作，并準備實驗材料，這在一定程度上為優(yōu)化和改進實驗提供了空間。本文立足于煙臺本地的自然資源，增強探究效果，并增進學生的社會責任，對實驗進行改進。

1 實驗材料

1.1 材料介紹 本實驗選用海蟑螂（Ligia oceanica，別稱“海岸水虱”）作實驗材料（圖1）。海蟑螂與鼠婦均屬于節(jié)肢動物門、軟甲綱等足目，因此，二者在某些方面具有相似的特征。海蟑螂體色為黃褐色或黑褐色，身體外覆角質化的外骨骼，會有周期性的蛻皮現(xiàn)象。身體分頭、胸、腹3 個部分，其中，頭部有1 對復眼、2 對觸角、咀嚼式口器；胸部分7 節(jié)，有7 對胸肢，即步足；腹部分6 節(jié)，長有1 對分叉的尾肢。海蟑螂屬于半陸生種類，大多棲息在海邊巖石縫或石塊下。喜歡陰暗潮濕的棲息環(huán)境，多晝伏夜出，為食腐動物，以海岸礁石上的大型海藻和硅藻為主要食物[3]。

圖1 海蟑螂

1.2 材料的采集和培養(yǎng) 海蟑螂采集于煙臺山景區(qū)內(nèi)的海邊。培養(yǎng)在鋪有潮濕海沙的1 000 mL大燒杯中，并放入適量采集的新鮮海藻，用紗布將燒杯上部蓋住且將其四周遮光，營造黑暗的培養(yǎng)環(huán)境。

2 實驗裝置

2.1 裝置制作 取廢舊的350 mm×150 mm 長方形一次性餐盒，洗凈后作為裝置的主體部分（圖2）；用廢舊的硬紙板按照餐盒長度的1/2 做2 個等大的盒蓋[4]（圖3）。此外，取2 張長方形的紙，其中一張從一角開始沿對角線卷成棍狀，另一張紙沿對角線卷成喇叭狀并剪去適當長度；最后，將二者粘在一起，即組成了簡易的海蟑螂取、放用具（圖4）。

圖2 裝置主體

圖3 完整實驗裝置

圖4 海蟑螂取、放用具

2.2 裝置使用 在裝置主體的底部鋪上薄薄的一層海沙，通過向中央或兩側推動2 個盒蓋控制裝置內(nèi)環(huán)境的明暗。關于海蟑螂的取、放，將自制簡易用具的喇叭狀開口平行緊靠裝置邊緣，驅趕海蟑螂待其爬進喇叭口迅速豎立起用具，即可進行海蟑螂的轉移。

3 實驗方法

3.1 光對海蟑螂分布的影響 在自制裝置的底部鋪上適當厚度從海邊帶回的濕沙。共選70 只海蟑螂，按體型隨機分為7 組，每組10 只，保證每組海蟑螂個體大小一致。實驗共重復7 次，每次選用1 組。實驗時，先將裝置一側用一個盒蓋遮光，垂直外源光照以增強明暗對比。再將海蟑螂轉移至裝置中央，立即開始計時。每間隔0.5 min，記

錄一次海蟑螂在兩側的分布情況，共記錄30 min。最終，將所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)用SPSS 軟件求得每個時間點的平均值和標準差，并進行分析。

3.2 濕度對海蟑螂分布的影響 將部分從海邊帶回的濕海沙晾干，以裝置中央為分界線，將其鋪在一側的底部，并在另一側鋪上相同厚度的濕海沙。仍選用70 只海蟑螂，按體型大小隨機分為7 組，每組10 只，使每組海蟑螂大小保持一致。進行7 次重復實驗，每次選用1 組。實驗開始時，將海蟑螂轉移到裝置中央，立刻將兩側盒蓋推到中央，保證裝置內(nèi)兩側環(huán)境均為陰暗狀態(tài)。海蟑螂轉移到實驗裝置即開始計時，之后每隔0.5 min 記錄一次海蟑螂的分布情況，共記錄30 min。為保證裝置兩側見光情況一致，在記錄數(shù)據(jù)時，交替推開兩側盒蓋進行計數(shù)。最終，將所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)用SPSS 軟件求得每個時間點的平均值和標準差，并進行分析。

4 實驗與結果分析

4.1 光對海蟑螂的影響結果 整理7 個組的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，10 min 內(nèi)91.4%的海蟑螂爬到陰暗一側，其中，有4 組全部都爬到陰暗處。此后的20 min內(nèi)，海蟑螂的分布基本不發(fā)生變化，因此，僅將10 min 的數(shù)據(jù)進行分析（表1）。結果表明，海蟑螂更喜歡陰暗的環(huán)境，光會影響海蟑螂的分布。

表1 光對海蟑螂分布的影響（單位：只）

4.2 濕度對海蟑螂的影響結果 整理7 個組的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，10 min 內(nèi)92.9% 的海蟑螂爬到潮濕一側，其中，有3 組全部都爬到潮濕處。此后的20 min 內(nèi),海蟑螂的分布基本不發(fā)生變化，因此，僅將10 min 的數(shù)據(jù)進行分析（表2）。結果表明，海蟑螂更喜歡潮濕的環(huán)境，濕度會影響海蟑螂的分布。

表2 濕度對海蟑螂分布的影響（單位：只）

5 結論與討論

從研究結果看，由于在探究光對海蟑螂分布的影響時，僅10 min 便有91.4%的海蟑螂分布于陰暗一側，所以,課堂實驗時，可從1 min 開始記錄海蟑螂的分布情況，共記錄10 次，每次間隔1 min，分析實驗結果。同樣，在探究濕度對海蟑螂分布的影響時，10 min 內(nèi)有92.9%的海蟑螂爬向潮濕的一側，建議在課堂實驗時，從1 min 開始記錄海蟑螂的分布情況，共記錄10 次，每次間隔1 min，即可。

本研究選取海蟑螂作實驗材料探究“非生物因素對某種動物的影響”，具有以下優(yōu)勢：海蟑螂廣泛分布于中國沿海，其中北至大連沿海，南至海南島[5]。常見于礁石灘，對沿海地區(qū)學校學生而言，在溫度不低于20℃時，該材料十分易得；海蟑螂與中學常用實驗材料鼠婦外形相似，且極容易飼養(yǎng)，采集后至少可生存5 d 并保持旺盛的活力；大多數(shù)學生對蟑螂比較熟悉，而海蟑螂雖然在海邊常見，但學生一般不太關注，所以，對它并不熟悉，甚至可能認為海蟑螂和蟑螂親緣關系很近且形態(tài)結構相似。通過以海蟑螂作實驗材料進行實驗，增進學生對海蟑螂的了解，從而糾正學生的認知；海蟑螂來自于學生的生活，通過實驗可使學生更加關注身邊的生物多樣性，愛護身邊小動物并形成正確的環(huán)境保護意識，從而提升中學生的社會責任感。此外，海蟑螂比鼠婦更活潑，因此，本研究對海蟑螂取放用具進行的設計，使得實驗操作更加便捷。

此外，據(jù)報道海蟑螂體色會受溫度的影響，5℃時海蟑螂體色變深，20℃時體色會變淺[5]。用于實驗的海蟑螂于10 月份在煙臺山景區(qū)海邊采集得到，此時煙臺氣溫已逐漸降低，白天平均氣溫20℃左右，因此，采集的海蟑螂體色大多為黃褐色。本研究將溫度對海蟑螂體色的影響進行了探究，將采集的海蟑螂于暗處室溫培養(yǎng)一夜。之后，各取15 只大小一致的海蟑螂置于2 個鋪有潮濕海沙的培養(yǎng)皿中，其中一組置于室溫下暗培養(yǎng)，另一組置于4℃冰箱中暗培養(yǎng)。4 h 內(nèi)未觀察到明顯變化，讓其過夜，第18 h 進行觀察時，發(fā)現(xiàn)4℃培養(yǎng)的大部分海蟑螂體色較室溫培養(yǎng)的深，說明溫度對海蟑螂的體色會產(chǎn)生影響。由于海蟑螂體色改變的時間較長，不適合在課堂進行探究，可作為課堂延伸，引導學生課后實驗從而進一步鞏固探究的科學方法。